山地旅游景区落石灾害威胁区域及防治措施研究

山地旅游景区落石具有较大的运动速度、弹跳高度，严重威胁影响范围内人员与设施的安全。文章以浙江省三门县蛇蟠岛景区为背景，对景区内落石灾害的威胁区域和防治措施进行研究。通过选取古洞室洞内顶板、古洞室洞内带顶洞口及洞口边坡三个易发生落石的典型场地，进行不同形状、不同质量的现场落石试验，对落石的运动轨迹、运动特征及威胁区域进行研究。同时，针对山地旅游景区落石灾害防治提出优先采取避让措施，无法避让时，再采取工程处理措施。结果表明：①落石运动过程发生了弹跳、滚动和滑动运动，落石的一次运动中可发生多次弹跳运动，危害性较大，且洞内顶板个别落石弹跳高度较高，带顶洞口落石经洞顶台阶后，水平运动距离较远，洞口边坡坡面的树木杂草和起伏不平对落石运动影响较大。②可以采用“遮挡”措施、支顶措施等工程措施对落石灾害进行防治。此结果可指导蛇蟠岛景区落石威胁范围与危害程度判定，并为落石防治设计提供参考依据。     

山区落石运动规律实验研究

针对落石灾害,采用模拟试验的方法,研究落石的形状、质量以及地表形态等对落石运动的影响,记录落石的碰撞点、最终停止点、偏移量,计算出偏移比。分析出落石的形状对落石的偏移比有较为显著的影响,其中立方体和近球体的偏移相对较小,形状越不规则的落石在相同的条件下偏移比越大,实际的防护工程中,对于形状不规则的落石岩体应该采用范围更大的防护措施。落石的质量越大,其相应的偏移比越小,质量巨大的落石,偏移比都小于0.1。     

边坡崩塌落石运动距离振动台试验研究

为研究场地类型、地震动强度、落石大小和形状等对落石运动距离的影响,进行了室内振动台试验。研究表明:不同形状的落石在远场地震作用下运动距离大于近场地震作用下的落石距离;并且随着峰值加速度的增加,不同形状的落石运动距离也逐渐增加。对边坡坡角和坡高的研究表明,当边坡角度小于50°时,随着边坡坡角的增加,不同形状的落石运动距离增大,在边坡角度达到50°后随着边坡角度的增加,不同形状的落石距离开始表现出减小趋势;随着边坡坡高H的增加,不同形状的落石的运动距离表现出增大的趋势。且考虑地震波的场地类型和频谱特性后,基于概率方法测得在1.2 H~1.6 H范围内落石概率达到最大值,此区间的确定可为坡脚建(构)筑物的防护设计提供参考。     

基于落石运动特性分析的拦石网设计理念

危岩是我国山地一种主要地质灾害类型,拦石网是近年应用的一种落石柔性被动防护系统。当前研究一方面重拦石网系统本身,轻落石运动特性,缺少初始运动参数;另一方面落石运动研究成果没有同拦石网系统特点相结合。本文将落石运动简化为综合摩擦运动,进行了危岩威胁区域预测。将落石在坡面运动状态归结为跳跃、滚动和滑动,并以危岩起始运动速度作为初始速度,通过分段计算得到落石沿坡面的完整运动路径。最后,根据落石运动特性计算结果,结合拦石网系统特点,提出了拦石网基于落石特性计算布设的原则和方法。工程应用表明:同传统刚性被动防护系统相比,拦石网环境适应性好、施工影响小、造价低、工期短。     

滚石运动特征试验研究

选择坡面长度为176.4 m,坡度为39°～60°,局部坡度约为90o的边坡作为试验场地,对质量为9.5⁹2.5 kg,形状为长条状、薄片状和方形等的岩块进行256次滚石试验。在试验的基础上,分析了坡面特征对滚石停留位置的影响,坡面对滚石运动时间（到达坡底动能）和对不同形状滚石的运动特征的影响。同时,利用正交试验理论,采用滚石在坡面上运动的平均加速度作为评价指标,对影响岩块在边坡上运动的3个重要因素--滚石的质量、滚石形状和坡面状况（包括坡度以及与坡度相关的坡表覆盖层）进行了分析。结果表明:在这3个因素中,坡度及坡面状况是主要因子,其次是滚石的形状,再次是滚石质量。当滚石质量15≤m<27 kg,其形状为薄片状,坡度平均为59.6°,基岩基本裸露,滚石运动的平均加速度最大;当滚石质量9.5≤m<15 kg,其形状为长条状,坡度为39°,坡面有碎石浮土时,平均加速度最小。所得成果为危岩体防治时冲击能量的确定提供了依据,提出危岩体整体防治的新的可行方法,对坡面地质灾害的防治有指导意义。     

