基于无人机3D点云的高陡斜坡岩体结构特征

岩体结构控制着岩质斜坡的变形破坏模式,但传统的结构面信息调查方法存在危险性高、难度大的缺陷。为安全、高效地获取斜坡岩体结构信息,利用无人机摄影技术开展高陡岩质斜坡的测量,构建斜坡岩体的3D点云模型,识别结构面的产状、间距、迹长等岩体结构信息。对湖北秭归卡门子湾滑坡区调查验证,斜坡共发育6组优势结构面,平均间距为0.46~1.01 m,平均迹长为0.82~12.57 m;无人机3D点云获取的岩体结构信息精度满足要求,方法高效、可行;获得的岩体结构信息为斜坡岩体结构模型建立和稳定性评价等工作提供了可靠的数据基础。

高陡斜坡孤石滚落运动特征及防治对策

结合高陡斜坡孤石滚落运动调查的任务和方法,探讨了高陡斜坡孤石发育基本情况,分析了高陡斜坡孤石滚落运动的特征,提出了相应的防治对策,主要包括采用静态爆破方式并及时清理孤石,合理采用工程措施网拦截孤石,注重坡面植树种草,加强日常安全巡视和检查等内容。结论证实,采取相应的防治措施,不仅及时排除了安全隐患,而且能预防安全孤石滚落事故的发生,为道路和车辆安全运行提供保障。

汝郴高速公路高陡斜坡稳定性分析及治理措施

汝郴高速公路高陡斜坡位于公路K65+410—K65+680段。2011年3月以来,该高陡斜坡深部发生位移,并且这些变形在不断发展,需要进行人工治理。通过对斜坡地质环境条件和变形机理初步分析,建立了该高陡斜坡典型剖面的多种潜在滑面的稳定性计算模型,并对该高陡斜坡进行了多滑面多工况极限平衡稳定性分析。在此基础上提出了坡顶削坡卸载、坡脚堆载反压和锚杆加固斜坡浅表的治理方案,可为高陡斜坡治理工程设计提供依据。该边坡在经过治理后至今4 a内,没有再发生过大规模变形,证明了该治理方案的合理性.

三峡库区巫山县望霞乡廖家坪高陡斜坡失稳机制研究

廖家坪高陡斜坡详细勘查结果表明廖家坪坡体上分布有7层软弱层,发育有两组高倾角节理,相互垂直,形成众多危岩体岩柱。上部软弱层为蠕滑层,悬崖壁存在的众多危岩体及岩柱以软弱层为基底。根据平推式滑坡的变形失稳机理分析,计算其起动临界水头高度,认为该斜坡上部坡体平推式滑动的可能性较小。根据工程地质类比法认为由于基础风化压缩,也可造成硬岩拉张,形成次生倾倒破坏;采用离散元分析验证了廖家坪高陡斜坡倾倒破坏演化过程,模拟结果与野外调查的变形破坏现象完全一致,表明该高陡斜坡的变形破坏机制为倾倒失稳模式。这一破坏模式的判定为廖家坪高陡斜坡的稳定性分析和防治提供了重要依据。

地震作用下高陡斜坡变形及运动特征研究

四川西部具有特殊的深切峡谷地貌、断裂构造发育,公路沿线斜坡地形高陡,斜坡岩体破碎、风化及侵蚀作用强烈。选取拟建川藏高速沿线某典型高陡斜坡,基于地震动力响应对斜坡进行了变形失稳及运动特征分析,研究结果表明,斜坡变形体属于中等倾倒岩体,变形模式属于倾倒-折断-蠕滑型。岩体结构以薄层状或次块状为主,岩层倾角变化幅度一般在15°~25°。通过地震动力模拟分析,在地震动力作用下坡脚处的主应力达到1 700 kPa,局部位置达到2 000 k Pa,而在变形体的分布区域,剪应力量值达到100 kPa。同时变形体在地震作用下失稳过程中发生了崩解,沿坡面呈现散粒体状向坡脚运动,碎裂的散粒体运动冲击对坡脚的建筑构成严重威胁。

