伊阿铁路霍拉山越岭段工程地质遥感解译与分析

伊阿铁路霍拉山越岭段地形切割强烈、地质环境复杂,部分区域为无人区,道路不便,现场勘察工作难度极大。本文利用多源遥感数据,通过对越岭段区域的断裂构造、不良地质、煤炭采空区等开展全面的解译提取分析,准确获取各类地质要素发育的位置、规模、展布形态等关键信息。结合重点区现场勘察,提出线路需尽量大角度垂直穿越区内NWW—近EW向断裂延伸区,合理避让连续危岩落石区、大型滑坡体,绕避或采用隧道工程通过风蚀垅岗、风蚀残丘地貌区,远离煤炭采空区以及由其引起的塌陷区等重要参考意见和建议。研究成果可有力支撑现场勘察以及线路方案的比选确定工作,充分发挥遥感技术独特的“天眼”优势,具有重要的理论以及实际意义。

丽香铁路达落双线中桥增设棚洞结构设计

该文以在建丽香铁路蒙古哨隧道出口与七达里隧道进口间达落双线中桥为工程依托,根据地形地质、落石重量、坡面高差、结构跨度及防护等级等基本情况,分析常规明洞、柔性钢网棚洞、拱桥棚洞、纵向刚架棚洞及横向刚架棚洞各自适用条件,选用合理的棚洞型式及结构尺寸。研究结论表明,对隧道坡面危岩落石重量及高差进行详细的调查分析,是确定采用柔性钢网棚洞还是钢筋砼刚性棚洞的前提。钢筋砼刚性棚洞沿线路方向跨度、冲沟排洪要求及基岩完整程度,是确定刚性棚洞具体类型的关键。落石冲击强度选用路基手册计算法较为合适,落石冲击力按移动荷载考虑,移动步距按2 m考虑为宜。棚洞结构内力及构件尺寸计算时,按落石不同位置的弯矩包络图最不利工况考虑。

落石对缓冲土层的冲击力及冲击深度理论与试验研究

为阐明基于Hertz接触理论的落石冲击力、冲击深度计算方法及缓冲土层强化系数确定方法的适用性和可行性,通过足尺模型试验、反演分析及数理统计,开展体积约1 m^(3)重约2 t的立方体和球顶锥体2种落石形状、1~10 m下落高度及0.5~2.0 m缓冲土层厚度的落石冲击试验研究,进行砂土缓冲层强化系数的确定及落石冲击力、冲击深度理论与试验结果的对比分析.研究结论表明:根据试验结果反演分析,99.7%置信区间的砂土缓冲层强化系数建议取值范围为0.25~10.00 GN/m^(5/2);理论计算得到的立方体落石冲击力均值较试验值平均偏大140%,球顶锥体偏大21%;理论计算得到的立方体落石冲击深度均值较试验值平均偏大112%,球顶锥体偏大5%;在强化系数99.7%置信区间内计算得到的落石冲击力和冲击深度范围值可包含全部的落石冲击力和冲击深度;相同条件下球顶锥体落石的冲击深度试验值大于立方体的冲击深度试验值,缓冲层厚度越大时冲击深度增大,而落石冲击力离散性较大,与落石形状和缓冲层厚度无明显相关性.

渝利铁路绿春坝隧道危岩体整治防护设计

以渝利铁路绿春坝隧道陡坡危岩体为例,通过现场调研得到危岩体发育特征及其稳定性,进行现场滚石试验,然后采用ROCKFALL软件对危岩落石滚落轨迹及能量分布进行数值模拟。根据数值分析结果采取分区清除、分级防护、拦石墙与消能措施相结合的综合处理措施。

基于固有频率的错断式坠落危岩体稳定系数计算模型

错断式坠落危岩体的安全稳定程度受后缘裂缝深度控制,基于静力学的稳定系数计算可得到后缘裂隙深度临界值,但静力学计算方法无法得到裂隙深度的实时变化。基于修正Timoshenko梁建立岩梁动力学方程,结合动力基础半空间理论对岩梁的约束刚度及边界条件做深入分析,得到不同裂缝深度条件下危岩体固有频率理论解析。基于数值计算验证固有频率算法的正确性,并得出结论:随裂隙深度增大,固有频率不断降低,固有频率对危岩体后缘裂隙深度变化较为敏感,根据危岩体的固有频率值可反算危岩体后缘裂隙深度。基于固有频率与危岩体后缘裂隙深度之间的关系建立错断式坠落危岩体稳定系数计算模型,并采用室内试验进行验证,得出结论:危岩体固有频率与其后缘裂隙深度近似为负线性相关。基于固有频率的错断式坠落危岩体稳定系数计算模型可为危岩体自动化监测提供有益借鉴。

