基于正交设计的滚石运动特征现场试验研究

 考虑滚石启动方式、斜坡覆盖层和植被特征、斜坡坡度、坡面长度、滚石形状和滚石质量等6个可能影响滚石运动特征的因素,按照正交设计现场滚石试验。在试验基础上,采用极差、方差和回归分析等手段,以滚石运动的加速度和滚石与坡面碰撞速度恢复系数作为评价指标,对影响滚石在斜坡上运动特征的6个因素进行分析。结果表明：影响滚石运动加速度的诸多因素中,斜坡坡度是主要因素,以下依次是滚石形状、斜坡覆盖层和植被特征、坡面长度、滚石质量和滚石启动方式;斜坡坡度、滚石形状和斜坡覆盖层及植被特征是滚石运动加速度的决定性因素;滚石运动加速度与上述决定性因素之间可用线性关系来描述。斜坡覆盖层和植被特征对滚石碰撞恢复系数起控制性作用,其他因素几平无影响;斜坡覆盖层与植被特征和碰撞恢复系数之间可用线性关系描述。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实际意义。     

树木对滚石拦挡效应研究

 树木对滚石有显著的拦挡效应。在对滚石与树木碰撞概率理论分析的基础上,设计树木对滚石拦挡效应试验,对滚石与树木碰撞的概率、滚石与树木碰撞后运动距离和碰撞前后速度及动能的变化进行研究。得到滚石与单排树木碰撞的概率、与多排树木碰撞的概率、与树木至少发生k次碰撞概率和至少与树木碰撞k次所需树木排数的计算分析方法,并通过试验验证其准确性;分析滚石与树木碰撞后运动距离的变化,得到滚石与树木碰撞后和未碰撞相比,在平台运动距离降低80%～100%的占试验总数的44.86%,而超过20%的比例达到85.11%;提出滚石与树木每碰撞一次,碰撞后的速度为碰撞前的55%,动能为30%。在此基础上,得到树木作为危岩体被动防治措施时,所需树木排数的计算方法。所得成果可为将树木作为危岩体防治措施时确定树木排数提供依据,对坡面地质灾害的防治有实际意义。     

高陡边坡滚石危险性评价与防治

研究了滚石的形成因素、运动形式及影响因素、评价手段以及防治措施等。通过以高差在400m左右,坡度在47°～62°之间的康定县郭达山危岩体为研究对象,研究了其地形地貌、岩性及地质构造等,通过试验获得了岩土体的物理力学指标,利用使用广泛的商业软件Rockfall进行了数值分析模拟。在对危岩体进行了柔性防护后并建立了监测预警系统,为山下居民体统较好的安全保障。     

平台对滚石停积作用试验研究

 平台对危岩体失稳后运动有很好的减速拦阻作用,是危岩体防治的有效措施。设计了平台停积作用试验,采用多元非线性回归模型对滚石在平台上的停留位置以及平台平均阻力系数进行研究,分析停留位置和平均阻力系数分别与滚石质量、形状、滚石到达平台时的速率以及平台表面粗糙程度等因素之间的关系以及各因素的相关性,并对多元非线性回归模型进行预测;同时,特别分析了滚石质量对停留位置的影响。结果表明：(1) 滚石停留位置和平均阻力系数与滚石质量、形状、滚石到达平台时的速率以及平台表面粗糙程度等影响因素的关系均可采用多元非线性回归关系式表示,并且预测值与实际值可较好吻合;(2) 滚石质量、初始位置(边坡高度)和平台表面粗糙程度对滚石停留位置有较大影响,表现为滚石质量越大,边坡高度越大,滚石在平台运动的距离越远。所得结果为将平台作为危岩体防治措施时确定平台的宽度提供依据,对坡面地质灾害的防治有指导意义。     

落石运动模式与运动特征现场试验研究

落石试验是寻找落石运动敏感因素、探求运动规律和获取运动参数的较好方法.为厘清落石形状、块度大小和运动模式对其运动特征的影响规律,进行了112块落石现场试验;以落石形状、质量和运动弹跳次数为变量,统计分析了水平运动距离、运动速度的变动规律.试验结果表明:不管何种形状落石,运动模式均为滚动和弹跳,无明显滑动段;切坡平台和公...     