鄂西清江水布垭坝址高陡斜坡稳定性研究思路

鄂西清江水布垭坝址高陡斜坡稳定性研究可以按如下思路进行：从野外地质调研入手，详细研究斜坡的地表变形特征、深部变形特征及斜坡变形组合模式；运用层次分析方法对各影响因素进行计算，确定各因素对斜坡稳定性贡献的大小；选择典型地质剖面，分别建立岩体力学模型，运用有限元及离散元方法进行模拟，确定坝址斜坡变形破坏机制模型；运用极限平衡法、概率法对所选择的典型地质剖面进行稳定性计算。在以上各步的基础上设计高陡斜坡的防治措施及开挖方案。

映秀2号隧道出口高陡斜坡落石运动学模拟和危险性评估

龙门山地区频发的崩塌落石灾害严重威胁拟建都江堰至四姑娘山轨道交通(都四轨道)的建设、运营和维护。崩塌落石的运动特征研究及其危险性评估对防灾减灾具有重要意义。高陡斜坡的崩塌源往往隐蔽性强且所处环境复杂,传统的人工接触调查方式对其无法全面调查。此外,以往对落石的运动学研究多是采用可人为控制落石运动方向的二维模拟软件,主观性较强,且缺乏落石危险性的定量评估。因此,以拟建都四轨道映秀2号隧道出口高陡斜坡为例,联合现场调查和无人机航空摄影技术快速获取斜坡结构面和危岩信息;结合赤平投影法与边坡质量分级(SMR和CSMR)快速分析斜坡后壁陡崖的破坏模式和稳定性;采用三维落石模拟软件RockyFor3D模拟斜坡崩塌落石的运动特征,定量评估落石的危害范围。研究结果表明:斜坡后壁陡崖存在3处危岩体,且受3组节理控制;斜坡破坏模式主要为平面破坏P(J1)和楔形破坏W(J1-J3),斜坡后缘陡崖处于基本稳定-不稳定状态;通过模拟可知,地形控制落石运动轨迹,在坡降较大的位置,弹跳高度和最大动能呈陡增的趋势。拟建映秀大桥、国道G350、国道G213、国道G213烧火坪隧道出口处于中等危险区,映秀2号隧道出口处于低危险区。

高陡斜坡条件下桥梁桩基数值分析

高陡斜坡条件下桥梁桩基承载机理主要涉及桩的受力性状、荷载传递规律等方面,考虑桩-土(岩)相互作用影响,将桩周岩体及陡坡纳入分析体系,问题复杂,采用解析方法难以解决,故引入数值方法成为必然。文中以贵州省余庆至安龙高速公路沙河大桥桩基工程为背景,采用midas GTS NX软件对桩基进行数值模拟,分析计算桥桩的受力,同时研究桥梁在不同荷载作用下,所处边坡的力学响应,不同荷载组合效应对横坡段桥梁桩基结构内力和位移的影响,为高陡斜坡段桥梁桩基结构的承载特性研究提供参考。

高陡斜坡孤石滚落运动特征及防治措施研究

以永平至昌宁高速公路乒乓寨特大桥桥区孤石为例,选取典型断面运用Rocfall软件进行孤石滚落运动轨迹、弹跳高度和总动能等运动特征的分析研究。结果表明:(1)孤石启动后经历了一段较长距离弹跳高度较小的近坡面运动,该段是进行落石拦截的有利地段;(2)当落石与地面发生碰撞时,地面坡度变化越快,碰撞过程能量损失越多。最后提出了孤石排查处治及坡面设置被动防护网的防治措施建议。

高陡斜坡段双柱式桥墩横系梁对侧向刚度的影响分析

建立了高陡斜坡段双柱式桥墩三维非线性有限元计算模型,研究在考虑桩土效应下横系梁布置根数、布置位置对墩顶水平位移的影响.结果表明:横系梁的布置根数和布置位置对墩顶水平位移有较大的影响.设置1道横系梁时,横系梁宜布置在0.3 H的位置;设置2道横系梁时,横系梁宜布置在0.1 H和0.5 H的位置;设置3道横系梁时,横系梁宜布置在0.1 H、0.4 H和0.8 H的位置.研究结果可为此类桥梁下部结构设计提供参考.