危岩带稳定性分析与落石轨迹预测——以四川甘孜万岁山为例

甘孜县甘孜镇万岁山斜坡危岩带多年来时常有落石发生,严重威胁到了下方居民的生命财产安全,因此对万岁山斜坡进行危岩带稳定性分析与落石轨迹预测尤为重要。以万岁山斜坡的危岩带为对象,利用无人机倾斜摄影结合现场调查获取了危岩带几何尺寸和三维形态,分析了危岩带的发育特征和危岩体的分布特征,对危岩稳定性进行了分析;基于RAMMS-ROCKFALL考虑了危岩体的几何形状和三维地形,模拟了危岩体崩塌后可能的落石运动路径。结果表明:(1)斜坡整体性较完整,受风化作用主要失稳模式为坠落式和倾倒式,共发育有7处危岩带,地震工况下为不稳定状态;(2)通过模拟得到了滚落弹跳高度、速度、动能和轨迹、位置的关系,并通过预测落石运动轨迹得到了危岩带的威胁范围、威胁对象,预测结果表明万岁山斜坡对下方居民房屋和街道行人产生的威胁较大,应该尽快采取治理措施。研究成果表明无人机倾斜摄影的利用,有利于斜坡危岩体的稳定性分析,弥补了传统调查的盲区,提高了调查的效率与质量,对危岩体的调查与落石轨迹分析提供了一个新思路,对于减灾技术研究与危岩体的治理有积极意义。

黄沙矿区深部开采诱发地质灾害微震监测技术应用研究

随着黄沙矿区开采向深部发展,地表和井下都出现了不同程度的地压和地质灾害。文章介绍了该矿区开采背景、地表和井下各种地质灾害情况,简要介绍了微震监测系统的特点;主要介绍了采用微震监测技术开展井下冒顶片帮监测和上部老采空区和地表露天坑边坡微震监测案例分析,分析了冒顶微震事件数和能率变化特点与冒顶片帮的关系,并成功地对冒顶片帮灾害进行预警;给出了上部老露天坑边坡微震定位位置、波形特征以及微震发生时间与雨季之间的相关关系。通过近一年的研究,证实了多通道微震监测技术在黄沙矿区地压和地质灾害监测预警中的实用性和有效性。

高植被覆盖下铁路隧道口危岩落石风险评估

山区铁路选线受地形条件制约,高陡边坡或陡崖地段的隧道洞口常面临危岩落石风险,传统人工调查方法困难,尤其是高植被覆盖地区,受现场条件限制不能完全查明危岩分布,同时常用的落石运动轨迹模拟缺少横向范围控制,存在一定的安全隐患。以某铁路隧道进口工程为研究对象,以机载LiDAR和三维倾斜摄影数据为基础,查明了危岩形成机制及分布特征,利用自主研发的Rockfall Hunter软件分析不同破坏形式的危岩三维运动特征,并给出防护措施建议。研究表明:(1)基于定性分析和定量计算,建立的“数据、方法、意义”三阶段高植被覆盖区危岩落石风险综合评估方案行之有效;(2)利用精细化三维实景模型可准确提取危岩体几何信息,危岩落石发育区数字地表灰度影像表面坎坷不平、具粗糙感,危岩体截面地面点棱角显著、地势陡峭,原生孤石或滚石截面呈凸起状、有明显界限;(3)研究发现可能对工程造成危害的危岩体120处,总体积约15541 m^(3),以倾倒、坠落式破坏为主,局部发生组合式破坏;(4)落石进入隧址区最大速度为17.3 m/s,最大弹跳高度为12.5 m,最大冲击能量超过8000 kJ,建议采用避让、清理、加固等措施。

山岭隧道大型溶洞落石冲击数值分析

为研究溶洞区域可能存在的落石对山岭隧道结构受力的影响,文中以一项存在大型溶洞的山岭隧道工程为背景,通过建立考虑落石冲击力的隧道结构有限元模型,分析了不同重量落石情况下结构内力等的变化影响。结果表明衬砌拱脚与拱顶处结构内力较大,衬砌结构需要考虑拱脚适当扩大;随落石重量增加,结构弯矩增幅小于结构轴力增幅;35m高度处落石重量最大为80t时,隧道外拱衬砌满足承载能力极限状态设计要求。研究可为类似工程的落石处治分析提供参考。

