四川九寨沟地震区芦苇海危岩崩塌成因机理分析

2017年8月8日,九寨沟地震诱发了景区芦苇海区域约2.7×10~4 m~3危岩体发生崩塌,在2018年汛期该区域又产生约3×10~4 m~3的二次崩塌,损失巨大。目前,崩源区仍有约2×10~4 m~3的危岩体仍悬而未掉,潜在风险高,故需要深入研究芦苇海危岩崩塌的特征和致灾机理。通过现场详查、无人机及GIS等手段,对芦苇海危岩崩塌的基本特征、失稳过程及成因机理有了初步认识。研究发现,芦苇海危岩崩塌失稳历经"坡表局部崩塌-顶部危岩带变形-撞击坡表-碎屑流"四个阶段,平均运动速度达29.94 m/s,崩落块石到达坡脚的概率约为87%。同时,多次失稳主要受内因及外因综合影响,由于斜坡对地震的放大效应,岩体受加速度影响显著,产生震动拉裂或抛射;而震裂的岩土体在后续强降雨的触发下,沿优势结构面向南西侧临空面发生二次崩滑。     

四川九寨沟地震区芦苇海危岩崩塌成因机理分析

2017年8月8日,九寨沟地震诱发了景区芦苇海区域约 2. 7×104 m3危岩体发生崩塌,在2018 年汛期该区域又产生约 3×104 m3的二次崩塌,损失巨大。目前,崩源区仍有约 2×104 m3 的危岩体仍悬而未掉,潜在风险高,故需要深入研究芦苇海危岩崩塌的特征和致灾机理。通过现场详查、无人机及 GIS 等手段,对芦苇海危岩崩塌的基本特征、失稳过程及成因机理有了初步认识。研究发现,芦苇海危岩崩塌失稳历经“坡表局部崩塌－顶部危岩带变形－撞击坡表－碎屑流”四个阶段,平均运动速度达 29. 94 m /s,崩落块石到达坡脚的概率约为 87%。同时,多次失稳主要受内因及外因综合影响,由于斜坡对地震的放大效应,岩体受加速度影响显著,产生震动拉裂或抛射; 而震裂的岩土体在后续强降雨的触发下,沿优势结构面向南西侧临空面发生二次崩滑。     

蓬溪县小湾危岩崩塌形成机理与治理措施浅议

结合蓬溪县小湾危岩崩塌现状,以工程地质条件和崩塌的基本特征为基础,对小湾危岩崩塌形成机制及防治措施进行分析研究。研究结果表明,研究区砂岩和泥岩风化程度主要受岩性、构造及基岩裂隙水活动影响,其风化作用主要沿卸荷裂隙和构造裂隙带进行,具典型的裂隙式风化特征;由于各结构面组合切割,以及植物根劈作用,岩体多破碎,呈碎裂状或镶嵌碎裂状结构,局部呈极破碎状。针对小湾危岩崩塌特点,提出"挂网、清危、喷浆"的综合治理措施。     

红云金顶变质岩区危岩发育特征及变形破坏机理研究

梵净山红云金顶发育一套浅变质岩层,沿景区登山步道可见十多块形态各异的危岩,基于变质岩危岩的形态特殊性、形成机理特殊性,运用地质历史分析法、层序地层学原理、基于无人机航测、岩体力学等方法手段,对变质岩危岩发育特征、形成演化过程、变形破坏机理进行研究。结果表明:①危岩具有形态特异、体积小、临空面广、岩体力学强度高、劈理片理等发育、卸荷作用强烈等特征;②研究区危岩形成主要经历了武陵运动、雪峰运动、印支运动、燕山运动形成红云金顶孤峰,在冰川作用、风化与卸荷作用、热应力交变作用等因素耦合下形成现今形态特殊的危岩;③研究区主要为悬臂式危岩、坠落式危岩、贴坡式危岩的变形破坏,在外地质营力作用下发生拉裂-坠落、拉剪-坠落、压剪-滑移、压致拉裂-滑移等破坏。研究成果对变质地区崩塌等灾害的防治有一定的参考意义。     

