地震条件下危岩崩塌运动特性的初步探讨
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Rockfall软件在崩塌危岩体落石风险分析中的运用摘要崩塌灾害是藏南山区较为发育的地质灾害类型,尤其是在山区河谷和公路旁,对公路和居民人身财产安全构成较大威胁。
前期调查分析可预测危岩体落石的运动特征,为后期灾害治理提供参考。
本文以西藏山南市错那县浪坡乡羊堆村南侧崩塌为例,通过前期现场调查研究,采用Rockfall软件进行数值模拟,计算危岩落石到达路面和居民点,且在到达路面时仍有较大动能和转动速度,会对路面和居民点造成严重撞击和破坏,对居民人身财产和道路通行安全构成较大威胁。
建议对危岩体进行防护和加固治理,保障生命财产安全。
关键词崩塌危岩体 Rockfall软件数值模拟防治0 引言崩塌作为藏南山区常见的地质灾害,分布较广、形式复杂、危害性高,已成为地质灾害治理难题。
近些年西藏南部地区在国家固边、稳边、强边政策的推动下,各项基础设施建设不断加快,尤其是固边定居点和施工和拓宽道路受地质灾害矛盾较为突出。
在施工中原陡崖、河道附近的工程开挖使原有高陡坡在卸荷作用下应力失稳,重分布后形成边坡裂缝,若原有基岩节理裂隙发育,原有结构面与新裂缝贯通后,原岩失稳,形成具破坏征兆的岩块体,形成危岩。
危岩在地震、人工爆破、施工震动、强降雨、冻胀等外力作用下脱离母岩,导致崩塌灾害发生。
针对威胁人身财产安全的崩塌灾害,我们可以在防治施工前期对危岩做快速数值模拟分析,做出相应防范治理方案。
实际工作中Rockfall数值模拟软件应用较为广泛,其主要功能有:高边坡落石的数值模拟、坡面恢复系数及摩擦系数的反演研究、危险范围预测及风险评价研究、危岩体解雇特征识别与运动规模模拟研究、危岩体崩塌运动特征及防护研究。
此类研究均是以概率统计分析为基础,对陡坡上滚石随机下落过程进行大量的概率模拟和统计分析,能对认识崩塌落石的结构特征、物理力学、运动轨迹等特征及其对应的灾害防治起到指导意义和作用。
本次以浪坡乡羊堆村南侧崩塌为实例,通过现场调查研究,对该区工程地质条件及危岩特征进行分析,运用Rockfall软件模拟危岩落石运动轨迹、落石终点水平位置,分析落石速度和能量大小,研究结果对接下来该灾害点的治理勘查工作起到指导意义。
抚顺县后安镇公园崩塌危岩体稳定性分析摘要:研究了抚顺县后安镇公园崩塌危岩体的地质环境条件,包括地形地貌、地层岩性等,重点统计了危岩体节理裂隙发育情况。
在分析了崩塌危岩体结构特征的基础上,运用赤平极射投影法按照结构面和临空面组合情况进行三维空间定性分析,分析可知;该危岩体处于不稳定状态。
进而分析了崩塌危岩体的形成及影响因素,最后给出了初步的治理方案。
关键词:崩塌节理裂隙赤平极射投影中图分类号:tu452文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2011)12-0000--010 前言抚顺市抚顺县后安镇公园崩塌危岩体位于公园内旅游公路旁,这里山体坡度陡峭,岩石风化强烈,节理裂隙发育,缓坡处堆积大量松散碎石土,坡上树木歪斜,根系裸露,常有岩石松动滑落,威胁园区游客的生命安全。
1地质环境条件1. 1 地形地貌工作区位于低山丘陵区,地貌类型为构造剥蚀低山丘陵地貌,海拔高度440m,山体自然地形坡度为20°~50°,上缓下陡,上部自然斜坡20°~30°,下部自然斜坡40°~50°,坡形大多为凹形。
公园内植被发育良好,森林覆盖率高达92%。
