关键词： 坠落式危岩   稳定性分析   崩塌破坏   极限平衡   受力机制  

摘要： 我国幅员辽阔、地形复杂，境内多以山地为主，是一个地质灾害多发的大国，每年发生的各类地质灾害数以万计，其中危岩体崩塌、落石案例数量高达2000件以上，危岩体崩塌、落石是岩溶地区尤其是桂林地区特有的地质灾害。桂林处在广西地区东北部，辖区内地貌大多属于喀斯特岩溶地貌，地区内又属亚热带季风性气候，年平均降雨量较高，气候湿热。独特的地形、地貌条件和气候因素决定了危岩的发育，随着近年来自然条件的演变、旅游的开发、城市的发展以及其他的人为因素介入，岩体受到的溶蚀、侵蚀效果加大，裂痕加深，加之桂林地区山峻坡陡，许多危岩体处在极限平衡状态中摇摇欲坠，极易发生危岩崩塌落石地质灾害，严重影响了当地居民和来往游客的生命、财产安全。本论文旨在研究分析桂林地区山体岩性为上泥盆统融县组（D3r）石灰岩危岩体的形成机理与破坏机制，通过借助离散元数值模拟分析法对坠落式危岩体算例和桂林月牙山坠落式危岩体进行模拟分析，离散元法可以有效地模拟非连续性介质，在模拟过程中可以使块体大变形、节理面滑动、节理面滑落以及在计算过程中可以识别新的接触面，适用于危岩地质工程问题，离散元模拟同时结合极限平衡法理论计算，判别月牙山坠落式危岩体的稳定性，从而提出针对危岩体崩塌破坏的治理措施建议。主要包括以下研究工作：\n （1）对桂林地区月牙山进行现场勘察，收集、整理相关地质工程资料，初步了解危岩的形成机理；\n （2）对桂林地区山体岩性为上泥盆统融县组（D3r）石灰岩危岩体的形成机理进行系统的研究分析，掌握研究区内危岩的破坏特征，以便进行危岩的离散元法模拟与治理；\n （3）针对研究区内分布较多、灾害影响较严重的坠落式危岩体，利用UDEC模拟分析软件建立危岩算例模型，分析坠落式危岩体的形成机理、受力机制以及破坏影响；\n （4）利用UDEC建立月牙山山体模型，考虑山体坠落式危岩在自然和降雨的条件下研究危岩受力和破坏的演变情况；\n （5）结合极限平衡法计算方法，对研究区危岩体进行理论计算分析，并根据计算分析结果作出危岩相关的研究分析；\n （6）结合离散元法模拟分析与理论计算分析，对桂林月牙山危岩治理提出防治措施建议。

关键词： 危岩崩塌   发育特征   岩体稳定性   危岩治理  

摘要： 危岩崩塌是中国山区主要的地质灾害形式之一，造成的经济损失和人员伤亡不可估量，严重威胁人民的生命财产安全。达州万源市河口镇后山危岩就是一个很典型的案列，研究区所在河口镇位于万源市的西南边陲，据现场调查，河口镇后山危岩规模约12.7万方，规模等级为大型。后山危岩直接威胁其下镇政府、派出所、法院、卫生院等16个机关单位及居民房屋256户3860人的生命财产安全，同时威胁下面的乡村道路及省道。直接经济损失1200万元，潜在经济损失2000万元。该项目危岩体发育特点典型，地层为砂泥岩互层，软弱结构面发育，岩体稳定性差，威胁性大，对其开展发育特征、破坏方式及防治措施的研究是非常必要的。\n 研究过程中基于该项目的类型及特点，收集了该项目所在地区区域地质环境资料，进行了地形测量、地质调绘、槽探等多种综合手段的勘查工作，调查危岩分布特征，分析危岩的破坏类型、形成机制及破坏方式，用赤平投影法定性评价危岩体稳定性，用土体稳定自然休止角定性评价崩塌堆积体稳定性，根据不同破坏模式定量计算危岩体稳定性，结合现场调查及计算确定危岩体失稳后的运动轨迹及冲击能量，从而提出支撑危岩体防止其启动及拦挡崩落危岩体的综合工程治理措施，为同类型地质灾害从调查分析到综合治理提出建议。\n 通过对该项目的研究得出以下几点结论:\n (1)在收集项目区域地质环境资料后，首先调查危岩体体积、位置、结构面发育等基本特征;\n (2)通过现场调查，定性分析、定量计算危岩体稳定性及崩塌堆积体的稳定性，为进一步制定工程治理措施提供依据;\n (3)现场调查危岩体失稳崩落后的运动轨迹、最大崩落块径、最远崩落距离、弹跳高度，以及与其威胁对象的相对位置关系;\n (4)根据危岩体稳定性、现场施工条件等因素综合选择相应的工程治理措施，总体来说分为主动治理和被动防护两种方法。在具备施工条件的情况下对危岩体采用锚固、支撑、清除等主动治理方法，以防止危岩体失稳启动造成破坏;若受现场施工条件制约，则采用设置被动拦挡工程（被动防护网、拦石墙等）来抵挡危岩体失稳后对其危害对象造成伤害。

