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.     

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。     

危岩落石运动路径研究

危岩崩塌是三峡库区主要的地质灾害类型之一,本文将危岩的运动过程明确的分为初始运动过程,碰撞过程,滑动过程和滚动过程四个阶段,获取各个阶段运动轨迹方程,运用工程实例验证它的适用性。     

岩质边坡危岩最优锚固方案的确定

运用赤平板射投影，块体理论和岩本力学的基本原理，试探求证 种可供边坡工程采用的确定岩质边坡危岩最优锚固方案的简易方法。最后，试用该法对已竣工重庆大学高陡边坡危岩锚固工程进行验证分析。     

石佳矿山高边坡崩塌特征与失稳模式分析

高位崩塌灾害是矿山典型且频发的地质灾害,常常导致巨大的经济损失甚至人员伤亡。本文以河津市石佳矿山为研究对象,基于已有地质资料和现场调查情况,分析崩塌发育特征以及失稳模式类型,并通过Rocfall模拟危岩体失稳过程。研究结果表明:研究区受采矿扰动形成高陡裸露岩质边坡,陡倾裂隙发育,在差异风化作用下危岩体将达到极限状态,最终导致崩塌灾害;坡体中上部仍发育大量危岩体,风化程度不一,可在不确定时间内失稳崩塌。区内崩塌成因均为卸荷?拉裂型,根据危岩体特征具体分为滑移式、倾倒式、鼓胀式、坠落式。文章通过数值模拟获取了危岩失稳运动的理论路径图、弹跳高度、总动能、平移速度及停积位置分布特征等,发现危岩落石对坡脚公路、平台、厂房均有影响。河津市内分布有大量灰岩石矿,长期无序开采已对区内地质环境造成严重破坏。石佳矿山规模大,破坏严重,具有一定代表性,通过研究石佳矿山边坡崩塌失稳特征、影响因素以及运动学特征,可对河津市矿山地质灾害识别以及治理提供一定理论依据,具有现实意义。     

裂缝冰胀力作用下高寒危岩体失稳破坏机理

高海拔极寒山体危岩的失稳崩塌是川藏山区最常见的山地灾害类型之一,但目前有关其力学机制还不清晰,难以很好地进行诊断和防治。为此,基于川藏高寒危岩体实际结构特征,借助岩石力学及断裂力学知识,构建了高寒危岩裂缝的冰胀力表达,分析了不同危岩体裂缝的断裂模式、启裂条件和扩展方向,并给出了扩展量的计算方法,明晰了高寒裂缝冰胀力诱发岩体崩塌的力学机制。最后算例分析表明,在环境升温幅度大于临界温升后,冰裂缝开始扩展,并最终在多轮季节性温度升降后贯通危岩体形成崩塌。     

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。     

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。     

断续结构面控制的危岩稳定可靠度分析方法

滑动破坏模式下的危岩体稳定可靠度多受断续结构面控制,结构面连通率、分段强度与危岩所受作用力参数的变异性使得危岩可靠度存在不确定性,为此,提出断续结构面控制的危岩稳定可靠度分析方法.基于蒙特卡罗法建立考虑结构面与危岩所受作用力参数不确定性的危岩体可靠度计算方法,结合正交试验分析各因素对应失稳概率的敏感性并确立主导因素,最终通过响应面设计,分析主导因素参数变异性对可靠度的影响规律.南门湾危岩带研究表明,连通率与未贯通段黏聚力为影响危岩体可靠度的主导因素,二者参数的变异性对危岩体可靠度的影响规律受其均值大小控制,当参数均值的取值使得危岩体趋于失稳状态时,其失稳概率随变异系数减小而升高,低变异性参数可能导致可靠度评估过于保守;当参数均值的取值使得危岩体偏向稳定状态时,变异系数同失稳概率呈正相关,低变异性参数可能造成危岩体可靠度的非保守估计.所得结论可为该类危岩体可靠性评价工作提供参考.     