1. 2 地层岩性工作区出露的第四系地层主要为上更新统,岩性主要为褐黄色或深桔黄色粘性土混沙碎石,碎(砾)石含量一般为30~50%,成分以强风化花岗岩岩屑为主,磨圆度差,多呈棱角状,少为次棱角状,分选性差,厚度一般1m左右。
出露的基岩类型为太古代中期钾长花岗岩,呈现黄白色,文像结构,块状构造,主要岩屑成分为钾长石,含量50%~65%,总体坚硬致密,局部风化强烈。
1. 3 地质构造及地震工作区所处大地构造位置为中朝准地台胶辽台隆,铁岭——靖宇台拱的龙岗断凸和太子河——浑河台陷的辽阳——本溪凹陷衔接地带。
区内褶皱、断裂较发育,构造多呈北东向和北西向。
工作区内历史上无破坏性地震记载。
根据国家质量技术监督局发布的1:400万《中国地震参数区划图》(gbi836—2001),抚顺地区地震烈度ⅵ度,峰值加速度0.05,反应谱周期0.35s。
崩塌山体变形破坏模式及稳定性分析1. 崩塌灾害崩塌是指陡峻的山坡上的岩块、土体在重力作用下,发生突然的急剧的倾落运动,这里所说的崩塌灾害是指由于崩塌的发生已经或者可能对人民的生命财产安全造成危害的地质灾害,否则就是一种普通到地质现象。
崩塌多发生在大于60-70度得斜坡上。
崩塌的物质称为崩塌体。
崩塌体与坡体的分离面称为崩塌面,崩塌面往往就是倾角很大或者裂隙很深的界面,如节理、片理、劈理、层面、破碎带等。
崩塌的分类:1、崩积物崩塌:山坡上已有崩塌岩屑和沙土等物质组成的堆积,由于它们的质地很松散,当有雨水侵湿或受地震震动时,可再一次形成崩塌。
此类崩塌常发生在水易渗透和汇集的地点。
其性质是有其母岩的性质决定的,由花岗岩、变质岩、凝灰岩、泥岩形成的崩积土最易崩塌。
2、表层风化物崩塌:是在基岩表层生产的风化物的崩塌,是崖崩中常见的类型。
这是因为在表层有风化层,它与基岩之间的渗透系数不同。
在水流汇集或者地下水沿风化层下部的基岩面流动时,可引起风化层沿基岩面崩塌。
崩落的土层较浅,是一种小规模的滑动,但发生的次数最多。
大多发生在从缓变陡的斜坡变化点的地方。
3、沉积物崩塌:有些由厚层的冰积物、冲积物或火山碎屑物组成的陡坡,结构松散,按沉积时的状态形成性质不同的沉积土层,透水性和土的强度有差异,在积水的地方引起崩塌。
4、基岩崩塌:一般在坚硬的岩石的斜坡上,由于节理、层理面、断层面等方面的原因也有可能产生崩塌,在这种裂隙是沿容易崩塌的方向伸展时和在夹有粘土、泥岩等成分时容易发生崩塌。
落石属于小规模的岩石崩塌。
2. 崩塌山体变形破坏模式分析危岩体失稳方式,受多方面因素的影响。
通常失稳方式有三种,即坠落式、倾倒式和滑塌式。
根据对工作区内崩塌危岩总体形态、发育规模、基底和底界层特征和空间分布特征分析,区内危岩的失稳破坏方式以坠落、倾倒-滚落和滑移-倾倒-滚落方式居多。
滑移-倾倒式21强风化滑塌式倾倒式坠落式图3.2-1 危岩体失稳方式示意图灰 岩灰 岩灰 岩灰 岩图3-2 危岩失稳方式示意图1 坠落式受裂隙切割和下部岩腔影响,高悬于陡岩上端和岩腔顶部的危岩体,随卸荷裂隙不断加深加宽,一旦裂隙发育切割整个危岩体,使其脱离母体,危岩在重力作用下从母体突然脱离失稳产生崩塌。
新疆库尔勒铁门关崩塌危岩体稳定性研究作者:***来源:《新疆地质》2023年第04期關键词:崩塌;危岩;GIS;RocFall崩塌是一种多发于山区的地质灾害,具点多面广、快速突然和随机分布特点。
在地质作用及外界作用综合影响下,崩塌运动方式包括一块或多块岩石离开原来位置,随后以坠落、滑动、滚动、弹跳等方式中的一种或多种运动形式组合[1-2]。