某拟建隧道洞口危岩落石稳定性分析与运动特性研究

在山区铁路建设工程中,危岩落石稳定性与运动特征分析评估是必须解决的技术难题之一。开展危岩落石稳定性分析、落石运动特性研究,对山区铁路工程建设有着重要的科学实用价值及工程指导意义。依托长沙至赣州铁路拟新建下石陂隧道出口勘察成果,对该隧道出口危岩进行了稳定性分析,并运用二维、三维运动轨迹分析相结合的方法,对危岩运动特性进行了研究。经过分析研究表明:该隧道出口调查发现的危岩体处于基本稳定状态;该隧道出口危岩落石运动轨迹危岩体在自重作用下沿边坡向下分散运动,部分停留至边坡坡面,最远可堆积至边坡前缘地势平缓处,有部分落石运动到隧道洞口,对隧道洞口产生威胁;落石运动过程中发生明显弹跳的位置在距初始崩落点水平距离为11 m~170 m的区段内,最大弹跳高度10.6 m,在隧道洞口附近落石最大弹跳高度为0.27 m;落石的能量变化曲线总体表现为锯齿状,在崩落过程初期,重力势能主要会转化为动能,落石运动能量增加,而后在高度下降、坡度减缓等综合因素的影响下,落石动能不断减少,直至运动停止,在水平距离为279 m时具有最大动能为1692.3 kJ。建议该隧道在施工过程中采用危岩清除、坡面清理、主动防护网、被动防护网、拦石墙等防治措施。

境外高陡边坡滚落石带高能级被动拦石网钢丝绳承载力简易验算方法

被动拦石网是一种用于地质灾害防护的重要工程结构,可以有效地保护人员和财产免受滚落石等自然灾害的危害。以境外乌干达KS道路项目中高陡边坡滚落石带为例进行工程算例分析,通过对该被动拦石网的运作与受力分析,探讨高能级被动拦石网的钢丝绳承载力简易验算方法,为其他高能级被动防护网的应用提供参考。

防治危岩落石桥梁棚洞一体化结构设计防护能级划分标准研究

基于铁路工程建设运营安全需求,尤其是中西部山区危岩落石易发的实际情况,分析国内外防治危岩落石防护柔性和刚性棚洞应用现状,对比防护网、明洞、棚洞不同结构类型情况下防护方式的防护能级范围,梳理目前国内铁路典型棚洞设计能级指标实际,针对桥梁棚洞一体化结构特点、常见落石计算防护能级和200、500、1000 kJ 3种防护能级在主梁、棚洞使用钢筋、混凝土用量的经济性比较,提出我国铁路工程防治危岩落石桥梁棚洞一体化结构设计防护能级划分标准建议。

引导式防护网在榆林地区危岩崩塌治理中的应用

陕北榆林地区岩质边坡多发育在二叠系、三叠系及侏罗系的砂岩、泥岩地层。山体崩塌落石因具有体积小、面积广、不易察觉、难以清除,以及突发性及持续性等特点,日益成为威胁人们生命财产的重大安全隐患。文章阐述了榆林地区危岩崩塌的特征,概述了引导式防护网的分类和特点,并研究了引导式防护网在榆林地区危岩崩塌治理中的具体应用,以供参考。

综放工作面端面冒顶机理与围岩控制技术研究

针对9102综放工作面在回采过程中端面顶板破碎等围岩支护难题,首先对工作面的工程概况及顶底板条件进行分析,重点分析了采场围岩支护难点及端面冒顶机理,然后在具体回采经验的基础上,设计了9102综放工作面采场围岩控制体系,然后进行了现场实践及效果分析,工作面推采过程中仅发生局部轻度片帮冒顶事故,端面煤岩体整体稳定程度较高,安全生产工作得到保障。

集中荷载作用下复合顶板工作面围岩失稳机理与控制

多煤层逐层下行开采方式,在煤层距离较近或下煤层顶板为复合顶板时,上煤层遗留的煤柱集中载荷会对下煤层工作面顶板控制造成重大影响。通过理论分析、数值模拟、现场测试及验证,得出了集中荷载作用下复合顶板工作面矿压显现特征,认为采空区下方工作面存在大小周期来压现象,而煤柱下方区域压力普遍偏低,来压特征不明显。进一步分析认为,松散复合顶板围岩控制的核心在于控制顶板的早期离层和变形,支架对该类直接顶的给定变形压力应远大于其完整状态。提出了集中载荷作用下复合顶板工作面支护强度确定方法和针对煤柱应力影响区的浅孔注浆等围岩控制技术,为集中载荷作用下复合顶板工作面围岩控制提供了依据。