含软弱夹层岩体爆破的夹层土运动特征试验研究

 以单孔台阶爆破为原型,进行含软弱夹层的混凝土模型爆破试验,利用高速摄像观测爆破过程中夹层土的运动状态,分析不同炮孔装药量、夹层土含水率和最小抵抗线条件下夹层土的运动特征及其变化规律。研究结果表明,利用高速摄影可以清晰地观测到距炮孔中心2～4 cm之后的夹层土的运动影像,从而证实爆破对紧邻炮孔的软弱夹层的推移作用;模型爆破时夹层土的最大运动速度可达450 m/s,并随着与爆心距离的增大,夹层土的运动速度大致呈线性降低,其降低幅度主要受夹层土含水率和炮孔装药量的影响;距炮孔相同距离处的夹层土运动速度和运动的最大距离均随装药量、含水率、最小抵抗线的增加而增大,且装药量对夹层土的最终推移距离起着主要作用。     

阿坝州小金县落石包崩塌发育特征及治理措施

小金县地貌类型为高山峡谷地貌,高差大、地形复杂,受地层岩性、地质构造、地震及雨水作用,时有危石坠落的事件发生,5.12地震后危岩崩塌造成2间房屋毁损,严重威胁当地基础设施建设及居民生命财产安全。文章对落石包崩塌发育特征及形成机制进行系统分析和定性评价,得出了危岩体处于基本稳定^不稳定状态。提出了采取被动防护的方式,以拦石墙工程为主,局部设被动防护网,辅以清危的综合治理方案。     

崩塌危岩体形成机制分析及防治措施研究

为准确掌握崩塌危岩体的形成机制及其防治措施,文中结合以往工程经验,分析了崩塌危岩体的影响因素及形成过程,并进一步开展了防治措施研究。分析结果表明,崩塌危岩体的影响因素相对较多,内在因素是危岩体形成的基础条件,外在因素是危岩体形成的必要条件,两者缺一不可,共同作用致使崩塌灾害发生。同时,崩塌危岩体的防治手段相对较多,可结合危岩体实际情况,采用多种措施综合治理,充分保证防治效果。     

金山寨隧道洞口滚石灾害及其防治处理方案

本文简要介绍了滚石灾害发生的机理及其防治处理方案,结合金山寨隧道洞口万石涌翠风景石潜在的滚石灾害,对滚石灾害及其防治处理方案进行探讨并直接服务于施工,具有较好的实用价值和借鉴参考意义。     

汇源电站崩塌稳定性分析与防治研究

根据地质勘查资料,论述了汇源电站崩塌的基本特征及危害等级,并分析了危岩体的稳定性和破坏模式。针对崩塌破坏模式、影响因素和危害对象等特征,提出了主、被动的综合防治措施。     

危岩破坏激振效应试验研究

危岩破坏瞬间存在能量突然释放问题,对相邻危岩体产生明显的激振作用,可采用激振加速度、峰值速度及激振位移表征。以坠落式危岩为例,进行危岩破坏激振效应模型试验,获得了13万多个危岩破坏激振加速度测试数据。试验结果表明,实验条件下危岩破坏激振作用持续时间30 ms左右,激振加速度、峰值速度及激振位移均是竖直方向大于水平方向,存在约2倍关系,竖向激振加速度最大可及48.7979 m/s²,竖向激振峰值速度达27.2 mm/s,竖向激振位移可及0.0560 mm。基于试验现象,分析了危岩破坏机理进一步研究中应高度重视的两个重要科学问题,即危岩破坏过程中主控结构面端部遵循纯拉状态→弱剪强拉状态→强剪弱拉状态→纯剪状态的演变规律,科学描述各阶段的力学演绎过程,危岩稳定性分析中应考虑危岩破坏激振效应,科学表征危岩破坏瞬间相邻危岩体的瞬时稳定性态。研究成果为进一步分析危岩破坏机制及致灾效应具有一定参考借鉴作用。     

浅埋红层软弱隧道围岩破坏特性模型试验研究

软弱隧道围岩浅埋段在施工时极易出现较大变形和塌方破坏事故,已成为隧道工程施工中的难点。依托广(通)—大(理)铁路南华1号隧道工程项目,通过模型试验对滇中典型红层软弱隧道围岩的变性破坏模式及应力扰动特征进行了研究。研究结果表明:隧道开挖容易引起两侧拱腰处岩体与水平方向夹角成45°+?/2的区域内开始出现初始裂缝,并向上延伸至拱顶最终形成高度约为0.5倍洞径的塌落拱;隧道开挖将引起围岩应力重分布,在隧道周边形成一圈应力降低区,在其外侧是应力升高区,而岩体塌落区则位于应力降低区内;为减少围岩塌落破坏风险,一方面应尽早支护成环,另一方面宜对应力降低区岩体进行适当加固,并充分利用岩体的自承载能力。上述研究成果不仅可用于指导本工程的设计与施工,而且也可为今后类似工程提供借鉴和参考。     

隧道围岩力学性质在不同含水条件下的试验

以隧道工程勘探岩样为研究对象,通过岩石的室内单轴压缩试验、劈裂试验和蠕变试验,研究了不同含水状态下岩石的弹性模量、泊松比、抗拉强度和蠕变力学性能,达到了采集围岩参数和用于指导隧道施工的目的。     