新疆地区崩塌地质灾害较普遍,前人进行了大量研究工作,主要集中在崩塌地质灾害发育特征及成因机制研究、崩塌稳定性分析、崩塌运动学特征研究及崩塌灾害危险性评估等方面[3-15]。
新疆库尔勒铁门关景区为国家“AAA”级风景旅游区,在旅游旺季时,景区道路车流量可达2~4辆/分钟,人流量10~20人/分钟。
景区道路位于霍拉山低中山孔雀河峡谷中,两侧山坡陡峭,岩体结构面发育,易发生崩塌落石地质灾害,威胁来往车辆和行人生命财产安全。
因此,亟需对新疆库尔勒铁门关崩塌危岩体进行稳定性分析。
1 工程概况1.1 地理位置研究区位于新疆库尔勒市天山街道双拥社区铁门关生活片区北侧,铁门关景区公主墓西侧区域,中心地理坐标东经86°11′28.83″,北纬41°49′6.44″。
研究区距库尔勒市区约9 km,有柏油道路相连接,交通十分便利。
1.2 气象水文研究区属暖温带大陆性荒漠气候,冷热差异悬殊,温度的年、月变化大,最热月与最冷月平均气温差约36 ℃,日气温变化差平均17 ℃~18 ℃。
区内年平均降水量61.26 mm,年平均蒸发量1 674.56 mm。
研究区西部为孔雀河,发源于博斯腾湖,流经焉耆盆地西南,由东向西南经铁门关峡谷,全长785 km,年平均径流量11.872 4×108 m3。
1.3 工程地质条件研究区地处霍拉山低中山区,微地貌为孔雀河下切冲蚀霍拉山形成的峡谷地貌,地貌类型分为两类,分别为构造侵蚀低中山地貌和侵蚀峡谷地貌。
区内地层主要为上元古界震旦系和第四系。
浅析危岩稳定性方法一、我国危岩研究现状危岩崩塌、山体滑坡、泥石流等地质灾害时有发生,灾害多发地区集中分布在15个地区,受灾面积达173万平方公里,尤其是公路、铁路等线状工程受害最为严重。
由于灾害发生具有隐蔽性强、受灾面广、受灾点多等特点,给公路、铁路沿线沿线带来严重的生命及财产安全威胁[1]。
铁道部门自上世纪中期加大对铁路沿线危岩的重视,危岩研究也成为重点研究对象,国内专家在这方面的研究也取得十分显著的成果,结合危岩特性,根据地质情况、路面情况对危岩风险水平作出评估。
当然,由于危岩体属于边坡工程研究的范畴,遵循边坡工程的学科体系,所以对危岩体的研究必须要按边坡工程研究的套路进行,对多种学科进行渗透、结合,除了数学、岩土力学、工程力学、工程地质学等学科以外,还要结合岩土工程测试技术、计算机仿真等技术,我们虽然取得令人瞩目的丰硕成果,但还有很多实际的问题急需解决。
危岩体工程的地质条件复杂、裂缝多、软弱夹层相互交割,其破坏形式多种多样,失稳原因复杂性、隐蔽性给稳定评估工作带来极大困难,因此,对于危岩研究的力度和重视不容懈怠。
我国对危岩和崩塌地质灾害稳定性的研究主要分三个阶段:定性分析阶段、理性认识阶段、成熟稳定阶段。
定性分析阶段是指七十年代以前,对其研究仅仅停留在对危岩崩塌及其他地质灾害的定描述与识别的层面。
第二个阶段是七十年代到八十年代,对其认识从感性上升到理性,分类研究危岩、崩塌形成機制的主要特点,积极开展数值模拟和物理模拟,将重大地质灾害的变形破坏机制再现;第三个阶段是指八十年代以后,随着计算机技术的飞速发展,实现了边坡数值的模拟技术,利用计算机对边坡开挖至破坏过程进行定量或者半定量地模拟,这已成为危岩、崩塌研究的新方向。
另外,诸如信息论方法、系统论方法、模糊数学等理论也为半坡稳定性研究注入新的生命力,开辟了更为广阔的前景[2]。
二、危岩类型结合实际调查,根据危岩的几何特征、边界结构面特征、岩体结构特征、组合关系和特性,把危岩分为砌块式、孤立式、软弱基座式、楔块式、倾倒式、悬挂式和贴坡式等七种基本的类型。
