川藏铁路雅安至昌都段高陡危岩发育特征与快速评价

川藏铁路处于四川盆地向青藏高原过度的地形跨越带,沿线活动构造、河谷卸荷及冻融风化等区域特色地质因素对危岩发育和稳定性具有较强的控制作用。开展沿线危岩落石调查及稳定性快速评价方法研究对早期阶段的铁路选线具有重要意义。基于遥感和无人机影像解译,结合地质调查验证,本文总结了川藏铁路雅安至昌都段隧道进出口危岩发育特征,考虑区域地质环境特点提出了高海拔危岩的致灾模式及快速评价方法。调查结果表明：①该段隧道进出口共发育危岩141处,以小中型（<1000m3）为主,大渡河、雅砻江及金沙江等深切卸荷峡谷区发育最为密集;②海拔3000m以上受冻融风化的三叠系砂板岩段危岩较多且稳定性较差;③高地震烈度区域和活动断裂附近,危岩发育相对集中。沿线危岩致灾模式表现为以卸荷为变形基础,持续冻融损伤和间歇性地震活动等因素相互耦合的特点。本文考虑了三个川藏铁路特色地质因素（冻融、卸荷和地震烈度）,提取了五个危岩稳定性基本因素（地形坡度、岩体风化程度、凹腔、主控结构面及岩石类型）等八个指标。引入可拓学理论将稳定性分为四级,判别各指标的权重和关联度进行综合评价,建立了高寒山区危岩稳定性快速评价方法。运用该方法分别对七处危岩实例进行评价,其稳定性评价结果和主控因素与现场情况较符合,能满足川藏铁路高寒山区危岩稳定性的快速判别。     

陡崖上群发性危岩崩塌机理研究

运用能量守恒等基本原理量化各危岩块的相互作用,进而得到各危岩块的等效弯矩计算公式,于是可将复杂的群体危岩简化为单体危岩进行研究。运用断裂理学和损伤力学基本原理研究了危岩的崩塌机理,得到了危岩崩塌时间计算方法。根据陡崖上各危岩块的崩塌规律验证了危岩链式规律并为陡崖及其附近的地貌形成提供了理论依据。     

差异风化型危岩形成和破坏机理

陡倾硬岩和软岩基座组成的差异风化型危岩是地质灾害的常见形态。在建立危岩的力学分析模型的基础上,研究了边坡中张性地应力和岩腔发育深度对差异风化型危岩形成与破坏的影响。以重庆洪崖洞危岩边坡为工程背景,采用空心包体应力计对边坡地应力进行了现场测试和分析,判定了危岩松动发育区范围。用算例分析了差异风化型危岩体的形成和破坏过程,结果表明张性地应力和岩腔深度对主控裂隙的形成具有最强的相关性,并分析了各种参数的影响,提出了预测差异风化型危岩控制性破坏模式的方法。分析方法和结果适用于类似条件下的危岩边坡,可供相关研究和工程参考。     

基于断裂力学与最优化理论的危岩稳定可靠性时效计算方法

考虑时间效应,基于断裂力学理论,建立了考虑时效的危岩稳定性计算方法。考虑危岩主控结构面贯通长度和断裂韧度两个变量的概率分布,引入非线性最优化计算方法建立了危岩稳定可靠性的优化计算方法。以万州太白岩59#危岩为例,分析了危岩可靠指标和危岩失稳概率随不同结构面贯通长度标准差、断裂韧度标准差和结构面倾角的变化规律。     

危岩主控结构面智能显现机理研究

危岩是典型的地质灾害类型之一,存在众多的结构面是其重要特征,灾害发生时,起主导作用的结构面只有一个,其它的结构面只是起到辅助作用。本文利用BP神经网络系统,在快速寻找危岩主控结构面方面做了一些尝试,首先将输入样本按照重要程度划分为四级,在实例的基础上选取了大量的训练样本后进行工程预测,结果表明,所建立的系统能够很好的揭示危岩主控结构面,在三峡库区的部分危岩工程治理中得到了成功应用,效果良好。结果对于危岩工程实践具有一定的参考和应用意义。     

江油市武都镇团山老鹰石危岩稳定性分析评价

对江油市武都镇团山老鹰石危岩进行了勘查,分析其形成机制及稳定性影响因素,建立倾倒式及坠落式危岩体稳定性评价模型,对勘查区内的危岩在不同荷载组合下的稳定性进行计算与评价.提出了清理危岩块体,下部设置挡墙工程和修筑缓冲平台的综合防治方案,为江油市武都镇团山地区的危岩治理提供依据.     

