李家屋脊崩塌落石运动特征及其治理措施研究

论文摘要

青川县关庄镇新华村李家屋脊崩塌危岩体位于四川省青川县关庄镇新华村尹家沟,主要由七处分散危岩体构成。危岩区分别位于李家屋脊山顶元包梁以及山顶东西两面山脊陡坡上。受5.12四川汶川特大地震的影响,灾害体变形较强烈,裂缝明显,现状不稳定。本文在全面系统地认识了研究区的地形地貌、地层岩性、地质构造、风化卸荷、地下水及地应力状态等地质条件的基础上,全面的阐述包括危岩体的形成和发育过程、危岩体变形失稳模式及分类、危岩体的稳定性计算、崩塌落石的各阶段运动特征、崩塌落石工程治理措施等。本文具体研究内容及结论如下:(1)崩塌是一种极为普遍和直观的地质灾害现象,在形成崩塌灾害之前首先具备的前提是具有足够发育的危岩体。危岩体的发育形成是一个不断积累且受多种因素影响的的过程,主要影响因素有地形地貌、地质构造(新构造运动、地震)、地层岩性、地形地貌、岩体结构类型、水文地质条件等。本文将研究区的影响因素主要归结为侵蚀作用、重力作用、地震作用、暴雨、地下水作用及人类活动等。其主控因素为降雨、地震作用和重力作用。(2)根据现场大量的勘查测量资料,研究危岩体的变形失稳模式及分类。根据危岩体岩性组合情况及已有的崩塌破坏现象,结合其他不利结构面的组合情况,研究区危岩体的失稳模式,包括滑塌式、倾倒式、坠落式三种类型,在确定主要影响因素和明确各影响因素间的相关关系和特征的基础上分别建立稳定性计算模型,并进行稳定性计算与分析。(3)采用离散元分析软件UDEC对影响危岩体稳定性的裂隙水压进行分析。由分析可知裂隙水对岩体主要挤压破坏,使岩体产生拉裂缝并使结构面在竖向上扩张;在强暴雨作用下,岩体裂隙法向压力不断增大使结构面不断扩张,最终导致崩塌落石灾害发生。(4)运用动力学、运动学、能量转化等理论,阐明了崩塌落石在各运动阶段的运动特征及计算方法。对崩塌落石的运动路径进行定性计算并与已发生的落石进行比对,验证了计算结果基本准确,能够更好的指导工程实践。(5)对现有的各类防护体系进行详细的阐述并对比分析,通过对李家屋脊崩塌落石运动特征的综合分析,考虑斜坡高陡且危岩体处于斜坡高处,主动防护措施较难实施,建议对研究区采用拦石挡墙或滚石防护网。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 危岩崩塌模式研究现状
• 1.2.2 危岩的稳定性计算方法研究现状
• 1.2.3 崩塌落石运动路径研究现状
• 1.2.4 危岩崩塌治理措施研究
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究思路与技术路线
• 第二章 研究区自然地理及地质环境条件
• 2.1 自然地理条件
• 2.1.1 地理位置及交通
• 2.1.2 气象与水文
• 2.2 地质环境条件
• 2.2.1 地形地貌
• 2.2.2 地层岩性
• 2.2.3 地质构造
• 2.2.4 新构造运动与地震
• 2.2.5 水文地质条件
• 第三章 研究区危岩分类及成因机制分析
• 3.1 研究区危岩体简介
• 3.2 研究区危岩体的分类
• 3.3 危岩体发育影响因素分析
• 3.3.1 影响危岩发育的内在因素
• 3.3.2 影响危岩发育的外在因素
• 3.4 形成危岩崩塌的链式机理
• 3.4.1 危岩的发育形成阶段
• 3.4.2 危岩变形阶段
• 3.4.3 危岩崩塌破坏阶段
• 3.5 本章小结
• 第四章 危岩体稳定性分析及数值模拟
• 4.1 危岩稳定性分析
• 4.1.1 危岩稳定性概述
• 4.1.2 研究区危岩稳定性主要影响因素分析
• 4.2 危岩稳定性计算
• 4.2.1 研究区危岩荷载组合及稳定性计算方法
• 4.2.2 危岩体稳定性计算
• 4.3 研究区危岩体数值模拟分析
• 4.3.1 UDEC 离散元软件概述
• 4.3.2 UDEC 数值模型的参数选取
• 4.3.3 UDEC 模型数值模拟分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 崩塌落石运动特征计算分析
• 5.1 崩塌落石运动的各阶段分析
• 5.1.1 初始位移阶段
• 5.1.2 碰撞阶段
• 5.1.3 滚动和滑移阶段
• 5.2 研究区崩塌失稳轨迹及特征分析
• 5.2.1 危岩体失稳计算
• 5.2.2 危岩运动轨迹及特征
• 5.3 本章小结
• 第六章 危岩崩塌落石灾害防治
• 6.1 危岩崩塌落石的防治技术概述
• 6.1.1 主动防护
• 6.1.2 被动防护
• 6.1.3 SNS 柔性防护体系（Safety Netting System）
• 6.2 研究区崩塌落石防治对策
• 6.2.1 崩塌落石防治基本原则及防治思路
• 6.2.2 研究区崩塌落石防治方案选择
• 6.3 研究区崩塌落石防治结构设计
• 6.3.1 研究区崩塌落石路径分析
• 6.3.2 研究区落石动能简析
• 6.3.3 研究区防护设施结构设计
• 6.4 防治效益评估
• 6.4.1 社会效益评估
• 6.4.2 经济效益评估
• 6.4.3 环境效益评估
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果