桂林某公园景区危岩稳定性分析及研究

通过现场勘测和理论分析相结合的方法,采用赤平投影定性分析和极限平衡定量计算等方法,对桂林某公园景区危岩稳定性进行综合评价,分析表明,在天然工况下,危岩体处于基本稳定或稳定状态;在暴雨工况下,W6、W8危岩体处于不稳定状态.为进一步研究危岩体失稳破坏后的运动特性,采用Rocfall软件分析,得到落石动能变化较大,且运动轨迹中落石最大弹跳高度为2.85 m;建议采用静态破碎清除+被动防护网+生态种植的综合治理方法对危岩进行治理.为后期危岩治理提供科学依据和理论支撑.     

高陡边坡引导式落石防护网系统原位冲击试验

针对高陡边坡落石防护，提出了一种引导式落石防护网系统技术。通过落石运动路径全历程的动能特征分析，建立了系统的主动耗能控制方程，明确了防护系统的耗能控制原理，提出了防护技术措施，构建了引导式落石防护网系统的结构模型。设计了防护能量为2500kJ的足尺引导式柔性防护网系统模型，开展了场地冲击试验，系统试验模型铺设于破碎岩体发育的高陡坡面，铺设宽130m，高82m，纵坡约60°。考虑有、无防护系统，开展了6个落石冲击试验工况，对落石轨迹特征、冲击动能进行了对比分析。研究发现，与落石自然滚落相比，设置引导防护系统后，落石沿坡面的运动时间延长超80%，落石的碰撞次数增加约5倍，弹跳高度降幅超80%，横向偏移量降幅超50%，触底动能和坡底逸出距离均减少约65%，综合耗能比例高达89%，新系统实现了对落石崩塌灾害的“拦截 压制 引导”综合控制。     

某公路边坡落石形成条件及运动特性研究

根据现场调查,某公路岩质边坡上部坡表植被发育,下部基岩裸露,坡脚落石堆积。从地形地貌、地层岩性、风化卸荷三个方面分析该边坡落石形成的原因;基于赤平投影分析,计算了该边坡的稳定性;理论上归纳总结了落石的初始运动形式及在边坡上的运动形式。采用基于运动学参数的Rockfall数值模拟方法对落石下落后的运动轨迹进行预测,最后结合数值模拟结果提出对该边坡采用刚性挡墙的防治措施。     

大庙峡隧道进出口危岩落石分析及整治设计

京广线大庙峡隧道进出口边坡分布大量危岩落石对正常行车构成一定威胁。利用三维激光扫描技术,确定了落石的最大直径和方量;利用落石软件模拟计算,分析危岩体的运动特征,包括落石落下的最大可能位置、弹跳高度和能量等;在保证铁路运行安全的前提下合理确定整治措施的规模,进而提出洞口防治的综合处理措施。该设计思路、落石防护结构形式具有代表性,对今后类似工程的处理具有很好的参考价值。     

基于Rocfall模拟的郊区崩塌落石防治研究

随着郊区旅游业的发展,山体的开发利用、削坡建房、削坡修路导致边坡稳定性降低、崩塌落石频繁发生.本文以濮塘镇景区内某崩塌落石灾害点为例,通过对崩塌的边坡进行稳定性分析并运用Rocfall软件数值模拟崩塌落石的运动过程、弹跳高度、动能等,为该崩塌的防治工程提供了设计依据,结合崩塌灾害点的实际情况提出"清危+柔性被动防护网"...     

边坡滚石运动轨迹分析及坡形坡率设计

在闽东南地区,因花岗岩球状风化诱发的边坡滚石灾害问题十分突出,通过研究滚石运动轨迹来确定合理的坡形坡率是防范边坡滚石灾害的基本对策。对边坡坡率、平台宽度和坡面特征三个基本参数变化条件下典型边坡滚石运动轨迹进行定量计算和对比分析,得到了以下结论:1植被覆盖的土质坡面较光滑坚硬的岩质坡面具有明显的"消能"效应;2加宽平台及增加平台植被可有效阻碍滚石运动;3放缓坡率能延缓滚石启动变形,并能明显控制滚石运动距离;4宽平台结合上缓下陡的坡形坡率设计是控制滚石灾害的优选方案。     

