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随着“西部大开发”、“一带一路”、“交通强国”等国家重大战略决策的推进,中国山区大型交通工程基础设施工程相继在地质条件复杂、地质灾害频发的地区大规模建设,其中隐蔽突发且致灾后果严重的危岩崩塌灾害是工程防护治理过程中常见技术难题之一,尤以高烈度地区地震型岩质边坡为甚,在自然风化、暴雨及地震作用下,该类型边坡失稳常造成巨大经济财产损失。但该类型危岩破坏机制涉及数学、力学等诸多学科,计算过程无疑十分复杂,如何及时准确判断危岩稳定性并获取落石运动过程进而展开运动轨迹及特性研究逐渐成为该领域的研究热点及技术难题之一,因此揭示该类型危岩边坡破坏机制有着重要的科学指导意义及实用价值。
本文依托九寨沟县永和乡草坡村后山危岩工程,结合详细地质勘查、理论推导及数值模拟等手段,开展高烈度地区危岩稳定性、破坏模式及落石运动轨迹及特性研究,具体研究内容及结论如下:
(1)结合无人机拍摄技术开展详细地质勘查,查明了目标危岩区域地质背景、危岩体基本特征、相对空间位置、威胁对象等基本信息,分析了目标危岩体形成机制及成灾条件,根据危岩体潜在失稳方式将目标危岩划分为滑移式、倾倒式、坠落式三类岩体,并基于赤平投影法结合现场勘查建立了各类危岩模型,进而对陡崖带及各危岩体进行了现状稳定性定性评价及潜在失稳模式分析,结果表明现状情况下各危岩体及陡崖带均处于基本稳定状态。
(2)基于极限平衡法,开展天然工况、暴雨工况及地震工况下各类目标危岩体稳定性定量分析;利用LocaSpace Viewer及ArcGIS软件提取地形数据结合Rhino软件生成研究区域三维模型,进而建立目标危岩FLAC3D精细化地质模型,并对各类危岩的位移、应力、应变及稳定性进行了分析,证明了计算结果的可靠性。
(3)利用RocFall软件概化危岩体运动剖面,进而建立危岩单体二维数值模型,赋予危岩单体质量模拟了各危岩单体的运动轨迹及运动特性,针对各危岩单体的弹跳高度、运动动能、最大落距等进行了分析,结果表明W01~W04岩块在坡面摩擦阻力的作用下仅直接威胁民房1的安全与稳定,W05~W11岩块则直接威胁两处民房的安全与稳定;运用PFC数值仿真软件建立了斜坡—危岩整体PFC三维颗粒流离散元数值模型,通过引入2008年汶川地震波获得了地震作用下各危岩块的运动速度、运动位置及运动路径,结果表明地震作用下W06~W08及W10岩块处于不稳定状态,严重威胁着下方居民的生命财产安全;进而根据目标危岩特征及危害程度结合上述研究结果,针对性的提出目标危岩综合治理方案。
本文依托九寨沟县永和乡草坡村后山危岩工程,结合详细地质勘查、理论推导及数值模拟等手段,开展高烈度地区危岩稳定性、破坏模式及落石运动轨迹及特性研究,具体研究内容及结论如下:
(1)结合无人机拍摄技术开展详细地质勘查,查明了目标危岩区域地质背景、危岩体基本特征、相对空间位置、威胁对象等基本信息,分析了目标危岩体形成机制及成灾条件,根据危岩体潜在失稳方式将目标危岩划分为滑移式、倾倒式、坠落式三类岩体,并基于赤平投影法结合现场勘查建立了各类危岩模型,进而对陡崖带及各危岩体进行了现状稳定性定性评价及潜在失稳模式分析,结果表明现状情况下各危岩体及陡崖带均处于基本稳定状态。
(2)基于极限平衡法,开展天然工况、暴雨工况及地震工况下各类目标危岩体稳定性定量分析;利用LocaSpace Viewer及ArcGIS软件提取地形数据结合Rhino软件生成研究区域三维模型,进而建立目标危岩FLAC3D精细化地质模型,并对各类危岩的位移、应力、应变及稳定性进行了分析,证明了计算结果的可靠性。
(3)利用RocFall软件概化危岩体运动剖面,进而建立危岩单体二维数值模型,赋予危岩单体质量模拟了各危岩单体的运动轨迹及运动特性,针对各危岩单体的弹跳高度、运动动能、最大落距等进行了分析,结果表明W01~W04岩块在坡面摩擦阻力的作用下仅直接威胁民房1的安全与稳定,W05~W11岩块则直接威胁两处民房的安全与稳定;运用PFC数值仿真软件建立了斜坡—危岩整体PFC三维颗粒流离散元数值模型,通过引入2008年汶川地震波获得了地震作用下各危岩块的运动速度、运动位置及运动路径,结果表明地震作用下W06~W08及W10岩块处于不稳定状态,严重威胁着下方居民的生命财产安全;进而根据目标危岩特征及危害程度结合上述研究结果,针对性的提出目标危岩综合治理方案。