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。

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。

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。

基于能量跟踪法的边坡落石运动过程模拟

边坡崩塌落石是一种常见的地质灾害,而落石的下落过程又可以被视为是落石体同坡体亦或是落石体间的相互碰撞问题。本文利用自编离散元程序,基于传统的冲量响应方法能量跟踪法(ETM)来模拟汶川地震周边某边坡落石运动情况。研究结果表明:落石模拟体在自重力的作用下沿边坡下落,在相互碰撞和坡体碰撞过程中,初始相对位置发生较大改变,最终落石体水平运动距离超越附近居民和公路的安全距离,会对安全造成威胁,建议采用拦石网等防护措施对落石进行控制。

鄂西山区崩塌落石运动特征及危险性分析--以远安县瓦坡崩塌区为例

以远安县瓦坡崩塌区为例,通过地质调查、野外测绘、无人机航拍,建立了瓦坡崩塌区三维模型,基于Rockfall Analyst(RA)分析软件,实现了瓦坡崩塌区大量崩塌落石三维空间下运动路径、高度、能量等要素模拟,探究了崩塌区落石的三维运动特征,开展了崩塌区落石危险性评估,为崩塌落石的防治提供科学参考。研究结果表明:崩塌区危岩主要破坏形式为倾倒式,目前处于欠稳定状态;模拟落石三维运动轨迹与已有落石点基本重合,说明此次模拟结果与实际情况较为吻合;落石运动过程中以碰撞弹跳、自由飞落为主,落石主要集中在崩塌区下部冲沟及公路内,部分落石达到居民区,在崩塌落石区下部公路、冲沟及崩塌区右侧危险性较高;崩塌落石防治工程建议采用危石孤石清除+被动防护网,在公路内侧、斜坡下方分别设置5 m高和3 m高抗冲击力2000 kJ的被动防护网,可有效拦截落石。

滚石灾害模拟研究及防护措施

滚石灾害具有在同一地区连续发生的特点,其防护措施的合理设置极其重要。通过rocfall模拟软件,在同一边坡上对不同质量的滚石进行灾害模拟,观察滚石的运动轨迹和其产生的动能和反弹高度,大致预测滚石灾害的影响范围。通过运动轨迹、动能和反弹高度这三个因素来模拟该边坡在什么地方需要设置什么样防护措施,能够很大程度的降低滚石灾害所带来的损失。

万安危岩体落石运动轨迹分析及防治建议

危岩体落石一直是影响周围居民安全的重要问题,目前对于落石的轨迹分析主要是经验公式与运动学分析法相结合。经验公式具有一定的局限性,因此在对万安危岩体的分析中,运用反演法对坡面的摩擦系数进行计算,同时归纳了落石在反弹斜抛过程中的运动轨迹公式。通过运动学公式和归纳公式,结合万安街道地区危岩体边坡的地形特点,对落石的轨迹进行了分析,描述了落石的运动轨迹,并在此基础上提出了防治的建议。