基于正交试验的露天矿高陡边坡落石随机预测

随着工程建设的发展,边坡尤其是高陡岩质边坡工程,落石灾害已成为仅次于边坡稳定性的研究课题之一。结合白云鄂博铁矿东矿边坡落石问题,对落石产生的影响因素、落石运动轨迹及落石与坡面的相互作用进行力学分析;采用基于正交试验的反分析方法,认为影响落石最大水平运动距离的主要因素为落石法向和切向恢复系数,并确定相关的落石分析参数;采用概率方法对工程实例的深部开采边坡落石问题进行预测,并按照落石落点空间位置及其动能分布,设计拦截网防护措施的高度及强度。落石参数的正交试验确定方法及基于概率分析的落石预测分析思路等,对于高陡岩质边坡落石灾害分析及防护措施确定具有推广和应用价值。     

基于冲量定理的滚石对构筑物冲击力计算方法

 滚石灾害在工程施工过程中对施工人员、设备和构筑物具有较大的威胁,因此研究滚石的运动特性及其冲击力显得非常重要。基于刚体运动学原理建立滚石运动特性的计算方法,通过与数值仿真结果对比来验证其合理性,同时滚石的运动参数作为计算其对构筑物冲击力的基础参数。在考虑滚石自转的基础上,基于冲量定理提出滚石冲击力的计算方法,并结合弹性力学理论解决计算中的撞击时间难以确定的问题。利用提出的方法对长河坝环境边坡的滚石运动特性及冲击力进行分析,计算结果表明：滚石运动过程最大弹跳高度可达25 m、最大平动速度和转动速度分别可达到57 m/s及350 rad/s,滚石运动受地形影响较大。结合运动参数分析结果和冲击力计算模型确定滚石对不同部位构筑物的冲击力数值,冲击力计算结果为构筑物位置的选择及灾害防治提供了一定的参考。     

汶川8.0级地震触发崩滑灾害机制及其地质力学模式

 汶川8.0级地震由于地震震级高、持续时间长、震区地形地质环境复杂,因而所触发的崩塌、滑坡不仅数量巨大,而且成因机制也极为复杂,具有与通常重力环境下斜坡失稳机制迥异的特征,许多现象非常特殊并超越了人们过去的认识。通过现场调查,发现强震触发崩滑灾害具有以下特殊的动力过程,即独特的震动溃裂现象,特殊的溃滑失稳机制,超强的动力特性和大规模的高速抛射与远程运动,大量山体震裂松动等。为此,定义了若干新的词语,如震裂、溃滑、溃崩、抛射等来描述这些独特的动力过程,并在此基础上,结合具体斜坡结构,提出了对汶川地震触发崩塌、滑坡成因机制的分类体系,这一体系包括五大类、14种类型。重点分析了一些典型类型斜坡失稳的发生过程,地质力学机制及相应的“概念模型”,尤其是与大型滑坡发生最为密切的溃滑型滑坡的发生过程及动力机制,初步较为系统的揭示了汶川8.0级地震触发地质灾害的成因机制、地质模式和动力特征。     

土质边坡建筑桩基水平荷载试验研究

结合工程实际，在土质边坡进行桩基水平荷载试验，研究在水平力作用下的桩体变形特征及承载力。试验结果表明：（1)由位移控制的该工程下部结构设计是安全的；(2)试桩因离土质边坡坡脚距离不同而力学响应有明显的不同，在水平位移一定的条件下，离坡脚愈近，水平承载力愈大，这表明了在坡内土体竖向分力作用下，桩体本身受到较大的球应力作用，整体抵抗能力提高；(3)对于土质边坡建筑桩基础，桩体的承载能力与荷载施加方向是否和坡向一致未见有明显关系，显示了土质边坡均匀性特点，这与岩质边坡地质结构有明显的方向性有很大的不同。     

Identification of rockfall source areas using the seed cell concept and bivariate susceptibility modelling