关键词： 崩塌   卸荷裂隙   危岩带   危岩体  

摘要： 基于崩塌灾害事故所带来的危害,文章以实际崩塌地质灾害点为例,分析了崩塌地质灾害点危岩体形成的影响因素,并提出了危岩体的结构特征,其目的是为灾害治理提供一些理论依据。

关键词： 危岩体   崩塌机制   结构面   被动柔性防护系统   落石冲击  

摘要： 中国山区地质环境复杂,随着人类活动范围愈加广泛,山区危岩崩塌稳定性问题逐步得到重视。随之而生的柔性防护体系作为一种新型的防护系统,具有成本低、效果好、适应性强等特点,其应用愈加广泛。本文依托张家口市西太平山地区危岩治理工程,基于其工程地质条件,揭示了危岩崩塌破坏机制,选取有限元计算方法,分析讨论了各项荷载组合下该区域拉裂式危岩体稳定性特征。进而从被动柔性防护系统作用机理出发,分析了 RXI-025型防护网于250KJ能量落石冲击下的受力变形特征。主要研究结果如下:(1)结构面有无对危岩体受力特征会产生很大影响。当不存在结构面时,最大主应力出现在危岩体上方,其值为0.079MPa,危岩体上无明显剪应力集中。当危岩体后缘存在贯通长度为1m结构面发育时,最大主应力转移至结构面尖端,数值为0.25MPa,剪应力同样在该处产生应力集中。(2)设立三类荷载组合以验算危岩体的稳定性特征,即荷载组合I:自然状态、荷载组合Ⅱ:自然状态+暴雨、荷载组合Ⅲ:自然状态+地震。数值结果表明,不同的荷载组合下危岩体的受力特征相似,均在后缘结构面尖端出现最大拉应力及最大剪应力,且其大小均为“荷载组合Ⅲ>荷载组合Ⅱ>荷载组合Ⅰ”,此规律与危岩体稳定性系数变化规律“荷载组合Ⅲ(1.03)<荷载组合Ⅱ(1.10)<荷载组合Ⅰ(1.16)”具有一致性,这说明三种荷载组合中,“危岩体自重+水平地震力”的组合使得危岩体最易失稳。(3)落石冲击过程,在开始接触得短暂时刻,防护网、支撑绳、拉锚绳的轴力都发生急剧变化,其中防护网由于与落石直接接触,所以其轴力首先开始变化,而对于支撑绳,其所承受的荷载是三者之中最大的。支撑绳对于整个防护系统起到了加固作用,实际工程中需考虑增大支撑绳的截面面积等方法以强化防护系统的整体受力性能。(4)对于较大的冲击能量,柔性防护网较快速产生最大变形,但其恢复时间也比较快,而随着落石初始动能的均匀增加,防护网的最大位移、支撑绳的最大轴力以及钢柱底部的最大弯矩的增加值逐渐减小。对于柔性被动防护体系,各构件的受力变形与落石速度的关系是一种非线性递增关系。本文研究结果有助于进一步认识危岩崩塌破坏机制,尤其是可深入揭示被动柔性防护系统的作用机理,为相关工程的方案设计及施工提供指导,对实际工程具有非常重要的参考意义。

关键词： 危岩体   地质灾害   安全管理  

摘要： 危岩体地质灾害防治工程具有其特殊性、风险性。危岩体防治施工监理工作中的安全管理贯穿于工程施工全过程,做好危岩体防治施工监理中的安全管理工作对保障项目安全施工,保障受灾害影响区的人民生命财产安全尤为重要。本文结合工程实例介绍危岩体危岩体地质灾害治理监理工作中的安全管理要点及控制措施。