阿勒泰骆驼峰景区崩塌灾害特征与防治措施研究

以阿勒泰市骆驼峰景区崩塌灾害为工程背景,采用地质分析法研究其形成机制,利用赤平极射投影与数值计算得出典型崩塌危岩体的稳定性,通过现场调查与Rocfall模拟软件分析崩塌落石的运动特征,并提出防治方案。研究结果表明:成岩过程中形成的结构面在后期持续的地质应力的作用下张开甚至贯通,以及强烈的冻融循环作用是形成骆驼峰崩塌的主要原因;数值计算结果显示,崩塌体在外界扰动因素(降雨/融雪、地震)的作用下稳定系数降低明显,多数处于欠稳定-不稳定状态;崩塌落石形成后经历抛掷、碰撞、弹跳、滚动等运动状态,弹跳高度最大值为11.3 m,总动能最大值为304.6 k J。根据分析成果,提出"主动+被动"相结合的崩塌防治措施,既避免破坏景观,又达到了治理效果。     

基于无人机倾斜摄影的危岩识别及数值模拟分析

针对峡谷区高陡边坡危岩落石地质灾害分布位置高、突发性强，严重影响该区域工程建设安全的问题，以康定榆林至新都桥高速公路桑达隧道进口高位危岩为例，基于无人机倾斜摄影技术生成三维实景模型以及数字地表模型，全面获取高位危岩的地质地形空间信息，对危岩区进行分区评价与失稳模式分析，通过三维数值模拟对危岩体的运动过程、运动轨迹、冲击能量等进行分析。研究表明：该场地危岩可划分为强烈发育区、中等发育区和高位岩堆区等3个分区，岩体破坏以拉裂-倾倒式和剪切-滑移式为主；失稳岩体主要沿坡面沟槽向下运动，颗粒的最大运动速度接近40 m/s,对下方公路构造物危害严重；综合分析表明危岩Ⅱ区受高位危岩及松散岩堆崩落影响最小，适宜路线方案通行。研究成果可为峡谷山区公路及水电等基础设施建设中遇到的高陡崩塌识别与评价提供借鉴。     

岩溶区软岩基底岩质边坡失稳数值模拟研究

软岩基底岩质边坡主要在重力作用、河流下切及溶蚀作用下形成危岩体,斜坡岩体内裂隙发育,贯通性良好,水的溶蚀作用将降低结构面上的抗剪强度,促进危岩的形成。危岩主要受上硬下软的岩性组合、溶蚀作用及风化作用等因素控制。斜坡受灰岩岩溶发育的影响较大,灰岩的力学强度有所降低,是崩塌的易发岩组。该类边坡易发生倾倒式破坏。危岩演化过程中斜坡明显的变形主要发生在斜坡临空面陡崖的端部和软硬岩层交界面附近,在上部硬质岩体重力作用下,下部砂岩变形继续发展,导致软硬岩交界面处裂隙自下而上大量发展。在暴雨及地震工况下危岩稳定性明显降低。对于该类边坡建议采取清除+支撑+锚固的综合防治措施。     

长江三峡巫峡岸坡望霞危岩发育机理研究

以长江三峡巫峡岸坡望霞危岩为例,从地质构造、软硬岩层组合、水动力特性等方面分析了危岩形成条件。结合三峡层状地貌,演绎了陡崖后退和危岩发生过程,归纳出三峡灰岩岸坡危岩崩塌发育、加速崩塌、崩塌循环发育和堆积4个阶段,说明了陡崖台阶地貌形迹是危岩阶段性演化的宏观表象。根据望霞危岩W2危岩体的地质模型,建立其在不同荷载组合情况下的力学模型,并计算了危岩稳定性状态。     

金沙水电站花石崖危岩体稳定性分析与治理

花石崖危岩体位于金沙水电站坝址上游0.9~1.5 km处的右岸崖顶,规模较大,前缘稳定性较差。该危岩体不断崩塌,崩塌物质大部分运动到其下方江边花石崖崩塌堆积体前缘,对其形成加载,进而影响到堆积体的稳定,造成崩塌堆积体失稳,影响工程建设和运营期间的安全。从危岩体形成机理、分区及破坏模式分析入手,采用刚体极限平衡法和有限单元法对各分区典型剖面进行了稳定性分析后对危岩体提出了防治措施与建议。     

地震崩塌滚石灾害特征研究

以＂5.12汶川地震＂诱发岩崩滚石为调查对象,根据影响滚石运动特征的因素,对地震力作用下崩落滚石的规模、形状、岩性、落点轨迹、散落范围及斜坡地形地貌、坡度、覆盖层性质等进行了详细调查,并选取3个典型地震崩塌滚石灾害点为研究对象,系统总结了不同性质坡段滚石滑动、滚动、跳跃不同运动方式转化的影响因素,并依据滚石停积特点,分析了不同环境条件下,地震崩塌岩体形成滚石的运动特征、消能方式及危害范围。     