The objective of this research was to prepare a rockfall susceptibility map. Explorations were conducted in the Dubra?ina River basin (Croatia). The input data included a geological map, an orthophoto and a 1-m digital terrain model (DTM). After a talus inventory was prepared, the seed cell concept was applied to define the rockfall source areas. The contributing factors (predictors) of rockfalls were evaluated by the chi-squared test. The analysis confirmed the following predictors: CORINE land cover, lithology, slope, aspect, distance from a spring, distance from a road, distance from a fault, distance from a stream, and distance from the rock-soil geological boundary. A matrix pairwise comparison of the predictor ratings was used to define the most significant contributing factors. The predictors that affected the susceptibility map in the share of 86.3% were the slope (61.6%), lithology (13.4%), CORINE land cover (6.2%), and distance from the rock-soil geological boundary (5.1%). Two susceptibility maps were prepared: one using all nine contributing factors and another using the four most significant factors. The analysis showed that both maps were good, with the same areas under the receiver operating characteristic (ROC) curves. The map prepared with only four contributing factors can be considered a better map due to its more precise spatial definition of critical areas. It can be concluded that geological map, 1-m DTM and orthophoto provide enough data to prepare reliable rockfall susceptibility map. The application of the bivariate statistical zonation method called the “frequency ratio method” was proven to be successful. This research demonstrates that the application of the seed cell concept can be useful to speed up the process of rockfall source area detections in large research regions.

     

水电站高边坡滚石防护计算研究

以宝泉抽水蓄能电站开关站岩质高边坡滚石灾害防治为背景,建立了运动学结合概率统计分析的滚石防护结构计算模型,根据历史滚石遗迹、试验研究及归纳其他国内外工程经验选择了计算剖面和计算参数,分别讨论了拦石墙方案和主动防护及柔性被动防护结合的方案,分析了计算结果。根据计算结果,对该工程建设提出了建议。     

Slope geometry design as a means for controlling rockfalls in quarries

This paper presents a rockfall control method for rock quarries, based on benched rock slope design and catch-bench width control. The aim is to prevent rockfalls in quarries, which cause a significant number of accidents and even fatalities. Whereas catch ditches have traditionally been used as the main rockfall control method for roads and highways, benches carved into slopes are typically used in open-pit mining. In the road engineering field a simple empirical technique, recently reviewed and updated, has long been in use that is capable of ensuring slope designs that prevent falling rocks from reaching the travelled area of a road. Such techniques are lacking in the quarrying field, however, and this work is an attempt to develop a method similar to those developed for road engineering, but specifically adapted to quarry slope geometries. Using statistically significant data on the parameters affecting falling block trajectories, obtained from empirical data and from a back-analysis performed using a rockfall modelling code, we estimated geometries for quarry slopes that would prevent falling rocks from reaching work areas. This information was compiled and presented in the form of charts (for 2-bench, 5-bench and 8-bench slopes) that enable the user to design rockfall-safe slopes.     

公路沿线遭遇滚石的风险分析——方法研究

随着中国经济建设的迅速发展，山区内大量公路将面临着越来越多的滚石问题。显然，公路沿线遭遇滚石的风险分析对滚石灾害的分区与防治资金的优化配置是十分重要的。在工程地质力学综合集成方法论（EGMS）的指导下，由现场调查、专家经验、理论分析等结合得到了困难条件下滚石发生频率的估计方法。假定一个滚石区范围内的人类活动和潜在滚石在时间和空间上为均匀分布，利用贝努力公式给出了静止车辆、移动车辆、行人等情况下遭遇滚石的概率计算方法。由遭遇滚石的概率及承灾体的易损性分析，可进一步得到公路上车辆和行人经过不同滚石区时受滚石冲击而致命的风险水平。     

Influence of daily surface temperature fluctuations on rock slope stability: case study of the Rochers de Valabres slope (France)

The present paper describes a rockfall that has affected the Rochers de Valabres slope (France's Southern Alps region) and discusses one possible mechanism for the occurrence of this rockfall, along with the potential for future ones. In the absence of an obvious explanatory trigger factor, we set out to examine whether natural daily surface temperature changes could have played a role in this event. In particular, it is suspected that these slight, yet repeated, perturbations may be a preparatory factor for rockfalls, with a day-to-day cumulative effect. A numerical model strengthens this hypothesis by showing that thermally induced deformations can be sufficient to cause the gradual downward creep of a rock block located in an awkward position. To investigate this notion more thoroughly, a currently vulnerable part of the Rochers de Valabres slope has been instrumented with a high-precision geodetic monitoring system (total station). It is believed that this device is able to capture thermally induced movements if specific precautions are taken. The instrumented rock volume is used as a test site in the aim of better understanding the consequences of surface temperature changes on slope stability. Measured data (with a precision level never before achieved on rock slopes) are compared herein with numerical modelling results. The initial conclusions of the long-term study we are conducting indicate that surface temperature changes play an important, while not easily quantifiable, role in preparing rockfalls.