圆形桩板墙在某高陡斜坡路基边坡加固处治设计中的应用

以某高速公路K102+100—K102+128段高陡斜坡路基边坡加固处治为依托,进行了详细的设计方案比选,最终确定采用圆形路肩桩板墙方案,同时对圆形路肩桩板墙开展了深入的设计、计算分析,提出桩板墙设计流程,并对施工后的圆形路肩桩板墙进行检测与监测,核实桩板墙理论计算桩顶水平位移与实际桩顶水平大小关系和原因,验证圆形路肩桩板墙加固处治效果及其使用范围,为类似工程的圆形桩板墙加固处治设计和施工提供一定的借鉴和参考价值。

川西泸定县某高陡斜坡危岩体灾害特征与落石风险分析

针对川西泸定县沙坝村后山高陡斜坡危岩体的具体情况,对其工程地质条件展开调查,分析斜坡危岩落石带的分布位置、地层岩性、岩体结构面及变形破坏特征。运用Rocfall危岩落石轨迹模拟软件,建立了典型落石的二维数值模型,并对落石的运动路径进行了模拟分析。获取了落石的弹跳高度、平移速度、总动能图及落石停积位置,表明落石基本都能影响到坡脚居民区或达到川藏公路。提出了相应的防治措施,且获取典型落石被动防护的最佳位置及落石拦截高度、能量大小等重要参数。研究对类似危险地形的防灾具有借鉴意义。

高陡斜坡上桥梁桩基受力特性及影响因素分析

针对高陡斜坡桥梁桩基受力,结合六盘水至威宁(黔滇界)高速公路LWTJ-10合同段杨家院子大桥实际情况,首先对桥梁桩基施工进行分析,提出受力特征、假定与计算方法,并在此基础上对水平荷载、桩径与地基抗力的折减系数三种因素的影响程度进行定量研究。

高陡斜坡输电线路塔基施工弃土处置措施研究

边远山区高陡斜坡塔基施工过程中,施工单位常将弃土随坡就地堆放,弃土下方无挡土墙,上方无截、排水沟.每遇大强度降雨,就成为产生水土流失的物源,引发次生地质灾害.文章分析了施工弃土处置不当诱发的次生地质灾害类型,从弃土本身的物理力学特性、降雨及植被破坏等方面,分析了施工弃土引发次生地质灾害的原因.在此基础上,提出了合理确定的处置措施.

高陡斜坡排水明沟改造成箱涵的设计

本文在综合考虑地势特点、周边环境的基础上,结合场地工程地质条件,采用台阶跌水的方式把排水明沟改造设计成了钢筋混凝土箱涵,此外,设计过程中对排水箱涵的收集雨水功能进行了充分的体现,箱涵现已建成并交付使用,工程实践表明,技术效果良好。

高陡斜坡段桩柱式桥墩基础设计计算方法研究

与平地上的桥梁基桩相比,高陡斜坡段桩柱式桥墩基础的承载机理主要包括陡坡效应和嵌固深度效应。首先,根据极限平衡理论推导了高陡边坡剩余下滑力的计算公式;其次,通过对桩柱微元进行受力分析,得到了高陡斜坡段桩柱式桥墩基础内力与变形分析的挠曲变形微分方程及其幂级数解答;经过模型试验的对比分析,验证了该解答的合理性。在此基础上,通过对某工程实例的对比分析,探讨了桩径、嵌固深度以及边坡安全系数等对基桩设计与验算的影响,进而提出了高陡斜坡段桩柱式桥墩基础的设计计算方法,以期为桥梁基桩设计提供参考。

高陡斜坡作用下群桩基础设计计算方法

基于陡坡双桩柱基础探讨了陡坡群桩基础承载机理,提出了陡坡与群桩相互作用简化分析模型,得到了陡坡群桩基础的等效分析模型,即侧向受荷高承台嵌岩群桩基础分析模型;综合考虑滑坡推力与简化分析模型建立了基于结构位移法的陡坡群桩基础计算分析方法,并提出了同时考虑稳定安全与经济最优的陡坡群桩基础优化设计方法。研究结果表明:陡坡群桩基础应尽量减小承台底部至最危险滑动面的距离,嵌岩深度为4倍桩径时能满足工程要求,群桩基础至坡面的距离不小于4倍桩径要求时符合工程实际。

