基于RocPro3D的特高位危岩体灾变特征及运动规律分析

危岩崩塌已成为我国山区三大地质灾害之一,具有突发性强、预测难度大及冲击破坏性大等特点。文中通过对四平隧道上方危岩分布情况和形态特征现场调查,结合精测地形和RocPro3D三维数值模拟,分析3个危岩带崩塌块石的堆积位置、落石运动轨迹及影响范围,得出合理的拦挡措施设置位置。结果表明,研究区特高位危岩体主要以悬臂拉裂倾倒式、错断坠落式及压裂倾倒式3种失稳模式发生崩塌破坏;在雨水侵蚀和风化作用下,危岩带底部岩体压裂或岩腔内侧扩展,卸荷裂隙竖向延伸扩展,逐渐形成独立塔柱状危岩和壁挂式危岩;危岩拦挡设置可根据落石轨迹与弹跳高度、运动速度、冲击能量关系进行设置。

基于RocPro3D的崩塌地质灾害数值模拟分析

调查安龙县九龙小区崩塌危岩体的形态特征、坡面分布情况,确定坡面性质为白云岩区、软土区两部分;应用测量技术手段将获取到的崩塌地质灾害点初始地形坐标数据导入RocPro3D软件中;结合坡面情况对不同物质组份坡面的法向碰撞恢复系数、切向碰撞恢复系数、碰撞回弹垂直偏差角、碰撞回弹水平偏差角和摩擦系数五类计算参数进行赋值,构建三维崩塌模型,实现崩塌落石运动过程的数值模拟研究。通过Roc Pro3D软件数值模拟,得出安龙县九龙小区后山危岩稳定性差,易发生崩塌地质灾害结果;结合现场调查,崩塌地质灾害岩体破碎、节理裂隙发育,模拟结果与实际调查历史崩塌落石轨迹基本相符合,可为崩塌地质灾害防治提供科学依据。

岩溶典型区崩塌落石被动防护网失效概率模拟

贵州省位于我国西南地区,多山地丘陵,是典型的喀斯特地形地貌区,崩塌、滑坡等地质灾害频发。思南县小屯岩崩塌带上现存危岩体方量大,裂隙、凹岩腔、溶蚀孔洞等发育。为研究岩溶典型区崩塌落石被动防护网失效概率,通过高精度实景建模技术,构建崩塌带三维模型,进行崩塌落石运动过程模拟,根据现场调查、无人机航拍和数值模拟结果,选择合适的位置布设落石被动防护网。基于落石粒径大小识别,选取不同粒径大小的落石,进行落石被动防护网拦截效果模拟,计算落石被动防护网失效概率。结果表明:13种粒径落石突破概率各不相同,(0.25,2.25)m粒径落石拦截效果良好,但落石被动防护网拦截率不能达到百分之百;落石粒径大于2.25 m,被动防护网出现失效现象,故将2.25 m粒径的落石为小屯岩崩塌带下被动防护网的设计上限。根据计算,所有粒径落石经被动防护网拦截后的失效概率低于5%,属可接受范畴。研究成果为小屯岩崩塌带的落石防护措施提供了有力的参考依据,对保护岩溶地区山区人民的生命安全和财产安全具有重要意义。

九寨沟强震区熊猫海—五花海段震裂山体发育特征及崩塌动力学分析

位于九寨沟世界遗产保护区内的熊猫海—五花海段危岩区,历经“5·12”汶川地震和“8·8”九寨沟强烈地震,崩塌落石频发,成为了控制性特大地质灾害点。该文通过现场调查、无人机测绘,查明了震后震裂山体(危岩)空间分布位置和崩塌落石堆积特征,并结合RocPro3D数值模拟,探讨了高位震裂山体(危岩)崩塌落石运动特征和危害程度。结果显示,熊猫海—五花海段震裂山体落石灾害频发,影响景区道路总长度约1045 m,且在长期差异性风化作用下,崩塌落石灾害危险性有逐渐增大的趋势。危岩Ⅳ区落石模拟结果得到,崩塌落石冲击能量和运动速度整体上呈现先增大后减小的特点,落石达到景区道路的最大冲击能量、弹跳高度和运动速度分别为8673kJ、11.63 m和53.8 m/s,其中WYD3到达块石数量占比最大,达到68.6%,落石直接到达日则沟的块石数量占比小,但平均能量达到1770kJ。基于震裂山体(危岩)分布高位陡坡、成灾动力学强、危害性大,提出以景区道路改为隧道方案,以确保景区运行安全。

禹门口隧道洞口崩塌灾害危险性评价

【目的】位于中国山西的禹门口隧道在建设过程中发现隧道口上方的陡崖存在较多岩石崩塌掉落现象,严重威胁浩吉铁路的正常运行。为保护工程区域,需进行岩崩灾害综合分析。【方法】利用RocPro3D理论及方法结合现场调查,运用无人机高精度航拍影像数据,对发现的64个危岩体失稳问题进行数值模拟研究,分析危岩体的三维运动路径、速度、弹跳高度、频率和停驻点等参数。构建了上述4个参数作为评价因子的崩塌危险性评价模型。【结果】研究区域的桥梁锚锭和桥隧工程区的危险性都处于中等及以上水平,而龙虎公路受影响段的危险性则在低至高之间。【结论】模拟结果与实际调查相结合,可为选择崩塌落石防治措施提供合理依据。

