基于无人机LiDAR仿地飞行技术的高陡边坡危岩体快速识别方法

我国西南地区山高谷深、斜坡高陡,危岩落石灾害极为发育,高陡边坡危岩落石由于高差大、坡面陡,具有显著的突发性,因此快速、准确、便捷地解译与识别危岩体源头成为高陡岩质边坡风险分析的首要问题。当前探测手段的进步使基于影像的地质灾害解译逐步从目视识别向人机交互式识别方向发展。其中,无人机激光雷达(LiDAR)系统通过融合无人机载体与LiDAR测量技术的优势,广泛应用于地质灾害调查中,同时仿地飞行技术的引入可以使无人机LiDAR系统适应复杂的地形,快速获取高精度、高密度的点云数据。基于以上技术对攀枝花某铁矿露天采场东侧边坡开展了无人机调查,通过获取高精度DOM影像和三维点云模型,量化提取点云模型中露头坡面粗糙度、倾向等危岩体几何特征参数作为DOM影像的补充材料,提出了一套基于DOM影像和几何特征的危岩体人机交互式识别方法。通过对东侧边坡危岩体的应用表明:提出的人机交互式识别方法通过在DOM影像的基础上叠加露头坡面几何特征,对悬空危岩体的识别精度优于目视识别,可以显著提高危岩体识别的效率和准确性。提出的方法通过结合创新的遥感技术,为高陡岩质边坡危岩体识别提供了快速便捷的方案。

岩质边坡微震监测方案优化设计及隐伏危险区域辨识

地压监测是矿山安全管理的关键环节,也是矿产资源开发过程中有效的监测手段。根据陕西省四方金矿的矿山地质条件和地压活动规律,为提高资源回收率,有效治理矿山地表环形边坡,解决安全绿色采矿的关键问题,针对矿山生产特点,结合传感器布设的基本要求,分析了不同布设方案的理想定位误差,并从经济性角度分析与设计了满足矿山监测要求的地压系统监测方案。为进一步辨识矿山边坡体的薄弱异常区域,确定边坡的区域稳定性情况,采用波速场成像技术获取了边坡体监测剖面低速危险区域和高速危险区域的成像结果,进而实现了边坡体内部隐伏空洞异常区域的超前辨识及监测效果分析。结果表明:在理想化条件下,某一监测点设置为不同的标高时,坡体定位误差差距不明显,结合监测震源的矿山边坡区域相对波速场成像结果可知,基于当前的台网布置方案,可满足对于矿山边坡体监测剖面内部危险区域的辨识需求。研究成果对于减少矿山灾害事故发生、提升矿山安全生产稳定性具有重要意义。

露天高陡边坡三维固流耦合稳定性

为了研究地下水对露天高陡边坡稳定性的影响,采用三维有限差分数值计算方法对露天高陡边坡的稳定性进行了固-流耦合研究。通过与无地下水影响时的边坡稳定状况进行比较,阐述了地下水对边坡应力场、破坏场以及位移场的具体影响结果。计算结果表明,地下水在一定程度上降低了边坡的稳定性,成为边坡失稳的隐患。在判断边坡的稳定性时提出了一种新的判断方法,即运用边坡移动速度的变化趋势结合边坡的位移量以及破坏场范围判断边坡的稳定性,提高了数值计算分析的可靠性。

桩板墙支护下的高速铁路陡坡地基路堤变形演化特性

高速铁路对路基工后变形要求严格。以某陡坡地基桩板墙支护路堤为研究对象,基于针对桩体位移演化特性及路堤填土变形空间响应的900余天现场观测,构建了以限制桩前地基土横向应变为核心、检算点桩体位移为表征的桩板墙长期变形状态评价方法,讨论了相应桩体位移规范限值。研究表明:深锚固、强约束桩板墙能有效限制陡坡地基路堤侧向变形,桩顶位移仅为23 mm,其中填筑完成后占30%、1~1.5 a趋于稳定;桩体侧移引起路堤填土横向张拉变形的影响范围介于墙背和稳定区之间,竖向工后压缩变形符合中部大、上下端小的分布规律,且收敛快于横向;地面处桩板墙位移为13 mm,处于时间效应微弱的快速收敛状态,而规范有关该处10 mm的位移限值则对应无时间效应的纯弹性状态。

高陡边坡段桥梁大直径桩基变形内力传递矩阵解

为分析高陡坡段桥梁大直径桩基在土体侧移作用下的受力变形特性,根据桩身所受水平荷载的差异,将桩基划分为自由段、被动段和主动段;引入桩身竖向摩阻抗力矩,基于三参数地基抗力模型和TIMOSHENKO梁理论,建立考虑桩身竖向摩阻与剪切变形影响的桩身侧向响应分析模型,应用矩阵传递法结合Laplace正逆变换推导桩身内力和变形的半解析解。通过现场试验结果和文献数值解结果的对比分析,验证本文计算方法的合理性,并结合工程实例分析桩身被动段竖向摩阻、剪切变形对桩身内力与变形的影响。研究结果表明:对于大直径桥梁桩基,桩身被动段竖向摩阻对桩身内力与变形的影响不可忽视;随着桩身被动段竖向摩阻增大,桩身的水平变形和弯矩减小,桩身最大弯矩逐步向浅层地基方向移动,桩身被动段在桩基受力变形中的荷载承载比提高;随着桩身直径增大,桩身剪切变形对于桩身弯矩的削减作用逐渐明显,荷载深层传递效应逐渐增强。