碎裂化柱状危岩体崩塌-堆积特征概化模型研究

高密度颗粒流动现象与许多崩滑碎屑流类似,颗粒柱体崩塌试验一直是崩滑碎屑流动力研究的有效方法。基于野外柱状危岩体的成生及运动边界条件,在颗粒图像测速技术支持下,开展了一系列单面临空的颗粒柱体三维崩塌-堆积试验。结果表明:颗粒柱体的高宽比a值决定了其失稳模式和堆积形式,当a1.5时,柱体临空侧颗粒沿着库伦破坏角运动,但柱体底部一部分颗粒仍保持不动,当a≥1.5时,颗粒体发生下沉-剪切-推出破坏,随后发生复杂的崩塌流动-堆积过程;柱体内颗粒呈近似的二维运动,柱体外则呈类扇体的扩展堆积,且圆心在X轴上往前移动,颗粒的运动与堆积的相关参数均可采用a的多个幂指数函数来定量刻画。高柱体的崩塌堆积试验结果可为压溃式柱状危岩体的运动评估及防治提供较多启示。     

索风营水电站Dr2危岩体动力稳定分析

针对索风营水电站的Dr2危岩体在地震作用下的动力稳定问题,以及锚固洞、抗滑桩等加固措施在单独、联合作用时对整体稳定的贡献度问题,通过建立包含危岩体及其加固措施的三维有限元模型,采用振型分解反应谱法计算了危岩体上的滑体在地震作用下的惯性荷载,并将其作为外荷载与静力荷载工况进行组合。基于三维非线性有限元强度折减法,以特征点位移突变、锚固洞(或抗滑桩)截面最大剪力超过其典型截面的斜截面极限抗剪承载力等为失稳判据,以此确定危岩体的动力稳定安全系数。结果表明:天然状态下的危岩体动力稳定安全系数为1.017,不满足规范要求。单独考虑锚固洞或抗滑桩加固时,危岩体的动力稳定安全系数分别为1.10、1.06;洞桩联合加固时危岩体动力稳定安全系数为1.11,洞桩联合加固的效果较好。研究成果对同类复杂岩质高边坡的动力稳定分析具有参考价值。     

卡拉贝利水利枢纽工程联合进水口软岩高边坡稳定设计

卡拉贝利水利枢纽工程联合进水口高边坡最大高度为113 m,边坡岩体易风化、遇水软化,岩石饱和抗压强度仅0.8 MPa。在经常遭遇高烈度地震、常年受水体淹没浸泡且每年都经历水位大幅升降的情况下保证百米级软岩边坡稳定,是设计中的难题。考虑左侧边坡开口线附近是阶地,边坡设计采取以开挖为主的"强开挖、弱支护"设计原则,即用缓于岩石水下稳定边坡坡比开挖,确保边坡在地震、岩石饱和状态及水位降落工况下均不会整体失稳。针对岩石易风化软化特点,要求开挖后立即素喷混凝土保护岩石,减少岩石暴露时间,随后挂网喷锚支护控制边坡局部掉块和表层滑动,运行时控制水库水位消落,以保障边坡安全。研究结果为其他强震区临水软岩高边坡设计提供了参考。     

四川麻柳沟地震崩塌落石运动特征分析

根据麻柳沟斜坡的坡体结构、地震崩塌落石分布位置及落石运动轨迹,采用运动学理论方法研究了麻柳沟地震崩塌落石的运动特征。结果表明,地震崩塌落石有别于重力崩塌落石,其运动形式更为复杂。麻柳沟地震崩塌落石的运动过程可分为平抛、滚动两个阶段。受落石大小、形态等影响,不同规模的崩塌落石运动方式有所差异。大型落石往往经过平抛阶段后直接停留在落地的位置,据此可以反算崩塌落石的初始速度;小型落石由于能量较小,落地后迅速被耗尽,基本停留在离落地不远处;对于那些偏心距较小的中型落石,受其形状、大小及坡度等影响,运动距离较远。地震崩塌落石在滚动阶段不受地震力影响,因此其运动方式与重力崩塌落石运动形式相同。     

复杂滑带条件下的岩体 参数反演研究

结合1967年稚碧江唐古栋滑坡1 -1剖面模型,综合比较分析了相关岩体各工况下的稳定 性,确定了最危险工况,以极限平衡原理确定了最危险滑面下强度参数,并取其满足规范要求的最低 稳定性标准为反演目标。由于滑带可能穿越不同的岩层,反演过程中需要分别对不同岩层进行危险滑 带搜索,以确定未知岩层的力学参数。结果显示岩体参数反演在工程上具有较高的可靠性,可为实际 边坡工程提供重要的依据。     