软弱围岩隧道钢纤维混凝土衬砌承载特性模型试验研究

为满足软弱围岩隧道开挖后尽快封闭岩面、适应一定变形及提供足够支护力的要求,通过素混凝土、钢筋混凝土及钢纤维混凝土衬砌力学行为室内模型试验,对钢纤维混凝土衬砌的承载特性进行研究。研究结果表明:钢纤维混凝土衬砌初裂荷载提高了20%,极限荷载得到较大提高;掺入钢纤维后衬砌结构韧性增强,初裂后仍能抵抗一定变形并较大降低变形速率,与素混凝土、钢筋混凝土相比可承受更大的变形;钢纤维混凝土衬砌初裂后承载特性曲线缓慢上升,至2倍初裂荷载时仍无收敛迹象,素混凝土快速收敛,钢筋混凝土在一定缓慢上升后快速趋于收敛,软弱围岩条件下,钢纤维混凝土初支在一定变形后可与围岩特征曲线相交,达到围岩–结构稳定状态,是一种力学性能良好的快速支护材料。研究成果对软弱围岩隧道的设计与施工都具有重要的意义。     

Research on unloading nonlinear mechanical characteristics of jointed rock masses

Geological environments of rock mass projects are always very complicated, and further investigations on rock mechanical characteristics are needed. There are considerable distinctions in rock mechanical characteristics under unloading and loading conditions. A series of tests are conducted to study the stress-strain relationship of rock masses under loading and unloading conditions. Also, the anisotropy, the size effect, and the rheological property of unloading rock mass are investigated. The tests presented in the paper include model test and granite rheological test, which are conducted considering geological condition, rock mass structure, in-situ stress field of the permanent shiplock of the Three Gorges Project. The main differences between loading and unloading rock masses are stress paths, yield criteria, deformation and strength parameters, etc.. Different structural plane directions affect unloading rock mass evidently. With increasing size, the tensile strength, the compressive strength, the deformation modulus, the Poisson’s ratio and the anisotropy of rock mass all decrease. For sandstone samples with parallel bedding planes, the cohesion c increases but the internal friction angle ? decreases under unloading condition when compared with the values under loading condition. While for samples with vertical bedding planes, the trend is adverse. The rheological property of rocks has close relationship with the tensile stresses of rock masses. When the sandstone samples are tested under high stress condition, their rheological properties are very obvious with the unloading of confining pressure, and three typical rheological stages are shown. Rheological rate changes with the variations in axial stress and confining pressure.     

富水破碎岩体注浆加固模拟试验及应用研究

设计了一套适用于富水破碎岩体的注浆加固模拟试验装置。选用PO42.5水泥、SAC42.5水泥和自主研发材料对富水破碎灰岩体进行了注浆加固试验。在分析加固结石体的单轴压缩试验结果的基础上,研究了注浆压力、注浆材料和破碎岩体间泥质充填物对注浆加固效果的影响和作用规律。采用极差分析法确定了影响注浆加固效果的主控因素及各因素间相互作用关系。验证了自主研发材料用于富水破碎岩体注浆加固治理的效果显著优于传统水泥材料。将上述试验结论成功用于指导工程实践,取得了良好的注浆治理效果。     

基于纵波波速的块状岩体GSI系统

 为减少目前GSI系统对现场地质观察的依赖程度,降低其应用难度,且使其能更加准确地反映一定深度范围内的岩体特性,根据现有研究成果与GSI系统输入参数的定性、定量对应关系,建立基于纵波波速的GSI系统,据此获得大岗山坝区岩体的GSI,通过对比分析此结果与经验公式的结果及基于GSI的岩体变形模量的预测值与实测值的分布规律及其相关性,探讨了将岩体完整系数和岩石风化程度系数作为GSI系统输入参数的可行性。结果表明：基于岩体完整系数和岩石风化程度系数的GSI系统基本可行;风化程度输入参数采用风化岩石与未风化岩石的波速比平方较为合理;岩体完整系数和岩石风化程度系数丰富了GSI系统的输入参数。     

中尺度复杂岩体应力波传播特性的微震试验研究

采用全数字型多通道微震监测系统,对深部复杂采空区岩体和上部露天台阶絮渣岩体分别进行了现场爆破应力波传播特性试验,利用P波触发时间和传播距离组成的离散点进行线性拟合,得出应力波传播速度,结果显示深部复杂采空区岩体和上部絮渣岩体明显出现两个层状速度模型。利用应力波振幅和传播距离组成的离散点进行曲线拟合,并对应力波信号进行频谱分析和滤波处理,研究应力波的衰减特性。试验结果表明,应力波振幅随传播距离的增加而减小,且在数值上呈乘幂衰减;应力波衰减系数和应力波频率成正比,数值上呈三次多项式关系,高频成分应力波衰减更加明显。利用试验数据,分别计算出深部复杂采空区岩体和上部絮渣岩体的平均品质因子,计算结果分别为4.055和2.478,两者远小于一般原岩的岩体品质因子,说明复杂采空区和絮渣的存在对应力波的传播有很大影响。