关键词： 水电站   自然边坡   危岩   治理   施工  

摘要： 自然边坡是一种保障路基或工程基础稳定的坡面,在水电站等工程项目中,自然边坡的重要性在于其保障施工安全、保障水电站运营安全等方面。随着我国水力水电工程建设量的增多,越来越多的水电站投入使用。而水电站自然边坡危岩的治理和施工,成为了重点和保障前提,本文将对此进行探讨,分析自然边坡危岩的有效治理与施工措施。

关键词： 危岩体   稳定性   UDEC   Rockfall   防治措施  

摘要： 康定县孔玉乡寸达河坝后山危岩带位于康定县孔玉乡政府后山,该危岩区裂隙发育、岩体完整性较差。近两年受2013年4.20芦山地震和强降雨影响,崩塌区危岩体变形加剧,表层多有危岩体脱离母岩而发生崩落,对坡下孔玉乡政府所在地的人民生命财产安全和过往车辆都构成严重威胁。本文在掌握研究区地下水、风化卸荷、地层岩性、地形地貌等地质条件的基础上,全面查明了危岩体空间分布及可能的失稳模式和分类,对不同的危岩体进行了稳定性分析以及危岩可能崩塌后各阶段运动特征计算,最终提出了针对性的工程治理措施。本文的主要研究成果如下:(1)研究区岩性为白云岩,节理较发育,且坡度陡峭,有利于崩塌落石发育。通过对影响危岩崩塌发育的因素分析,总结出研究区危岩发生崩塌落石的主要因素有如下两类。内在因素主要包括:研究区地形地貌和岩体自身岩性及结构;外在因素主要包括:降雨和地下水作用、地震作用、风化作用、重力作用、人类活动和植物根劈等。(2)根据大量的现场勘察资料,结合国内外对危岩失稳模式的分类,将研究区的危岩失稳分为三种模式:滑移式、倾倒式和坠落式。分别对三种失稳模式下的危岩体利用赤平投影对其稳定性进行定性分析,然后建立模型,通过定量计算进行其稳定性分析。(3)采用离散元分析软件UDEC模拟分析不同裂隙水压力作用下危岩的稳定性情况。通过对不同高度裂隙水的控制模拟,可以得知裂隙水对危岩体产生挤压破坏,使得危岩裂隙不断扩张;在强降雨或暴雨作用下,因为裂隙水压力增大,使危岩体裂隙法向压力不断增大,所以危岩结构面不断扩张,最后导致崩塌落石。(4)引用前辈学者们对崩塌落石运动过程的研究分析,判断出研究区危岩崩落后各个运动阶段的特征。根据现场存留的一些落石运动痕迹,结合研究资料,推测出研究区以往发生崩塌落石的运动轨迹和运动特征,然后运用Rockfall软件对研究区落石的运动轨迹和特征进行反演模拟计算,其计算结果可以为之后的防治措施提供针对性的基础力学参数。(5)在对已有危岩崩塌各类防治措施及其适用性进行总结的基础上,根据研究区危岩体空间分布、可能崩落路径的地形地貌特征,结合崩塌落石运动特征和保护对象位置,针对危岩带I W1的严重性和危害性较大建议采用主动防治措施,其他危岩体进行被动防护。

关键词： 危岩崩塌   实时监测   图像处理   采集识别   数据传输  

摘要： 每年崩塌、滑坡等灾害给世界各国带来巨大的损失,危岩崩塌监测具有重要的现实意义。随着丘陵山地地区公路、栈道等基础设施建设的增多,由于危岩崩塌地质灾害导致的崩塌体公路阻塞、交通长时间拥堵等次生灾害将显著增加,因此加强危岩崩塌监测报警,及时发现危害发生,及时上报有关部门采取相应紧急措施,显得尤为重要。本文针对野外危岩崩塌监测地域存在的供电不足,网络覆盖不足等特殊环境,以图像检测法进行危岩崩塌监测,提出了一种现场采集,现场识别,仅传输预警信息的危岩崩塌实时图像监测系统方案,并自主研发了系统设备。本文主要完成了以下工作:(1)提出了基于图像方式、适用于野外危岩崩塌监测的解决方案,并建立了相应的系统设备框架;(2)提出了以危岩崩塌状态识别以及堆积物大小估测与报警为基础的,基于图像方式、适用于野外危岩崩塌监测的融合算法;(3)设计了数据采集识别设备电路系统,完成基于图像方式的野外危岩崩塌监测融合算法在FPGA上的设计与实现;(4)设计了数据远程传输设备电路系统以及系统设备集成,完成传输设备软件设计;(5)开展了危岩崩塌实时图像监测系统的功能测试与系统指标分析;根据实验测试,所设计的危岩崩塌实时图像监测系统能够实时地对危岩崩塌进行识别和报警,帧率为25fps,检测到现场出现异常后,后台服务器接收到报警信息时间最长约42.7s。