复合地层纵向曲线顶管施工技术

采用顶管法穿越江河一般均选择地质条件较好、水压较低的直线顶进方式施工,针对大坡度纵向曲线顶管穿江施工国内目前还没有先例。富春江顶管隧道全长658.05m,施工水压高、坡度大、穿越地层复杂。通过采用具有破岩能力的泥水加压平衡顶管设备、配置有特殊密封的大行程组合式中继间、润滑效果良好的自动润滑注浆系统和可进行大落差曲线隧道测量的陀螺导向系统等相关技术实现了复合地层"V"字型纵向曲线穿江顶管隧道的贯通。该项目的顺利实施为我国在复杂条件下的顶管施工开拓了新的设计理念并积累了相关施工参数和经验。

高陡岩质边坡覆绿植物地境特征研究——以宜阳锦屏山采石场为例

以锦屏山采石场边坡裂隙为研究对象,对高陡岩质边坡覆绿植物生长的地境特征进行调查研究,包括根系生长空间、温度、水分、养分共4项指标.通过野外实测和室内实验的方式分析这4项指标来判断高陡岩质边坡地境人工再造是否可行.结果显示:根系生长空间的裂隙率与一般石灰岩地区经验值相比偏高,裂隙之间相互贯通;裂隙内温度、水分条件未超出植物生长耐受范围;裂隙中土壤肥力指标较坡面生长有野生植物处土壤高.最后结合野外植物生长试验结果,给出研究区高陡岩质边坡地境再造是否可行的结论.

高陡岩质边坡生态修复过程中植物群落与地下生境特征研究

为了探讨不同高陡岩质边坡生态修复工艺过程中植物群落与地下生境的特征,以济南市植生袋、生态袋、挂网喷播、植生袋+挂网喷播模式、格构+生态袋+挂网喷播模式5种工艺的典型边坡植物群落为研究对象,对群落的物种多样性与地下生境特征进行了调查研究。结果表明:1)修复工艺固持水土的能力是重塑边坡生境条件的核心,基质的厚度直接影响植物的种类与生长状况;2)植物群落演化的趋势为人工栽植种向本地种或混合方向演化,复合模式下的植物种类最多,覆盖度达90%,景观修复效果最好。挂网喷播覆盖度最低,为10%~30%;3)生境条件与修复年限是影响植物多样性的主要因素,不同修复工艺的植物Pielou均匀度指数、Simpson多样性指数、ShannonWiener多样性指数为挂网喷播>植生袋、生态袋>复合工艺模式,而Patrick丰富度指数、Margalef丰富度指数为复合工艺模式与挂网喷播模式较高。完成岩质边坡生态修复后的初始几年内植物群落变化最大,植物的多样性随修复年限逐渐升高。该研究可为济南市乃至华北地区的高陡岩质边坡生态修复工作提供参考依据。

高陡岩质边坡植被根系发育地境特征研究

植被地境是植被生存的物质基础,植被根系是联系植被生长与植被地境条件的纽带。植被在岩体内部的根系分布、形态特征可以反映植被对地境条件的利用情况。在调查实验植被根系发育特征的基础上,依据生态地质学理论,通过分析岩体裂隙内根系生长空间及地境条件(温度、水分、土壤肥分等),结果表明:在高陡岩质边坡条件下,植被根群范围浅,植被根系深入岩体裂隙呈扁平状发育;植被生长的地境条件(温度、水分、土壤肥分等)能满足植被在不同季节的生长发育需求;地境再造技术充分利用岩体裂隙人工再造植物地境条件,为高陡岩质边坡覆绿提供了新思路。

高陡边坡地震动放大效应分析

为了研究高陡岩质边坡对地震动加速度峰值的放大作用,分别针对简谐波和El Centro波竖向入射高陡边坡的情形,基于动力学模拟研究了坡肩和坡表面放大系数与坡高和坡比的参数关系。根据计算结果绘制边坡剖面的水平向和竖向放大系数等值线图,分析了坡体内放大系数分布特征。结果表明:放大系数并不随着坡高的递增而持续增大,放大系数的最大值出现在坡肩,在不超过2.0的范围内波动变化。坡顶面上的放大系数随着坡肩距的增大而逐渐衰减。坡体内水平向与竖向放大系数的空间分布特征显著不同,在邻近坡肩和斜坡面的区域内竖向放大系数可高达1.5,高陡边坡的抗震设计中不可忽略竖向放大系数的影响。

软弱陡坡预应力管桩施工中的难点与技术措施

在复合基坑施工过程中,错层边坡的开挖对浅层地下室预应力管桩基础受力极为不利,文中针对某工程实例对预应力管桩受力性能和稳定性进行计算分析,并对传统施工工艺进行优化,确保了工程质量和安全。

某高速公路边坡滑坍加固方案研究

高速公路沿线的高陡边坡在降雨、地震等多因素作用下易发生滑坍等突发灾害,如何快速提供加固方案以降低效益损失至关重要。以云南省某高速公路边坡滑坍灾害处置为例,通过地质勘察、室内试验等确定边坡潜在滑面与岩土体参数。以公路边坡安全控制标准建立适用于工程实践的三种工况并确定稳定性判定标准,提出“预应力锚索加固”与“预应力锚索+板桩墙联合加固”两套方案,根据规范要求的边坡安全系数,基于极限平衡法进行方案设计并验证在采用上述两套方案条件下该边坡将保持稳定。研究成果可为类似边坡滑坍的加固方案设计提供参考。

高陡岩土边坡有限元分析

本文以高陡岩土边坡实测资料为研究对象,遵循资料收集—现场调研—模型建立—程序设计—工程分析的研究思路,采用有限元强度折减数值分析方法,通过前后处理软件,综合考虑土性参数和边坡边界条件的变化,从计算结果中分析边坡的位移,变形及其塑性发展趋势和安全系数。