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。     

省道S233线焦作方庄段危岩体特征、成因及其治理

通过调查研究省道S233线焦作方庄段内地质环境条件和所发育危岩体特征,共发现危岩体37处.根据危岩体形成的主控因素,研究区危岩体划分为3段:第一段主控因素为断层;第二段为重力卸荷和人类活动;第三段为两组节理的风化和人类活动.在此基础上,运用模糊综合判定的方法对研究区危岩进行了稳定性和危险性评价,并根据3段内危岩体各自的特征提出了相应的治理方案.     

考虑渗透力作用的危岩主控结构面断裂力学求解

危岩失稳的本质是主控结构面在荷载作用下产生的断裂扩展。从宏观力学角度来看,复合型危岩主控结构面受力机理可概括为压剪、拉剪两种形式。通过介绍主控结构面内渗透力的计算模型,应用线弹性断裂力学的最大周向应力准则,建立了在渗透力作用下两种受力形式的危岩主控结构面应力强度因子和断裂角的计算方法。以重庆万州首立山危岩为例计算结果表明,渗透力的存在使得应力强度因子明显增大,并分别就动、静水压力的影响作了分析。     

岩石残余强度与变形特性的试验研究

设计了可以测得岩石破坏后侧向大变形的双悬臂梁式位移传感器，通过对岩石残余强度与变形特性的研究，得到了岩石破坏后残余强度、变形与围压之间的定量关系．     

结构体爆破

结构体爆破是一种新的爆破理论,它包括三方面内容:(1)确定结构面;(2)确定爆破中心;(3)进行力学计算。按这种理论施行爆破,能增大岩石爆破量,提高岩石破碎程度。     

Effect of volume changes on complete deformation behavior of rocks

For the purpose of describing the deformation characteristics of rocks, the effect of volume changes on mechanical properties of rocks should be taken into account with relation to the development of constitutive model. Firstly, rocks are divided into three parts, i.e., voids, a damaged part and an undamaged part in the course of loading. The void ratio was applied to describing the changes of voids or pores during the deformation process. Then, using statistical damage theory, a constitutive model was developed for rocks to describe their strain softening and hardening on the basis of investigating the relationship between the net stress and apparent stress, in which the influence of volume changes on rock behavior was correctly taken into account, such as the initial phase of compaction and the latter stage of dilation. Thirdly, a method of determining model parameters was also presented. Finally, this model was used to compare the theoretical results with those observed from experiments under conventional triaxial loading conditions.     

落球撞击岩石热红外辐射温度的时延特征

采用热红外（TIR）成像技术和落球撞击实验，对大理岩、花岗闪长岩、红色斑状花岗岩、辉长岩和砂岩等5类典型地壳岩石试件进行了热红外辐射观测．通过对靶元区域受撞击前后TIR辐射温度进行图像处理，对靶元红外辐射的时延特征进行了研究，得到了相应的辐射温度时延曲线，分析了影响时延曲线形态的相关因素，并对相同撞击条件下不同岩石以及不同湿度岩石的时延曲线特征进行了比较．结果表明：岩石撞击靶元TIR辐射温度的时延曲线形态与撞击速度有关；撞击前后红外辐射的升温幅度、时延曲线的离散性、局部波动性、单调性和斜率等5项特征指标受岩石热导率、比热和发射率等影响；干燥岩石撞击后的TIR升温幅度要稍大于潮湿岩石，干燥岩石的降温要快于潮湿岩石．     

镁对磷矿化学加工的影响和对策

讨沦了磷矿中的MgO对化学加工过程的影响.在热法加工中,MgO的影响利多弊少,应重视利用高MgO磷矿发展热法磷肥;在酸法加工中MgO有多种十有害的影响,必须严格控制磷矿中的MgO含量.简要介绍了作者新近开发的化学处理除镁方法的实验结果和应用前景.     

工程爆破起爆方向研究

利用ANSYS/LS-DYNA软件,采用数值计算方法,从不同起爆方向,对单孔柱状连续装药爆破对孔壁岩石的影响作了比较分析,得出一些有参考价值的结论。岩石爆破时,应尽量采用反向起爆方式,充分利用炸药能量,减少爆破对岩石造成的损伤。