危岩锚固机理的断裂力学分析

危岩主控结构面受荷断裂扩展是危岩失稳的根本原因。用锚杆加固危岩体在危岩治理中有着广泛应用,效果十分明显。从线弹性断裂力学角度考虑锚固力对危岩主控结构面的阻裂增韧作用,分析在拉剪综合应力作用下锚固力对减小主控裂隙面尖端相当应力强度因子的贡献,并讨论了锚杆水平角变化对相当应力强度因子的影响。以重庆万州太白岩危岩为例计算结果表明,锚固力的存在使得相当应力强度因子明显减小,并随着锚杆倾角的增大,其成抛物线变化,并在20°~30°时具有最优锚固效果。     

云台山景区危岩体特征及其预防治理

云台山景区地质条件复杂,在受到构造活动、地质应力作用和人类活动等共同影响的条件下,发育了一定量的危岩体。在总结各景点危岩体的特征和分布的基础上,分析了危岩形成原因。结果表明:红石峡景点内的危岩体主要为拉剪倾倒型单体危岩、拉裂坠落型单体危岩和群体危岩,其形成原因主要受到断层和人类活动影响;沟谷景区内的危岩体主要为群体危岩,是构造活动和风化等地质应力共同作用形成的;茱萸峰景点和旅游干线内的危岩体以群体危岩为主,其形成主要是由于人类活动影响形成的。与此同时,提出了研究区危岩体相应的综合治理措施,其中除沟谷景区主要用到SNS被动防护外,其它各景点以主动防护为主。     

危岩链式规律的力学演绎

危岩链式规律主要是对群体危岩崩落的先后顺序的描述。危岩链式规律的研究核心是确定各个受力不同的危岩体的崩落时间。危岩的崩落时间主要由三部分组成:岩腔的形成时间,危岩主控结构面的裂纹孕育和裂纹的扩展破坏所需要的时间。其中岩腔的形成时间主要由软、硬质岩的风化速度差所决定,裂纹的孕育和裂纹的扩展时间主要由各块危岩体所受的荷载决定。裂纹的孕育和扩展时间通过岩石的蠕变损伤断裂理论进行求解。然后通过对各块危岩体的崩落机理和时间的综合分析验证了群体的崩落基本上是和危岩链式规律相符合的。获得了的群体危岩崩落机理和时间计算方法不仅给群体危岩的防治和治理提供了理论依据而且也对陡崖附近的地貌形成和演化提供理论依据。     

石质山区崩塌灾害形成机制——以四面山国家级风景名胜区红岩山为例

崩塌是石质山区主要的地质灾害,崩塌源通常存在稳定性较低的大量危岩体,其形成机制是防治崩塌灾害的关键环节.现场调查发现,四面山国家级风景名胜区红岩山崩塌源的危岩可分为坠落式危岩、倾倒式危岩、座滑式危岩和扶壁式危岩4类,所占比例分别为70%、15%、8%和7%;具有4级陡崖的地形特征、硬质砂岩和软质泥岩交互沉积、近于正交的3组岩体结构面是红岩山崩塌灾害孕发的主要环境地质条件;根据现场观测,岩腔后侧壁泥岩压裂风化速度5.2 cm/a左右,是斜坡表面裸露泥岩气候风化速度的3～6倍,岩腔的形成过程是崩塌灾害演绎的起搏器;运用地貌学方法揭示了红岩山崩塌灾害链式演化规律,当岩腔深度超过3 m后,岩腔顶部的危岩块易于发生崩塌.