论文部分内容阅读
崩塌落石主要发生在高陡边坡上,针对岩质边坡具有突发性、高速度、难预测等特点,它的发生往往让人防不胜防,是一种较为严重的地质灾害。对处于高速路上的高边坡,会对路过车辆、行人及附近房屋造成重大伤害,因此,加强对落石的运动特征研究,找出适宜的防护措施,已经成为一个刻不容缓的话题。
本论文通过对国内外目前关于落石研究成果的概括,以及对发展前景进行预测。从落石形成的原因、分类和影响落石运动的因素等三个方面进行了分项的调查研究,并从理论上对落石运动过程的运动学数值求解进行了初步的探讨,具体针对五种不同的坡面落石形式展开论述。同时,在对落石运动学参数的分析时,引入了模糊数学理论中的模糊综合评判,对影响落石因素中,从坡面形态上的五个要素上,分析其各自在运动过程中的重要性,再针对复杂坡面时,给出了相应的综合评价结果,并讨论了各参数和计算结果之间的关系。
结合景鹰高速公路岩质高边坡落石的工程实践,应用了运动学理论,结合布鲁克公司开发的rockfall软件、少量简单现场试验、经验性分析,对影响参数进行综合选择,得出落石速度、能量与水平运动距离的关系曲线,并对结果进行了分析讨论,根据运动学的计算结果,讨论了可行的落石防护方法,推荐防护方案。
本论文所采用的运动学计算与模糊数学方法相结合的工作方法,对具有类似工程特点的实践中,具有重要实际意义。
该论文的主要研究内容及结论如下:
1.落石的成因和影响其运动的因素相当复杂,成因包括节理,裂隙水存在的影响、地震作用、风化和植物根系的破坏作用等,影响其运动的因素有坡高坡度、坡面的组成物,落石的形状、大小、硬度、落石之间的碰撞和碎裂等。
2.落石运动学理论是建立在牛顿运动学和碰撞力学基础上的,在计算中将落石简化为球形,以及不考虑落石相互的碰撞等假设,有利于减小推导的难度,也使计算结果偏于安全。
3.采用模糊数学的综合评价分析运动学计算参数,可以根据少量数据有效地判断各参数对结果的影响程度,对于选择合理的参数有一定的作用,从评价结果来看,体现了各参数与结果之间的关联程度,深化了对计算参数和结果之间关系的认识。目前在落石的运动特征分析上,普遍存在历史数据少,影响因素不确定等困难,而将模糊数学这一工具应用于该领域,将是非常有前景的。
4.在运用模糊数学进行评价时,分别从评判的层次处理、评价指标的量纲处理、评价的权处理、评价指标、评价等级论域的设立等这五方面进行了讨论,从总的评价结果与工程实例来看是可行的。
5.在计算的过程中,虽然采用了运动学的分析方法,但在参数的选取时,大多的采用了前苏联的经验值(或公式),结合景鹰线高速公路DK27+120段附近的岩质高边坡落石分析防护的工程实际来看,运动学方法通过调整参数的随机数值获得的结果更为符合实际情况。
6.根据DK27+120段附近的工程地质条件和计算结果,防护方法建议采用被动防护措施,设置拦石墙与柔性防护相结合的方案,保证其下方交通的正常通行,附近居民的生活正常秩序化。
7.从速度来看,在与支挡结构物相碰撞时,速度依然很大,故在采用支挡结构设计时,要注意考虑所使用结构尺寸及强度。
8.从剖面简图来看,A-C段为滑动至滚动,D-F段弹跳阶段,弹跳的高度取决于坡面上的阻尼系数及摩擦系数,阻尼系数变化越大,弹跳高度也变化越大。
9.从落石能量来看,在下滑及下落过程中,能量积聚增加,在达到第一次弹跳点时,能量达到最大值,由于在同一倾角坡面上,D点处能量与C点处相差不大,在到达支挡结构物处时,能量还是达到了2000J左右,能量之大,对车辆及房屋的冲击危害严重,故有加强支护的必要性。