考虑场地效应的高陡岩质斜坡地震失稳机制

以金沙江乌东德水电站右岸的鸡冠山梁子高陡斜坡为典型实例,在斜坡表层地震动监测基础上,通过在斜坡弹性模型底部分别输入水平、竖向Ricker子波,发现:斜坡顶部低模量岩体材料在水平Rick子波激励下,易产生放大效应;而当输入竖向Rick子波时,易在模型表层地形凸起部位产生共振放大,其顶面表层卓越频率也与现场实测值基本一致。其次,对比分析了在分别输入汶川八角什邡加速度记录、典型鲁甸地震加速度记录时的斜坡弹塑性模型的稳定性和动力响应特征,发现:(1)斜坡在静力条件下可能存在3种不同位置潜在滑面,但输入两种地震波后,变形破坏区仅发生在顶部滑面位置;(2)输入汶川地震波时,斜坡顶部滑面剪应变增量明显大于输入鲁甸地震波时对应值,且前者的滑面出现明显整体拉破坏区,滑面上部水平、竖向残余变形也不收敛,处于震后斜坡失稳状态。后者滑面底部无明显的拉破坏区,滑面上部残余变形收敛,处于震后斜坡稳定状态;(3)斜坡水平、竖向加速度都在斜坡顶部低模量材料表层出现明显的放大现象,场地效应明显。此外,表层加速度普遍大于斜坡内部相应值,尤其是地形凸起位置。输入汶川地震波时斜坡顶部水平向加速度放大系数大于鲁甸地震波相应值,但竖向加速度放大系数两者基本一致。

高陡岩质斜坡的结构面非接触式采集技术与三维裂隙网络模拟研究

本文分别以非接触式测量与三维裂隙网络模拟技术对汶川县绵虒镇大溪沟沟口高陡斜坡的结构面系统进行了深入研究。以无人机、数字近景摄影测量与三维激光扫描方法建立了现场斜坡的三维DEM模型并识别与解译了斜坡的结构面系统。尤其是采用无人机与近景摄影测量技术,识别并解译了整体斜坡的长大控制性结构面与坡面上的6663条随机构造结构面。基于以上数据,本文提出了一种适用于高陡斜坡分析的超大窗口三维裂隙网络模拟方法,采用概率统计与空间几何推导的方法,建立了岩体三维结构面的直径、产状与密度计算方法。这种方法更加简便且针对性强,现场验证也表明其具有较高的模拟精度。

缓倾层状结构高陡采动斜坡变形特征研究

采空区深度、平面位置等控制缓倾层状结构采动斜坡的变形特征,直接影响采动斜坡整体稳定性。近年来,国内外学者针对地下采煤引起上覆岩体变形开展了大量研究,但目前采空区特征对斜坡关键位置的影响作用揭示还不够深入。贵州省发耳煤矿尖山营变形体是典型的缓倾层状结构采动斜坡,具有上陡下缓、上硬下软的特征。文章以发耳尖山营变形体为例,采用地质过程机制定性分析和数值模拟方法研究了多层开采与不同深度单层开采对斜坡变形的影响,揭示采空区宽度、深度及深厚比等参数对斜坡变形特征的影响。结果表明:多层开采导致斜坡坡脚破坏和整体塌陷,引起斜坡产生显著向坡外的水平位移,导致竖向位移远大于煤层开采总厚度;采空区跨越坡脚致使开采深厚比急剧减小,采动裂隙更易扩展至地表,是坡脚附近岩体产生破坏的重要因素;采空区宽度增大、多层采动会显著加剧斜坡变形,采空区深度增加可减小斜坡变形量值,但显著增加变形范围。在地形起伏强烈地区采煤,通过优化工作面布置,防止开采深厚比急剧减小、控制采空区宽度、避免重复采动以及开采更深部煤层对斜坡稳定性有利。