可溶岩地区危岩失稳模式与隧道洞顶落石运动学三维模拟

某铁路隧道洞口位于可溶岩地区,地表溶蚀发育,陡坡上方危岩体及坡表落石崩落的可能性较大,威胁到坡脚居民及隧道洞口安全。通过对可溶岩地区危岩进行野外地质调查、无人机航测和三维数值模拟,阐述了可溶岩地区危岩的成因机理和动力学过程,并对危岩区的潜在崩塌风险进行了分析评价。研究结果认为,可溶岩地区从危岩形成到发生崩塌可分为三个阶段:岩体早期构造及卸荷裂隙形成、溶槽形成、崩塌失稳。危岩区岩体因构造及卸荷作用形成裂隙,地表水溶蚀作用使裂隙延伸扩大与潜在滑面(层面)贯通,在雨季强降雨触发下发生崩塌。运用RocPro3D三维模拟软件对危岩区落石运动特征进行模拟,分析落石轨迹,判断对隧道洞口影响最大的危岩分区,进一步对该区落石运动速度、冲击能量和弹跳高度进行分析,得出隧道洞口位置落石相关参数。该研究成果对后续隧道洞口防护工程设计有重要参考意义。

震裂山体崩塌形成特征及运动学三维模拟——以汶川县三官庙村崩塌为例

三官庙村震裂山体位于汶川强震区,又于2018年7月20日和2019年8月22日发生了两次震后崩塌灾害,严重威胁坡脚居民生命财产安全。通过对震裂山体危岩现场地质调查、无人机航测和室内三维数值模拟,阐述了震裂山体-崩塌发生的成因机理和动力学过程,并对潜在危岩区的危险性进行了分析评价。研究结果认为,此类崩塌形成过程可划分为3个阶段:即潜在危岩体坡体早期构造及卸荷裂隙发育、震裂山体(危岩体)形成、崩塌失稳。崩塌源区岩体在岷江下切过程中形成卸荷裂隙,受“5·12”强震及其余震作用下形成震动拉裂缝,单薄山脊发生变形形成震裂山体,在雨季强降雨触发下发生崩塌。运用三维模拟软件RocPro3D模拟已发生崩塌块石堆积位置、优势运动路径,并与既有崩塌堆积区进行对比验证,综合得出岩土体表面特征参数。根据所得参数进一步模拟预测了危岩区可能发生崩塌的运动特征,对其优势运动路径、运动速度、运动能量和弹跳高度进行分析,得出崩塌危害影响范围和程度。论文的研究成果对强震区震裂山体灾害隐患点的减灾防灾工作具有重要的指导意义。

煤矿工业广场开挖边坡崩塌特征分析与运动模拟

陕北地区采煤活动频繁且持续,容易引发一系列的地质灾害。煤矿工业广场的开挖边坡易引发崩塌灾害隐患,给场地内的建筑、设备、人员和车辆等带来极大威胁。当下对于崩塌隐患的分析和预测常采用基于坡表剖面线的二维分析办法,存在人为选定崩塌运动路径随机性大,无法在第三维度研究崩塌分布范围、影响程度等缺点,难以对崩塌灾害进行高效的评估。为解决上述问题,以陕北某煤矿工业广场的开挖边坡为例,在现场调查的基础上,采用无人机自动航空摄影测量与自动化建立高精度三维地面模型技术、点云数据提取结构面参数技术及三维崩塌运动模拟技术,分析了历史崩塌分布的统计学特征,岩体结构面的产状和物源区危岩体等特征,并进行了开挖边坡崩塌危岩体的运动特征的模拟,通过模拟,获取了崩塌体的运动轨迹、影响范围和最优路径下的弹跳高度、能量分布等。结果表明,危岩区主要威胁工业广场东北侧的生活区和东南侧的停车场,不会对工业广场中部的G338国道、工业广场西侧的黄土路肩和河流水面构成威胁。其中,A危岩区对生活区影响范围最大,为62 m, D危岩区对停车场影响范围最大,为105 m;最优路径时,D危岩区落石质心距离坡面的高度最大,为8.33 m, A危岩区落石质心距离生活区的高度最大,为4.59 m, C危岩区落石质心距离停车场的高度最大,为5.85 m;被动防护网能较为有效地防护A危岩区的落石,对B危岩区的落石防护作用不显著,对C、D、E、F危岩区无防护效果。有关研究结论可以为崩塌的灾害治理、防治设计提供一定的指导依据。

西南山区高位危岩落石运动特征研究及防治措施分析

以既有隆叙铁路天生村崩塌为工程依托,采用人工调查、无人机倾斜摄影及LiDar航测等技术手段详细调查了天生村崩塌点的工程地质、水文地质条件以及危岩体的发育特征,在此基础上,利用LiDar真实地面点云建立DTM模型,利用RocPro3D软件计算分析了危岩转变成落石后的运动轨迹、分布区域以及冲击能量和弹跳高度等运动学特征,结合线路概况以此作为工程防治措施设计的参考,提供了危岩落石的勘察评价分析步骤和方法,为国内类似铁路或公路工程提供借鉴。