强震作用下中倾外层状岩质边坡动力失稳机理研究

中倾外层状岩质边坡在静力条件下的稳定性一般较好,但是在对"5·12"汶川地震中失稳边坡调查的过程中,却发现了大量的中倾外层状岩质边坡动力失稳案例。为了得出该类型斜坡动力变形失稳机理,采用三维离散元数值模拟技术,对该类型边坡在地震作用下失稳机理进行数值模拟。结果表明:在地震荷载作用下,坡表各监测点PGA放大系数随高程增加呈现非线性增大且均大于1。在边坡水平剖面上PGA放大系数先增大,在距坡表50 m后逐渐降低;而竖直剖面上PGA放大系数在1/2高度下整体变化不大,超过该高度其急剧增大。地震作用下整个边坡的失稳机理为:边坡顶部优势层面逐渐张开,缓倾坡外的结构面发生剪切变形;随着变形的发展,坡体上部拉张裂缝向深处扩展,坡内锁固段岩层被破坏,控制性结构面贯通;滑坡沿贯通滑面快速滑下,摧毁坡脚铁路线并堵塞河道,整个边坡发生拉裂-滑移-剪断型失稳破坏。研究成果为类似地区的边坡工程地震失稳分析提供参考和依据。     

基于极限平衡法的金川泄洪洞稳定性分析

以金川水电站泄洪洞进口边坡稳定性分析为目标,基于三维极限平衡法,考虑金川水电站泄洪洞进口边坡附近的四组优势结构面之间不同组合形式和不同排列次序,利用赤平投影原理对优势结构面进行定性分析并利用极限平衡法进行定量分析;基于二维极限平衡理论和方法,对泄洪洞进口边坡在开挖、蓄水、蓄水+暴雨+设计地震、蓄水+暴雨+校核地震4种工况下的稳定性进行分析。计算结果表明,三维稳定性分析中楔形体按倾向和倾角分别为336°∠60°、75°∠33°和237°∠65°的结构产状组合时,所产生的楔形体在开挖、饱水、设计地震、校核地震四种工况下的安全系数最低达到1.90,但仍符合设计规范要求。二维稳定性分析中,在蓄水+暴雨+校核地震工况下,边坡安全系数最低达到1.368,开挖扰动后变形体的强度能满足工程要求。对比两种分析方法,三维稳定性分析得出的安全系数均大于二维稳定性分析得出的安全系数,说明二维极限平衡法计算的结果更加偏于安全,但是同时也会增大工程的造价。     

基于FOA法搜索危险滑动面的三维极限平衡分析

针对三维极限平衡法分析边坡稳定时不能搜索最危险滑动面的问题,以索风营水电站Dr2危岩体加固工程为研究对象,采用果蝇优化算法搜索危岩体的滑动面,采用改进的三维极限平衡法对危岩体进行抗震稳定计算,提出基于果蝇优化算法的危岩体危险滑动面搜索方法,并分析了危岩体各种加固措施对稳定的贡献度。结果表明:加固后的危岩体在地震工况下可以维持稳定,其中泥岩灌浆对稳定的贡献最大,顶部锚索贡献最小。该方法弥补了传统极限平衡法无法所搜滑动面的缺陷,提高了边坡失稳的预测精度,可为类似工程提供一定的参考。     

沈阳市水功能区水质现状评价及水质变化趋势成因分析

针对仅用水质达标率并不能全面评价区域水资源保护现状的问题,根据沈阳市18个水功能区2012—2015年的监测历史资料,利用达标率法和基于改进的变权物元可拓模型对水功能区水质现状进行了综合评价,并在阐明水质达标率和综合水质变化趋势基础上,利用灰色关联和贡献率法分析了沈阳市水功能区水质产生变化的主要贡献因子。结果表明:沈阳市水功能区水质有快速好转的趋势,但现阶段达标率仍普遍偏低,其中BOD_5、NH_4~+-N达标率较低,18个水功能区平均值仅为66.7%和66.9%;水质好转的潜在影响因子的大小排序是:CODCOD_(Mn)BOD_5NH_4~+-N,但前3者对水功能区综合水质改善的贡献不大。NH_4~+-N是最主要的贡献因子,平均贡献率达161.8%,因为NH_4~+-N的生产弹性虽不大,但其单项水质增幅明显。研究成果可为评价沈阳市水功能区水质现状和明晓今后工作方向提供参考。