危岩体精细调查与崩塌过程三维场景模拟——以西南某水电站高边坡为例

西南山区水电站两侧陡峻边坡发育有大量危岩体,危岩体滚动滑落、崩塌掉块等现象给电站的大坝、主要建筑物、厂房、道路、支护边坡等的正常运营带来了很大影响。现阶段针对危岩崩塌灾害的预测和防护多是忽略危岩体空间几何形状的二维Rockfall方法和人为截取优势剖面,但实际落石为三维运动,其威胁区域为一个地理上的三维空间。鉴于此,以西南某水电站危岩体隐患排查结果为基础,采用现场调查,机载LiDAR遥感测量技术和无人机倾斜摄影技术,获取研究区高精度的激光雷达点云数据,构建精细危岩体模型和真实三维实景模型,进行历史崩塌落石分布特征、岩体结构产状及崩塌源区危岩体特征和危岩体失稳模式的分析,结合Unity3D三维落石分析方法进行危岩崩落后的运动特征模拟,实现危岩崩落的运动路径及在不同位置上的弹跳高度、冲击能量和滚落区域等参数的获取。结果表明:水电站右岸危岩区块一典型危岩体的弹跳高度最大可达7.92 m,影响范围约145 m,多滚落至大坝,已设置多级被动防护网,不会对电厂内重要设施构成威胁,右岸危岩区块二发育的危岩体崩落后,落石影响范围约为120 m,部分落石会沿着公路护坡滚动到道路上,可能威胁交通要道;左岸危岩区块一发育典型危岩体体积巨大,稳定性差,其崩落后最大弹跳高度可达9.02 m,最终会落入水库蓄水区;左岸危岩区块二危岩分布密集,数量多,崩落后影响范围约为380 m,但受坡表植被茂密的影响,多数落石停积在坡表,对行人车辆有一定的威胁。相关研究成果可为类似水电设施危岩体隐患识别与落石运动模拟提供一定的参考。

浅埋土岩复合段隧道冒顶分析与防治

通过对正习高速公路隧道浅埋段开挖过程中坍塌冒顶事件进行分析,提出冒顶处治措施,并建立隧道风化残积深度处于拱顶以及拱顶以下1 m的数值模型,进行无超前支护不同开挖步距的变形特征数值试验,试验表明无超前支护情况下即使采用上下台阶法对隧道进行开挖0.6 m,拱顶的围岩变形最大仍达到3.578、4.789 mm,隧道拱顶残积体对隧道开挖后续支护作业产生较大安全风险。在风化残积深度处于拱顶以下1 m时,原设计小导管纵向间距由2.4 m调整为0.6 m后,开挖0.6 m的拱顶最大变形由2.348 mm降低至1.747 mm,结合现场坍塌冒顶事件,为确保后续隧道浅埋土岩复合段落施工安全,提出了冒顶防治措施并在隧道开挖施工中取得良好的效果。

池黄高速铁路隧道高陡边坡危岩落石防护方案研究

池黄高速铁路(池州—黄山)磨盘尖1号隧道进口边坡存在孤石,岩体节理裂隙发育,存在落石隐患。利用有限元软件对体积为0.5、1.0、1.5 m^(3)的落石运动轨迹进行模拟,确定了落石的冲击能量、弹跳高度、冲击速度及落点范围。结合主、被动防护方式的特点,提出四道落石防护方案,即洞口上部难以清除危石进行主动加固、洞门右侧落石采用张口式引导网、隧道仰坡增设拦石墙+被动防护网、隧道进口增设棚洞接长。对钢筋混凝土棚洞和柔性棚洞两种棚洞接长方案进行比选,钢筋混凝土棚洞方案较优。经数值模拟验算,钢筋混凝土棚洞下部三柱式门式墩和双柱式门式墩盖梁部位各项受力均满足规范要求。

低速冲击下混凝土板的能量耗散研究

针对混凝土板类构件在低速冲击作用下能量耗散的问题,采用落锤装置对6组混凝土板试件进行低速冲击试验。结合弹性力学理论计算了试件的弹性变形能,并通过能量守恒定律得出试件塑性变形能,分析了混凝土强度和落锤冲量对混凝土板破坏能量耗散的影响。结果表明:在低速冲击下混凝土板所吸收能量的98%都通过塑性变形能的方式消耗;混凝土强度不能完全决定受低速冲击混凝土板塑性变形能的耗能,混凝土板的塑性变形能随冲击能量的增大而增大,并呈现很好的线性关系。该研究可对提高混凝土板类构件在低速冲击作用下的防护能力提供参考,以供防护工程设计所需。

岩屑掉块深度归位方法研究及其在CT 1井的应用

作为衡量井壁稳定性的一项指标,岩屑掉块深度的准确归位有助于避免卡钻等工程复杂事故的发生,然而在钻井施工过程中常规测录井方法较难准确地识别出岩屑掉块深度。为了准确归位岩屑掉块深度,为优化钻井施工方案提供数据支撑,提出利用岩性对比归位法、起下钻遇阻迟到时间法、元素数据曼哈顿距离法、邻井对比法和定量荧光图谱对比法5种方法来综合判别岩屑掉块的位置,评价井壁的稳定性。该方法在柴达木盆地咸东地区咸东一号构造CT 1井成功应用,为该井二开完钻井深的确定提供了有利依据,避免了卡钻等工程复杂事故的发生,钻井施工周期较原来缩短33%,表明该方法在钻井施工现场具有一定的推广应用价值。