关键词： 危岩   数值模拟   Rockfall软件   运动形式   治理措施  

摘要： 危岩,是山区常见的地质灾害,因为分布广泛、形式复杂、危害严重等特点,成为国家乃至世界性的灾害难题,因此,对危岩的运动特征和治理措施开展研究,具有重要的意义。本论文以危岩崩塌的运动特征为研究对象,采用Rockfall数值模拟软件与数理统计等原理相结合的方法,主要对危岩运动参数的影响因素、危岩的运动形式和危岩的治理措施进行探讨,得到以下主要研究结果:(1)在现今所推行的危岩分类方法中新增两种危岩类型,即在原有的滑移式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩之外,增加剥离式危岩和错位移动式危岩。不同类型的危岩崩塌的初始运动形式和速度大小都不同。(2)利用Rockfall软件模拟变坡条件下的落石运动,同时采用正交试验、极差分析和方差分析等方法,得出危岩停止运动的水平距离、危岩弹跳高度最大值和危岩在坡脚的总能量三项运动参数与各影响因素之间的关系,并分析了这些因素对危岩的运动参数影响的显著性。(3)随着边坡坡度不同,危岩的运动形式也不同,可呈现自由崩落、弹跳、滚动和滑动四种运动。通过Rockfall软件模拟,发现边坡的坡度对危岩运动形式有决定性影响。根据单一坡型模拟结果,给出危岩不同运动对应的坡度范围,并将边坡分为极陡、陡、缓和极缓四类,再由四类进行组合,得出两级以上的复杂坡的分类,并模拟这几种分类下危岩的运动形式。(4)对目前常用的危岩治理措施运用提出量化适用条件。不同类型的危岩,治理的措施也不同,并且每个措施都提出一定定量标准。最后,针对治理措施中的被动防护措施(被动防护网),东兰县武篆镇W1危岩区为例,进行Rockfall数值模拟的实际应用。

关键词： 危岩体   稳定性   数值模拟   爆破振动   控制标准  

摘要： 随着西部大开发进程的不断加快,特别是西南高海拔地区,危岩体引起的灾害事故日益增多。本文以重庆市南川区金佛山甄子岩危岩体治理工程项目为依托,根据甄子岩危岩体的工程地质条件,结合危岩体治理施工进度及安全性要求,采用现场爆破试验及数值模拟计算的方法,对危岩体治理爆破方案进行优化,应用FLAC3D软件对甄子岩危岩体进行稳定性及爆破振动效应分析,给出了爆破施工振动控制标准。论文主要研究内容如下:(1)根据甄子岩危岩体的地质勘察资料,分析了甄子岩危岩体特点及危岩体稳定性影响因素,对甄子岩危岩体发育过程、形成机制、失稳模式进行了评价,并建立符合危岩体实际的力学模型,判断其可能失稳模式为整体滑移剪切破坏模式。(2)结合甄子岩危岩体台阶式放坡清除和卸荷裂隙封闭绿化的治理方案,根据危岩体治理特点及安全性要求,进行了危岩体开挖爆破现场试验,通过爆破振动监测、危岩体位移监测等数据反馈,优化了满足实际施工要求的爆破方案;并根据特大型危岩体爆破施工特点,提出了相应的安全施工措施,并建立了较为完善的监测、监控体系。(3)采用FLAC3D数值模拟软件建立了甄子岩危岩体的计算模型,通过加载与不同段药量相对应的爆破荷载,分析了危岩体在爆破荷载作用下的动力反应,计算得出了危岩体安全系数随爆破振动大小的变化趋势。确定了该危岩体治理爆破开挖过程中,可取安全系数1.10对应的单段药量59.2kg,作为爆破施工控制药量。经现场爆破试验验证,能满足安全性要求及快速治理施工进度,可获得较好的爆破效果。(4)由于爆破近区振动速度不易获得,本文提出特定爆心距处危岩体表面测点爆破振动速度作为危岩体稳定性监测的控制标准。根据计算结果,给出了距爆心距20m处的爆破振动速度值约10cm/s作为危岩体控制振速,明确了监测点位置及控制标准,为爆破施工控制提供了参考,具有工程实用性。