崩塌 崩塌(又称崩落、垮塌或塌方)是从较陡斜坡上的岩、土体在重力作用下突然脱离山体崩落、滚动,堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象。大小不等,零乱无序的岩块(土块)呈锥状堆积在坡脚的堆积物称崩积物,也可称为岩堆或倒石堆。它具有速度快,规模差异大,崩塌下落后,崩塌体各部分相对位置完全打乱,大小混杂,形成较大石块翻滚较远的倒石堆。崩塌的坡体大于45度、且高差较大,或坡体成孤立山嘴,或凹形陡坡。坡体内部裂隙发育,尤其垂直和平行斜坡延伸方向的陡裂隙发育或顺坡裂隙或软弱带发育,坡体上部已有拉张裂隙发育,并且切割坡体的裂隙、裂缝即将可能贯通,使之与母体(山体)形成了分离之势。坡体前部存在临空空间,或有崩塌物发育,这说明曾发生过崩塌,今后还可能再次发生。 崩塌的形成条件分为内在条件(岩土类型、地质构造、地形地貌)和外在条件(地震、融雪、降雨、地表冲刷、浸泡、河流等地表水体不断地冲刷边脚、不合理的人类活动、冻胀、昼夜温度变化)。 崩塌的类型:根据坡地物质成分划分(崩积物崩塌、表层风化物崩塌、沉积物崩塌、基岩崩塌);根据崩塌体的移动形式和速度划分(散落型崩塌、滑动型崩塌、流动型崩塌);根据规模划分(特大型V>100万方、大型10方)。 崩塌野外调查的内容:1、危岩体产出的位置、形态、分布高程、规模。 2、危岩体及周边的地质构造、地层岩性、地形地貌、岩( 土)体结构类型、斜坡组构类型。岩土体结构应重点查明软弱(夹)层、断层、褶曲、裂隙、裂缝、 、临空面、侧边界、底界( 崩滑带)以及它们对危岩体的控制和影响。 3、危岩体及周边的水文地质条件和地下水赋存特征。 4、危岩体周边及底界以下地质体的工程地质特征。 5、危岩体变形发育史。历史上危岩体形成的时间,危岩体发生崩塌的次数、发生时间,崩塌前兆特征、崩塌方向、崩塌运动距离、堆积场所、崩塌规模、诱发因素,变形发育史、崩塌发育史、灾情等。 6、危岩体成因的动力因素。包括降雨、河流冲刷、地面及地下开挖、采掘等因素的强度、周期以及它们对危岩体变形破坏的作用和影响。 在高陡临空地形条件下, 由崖下硐掘型采矿引起山体开裂形成的危岩体, 应详细调查采空区的面积、 采高、 分布范围、 顶底板岩性结构,开采时间、开采工艺、矿柱和保留条带的分布,地压现象(底鼓、冒顶、片帮、鼓帮、开裂、压碎、支架位移破坏等)、地压显示与变形时间,地压监测数据和地压控制与管理办法,研究采矿对危岩体形成与发展的作用和影响。 7、分析危岩体崩塌的可能性,初步划定危岩体崩塌可能造成的灾害范围,进行灾情的分析与预测。 8、危岩体崩塌后可能的运移斜坡,在不同崩塌体积条件下崩塌运动的最大距离。在峡谷区,要重视气垫浮托效应和折射回弹效应的可能性及由此造成的特殊运动特征与危害。 9、危岩体崩塌可能到达并堆积的场地的形态、坡度、分布、高程、地层岩性与产状及该场地的最大堆积容量。在不同崩塌体积条件下,崩塌块石越过该堆积场地向下运移的可能性,最大可能崩塌体积的最终堆积场地。 10、可能引起的灾害类型(如涌浪,冲击形成崩塌、泥石流等)和规模,确定其成灾范围,进行灾情的分析与预测。11、崩塌源的位置、高程、规模、地层岩性、岩(上)体工程地质特征及崩塌产生的时间。 12、崩塌体运移斜坡的形态、地形坡度、粗糙度、岩性、起伏差,崩塌方式、崩塌块体的运动路线和运动距离。 13、崩塌堆积体的分布范围、高程、形态、规模、物质组成、分选情况、块度(必要时需进行块度统计和分区)、结构、架空情况和密实度。 14、崩塌堆积床形态、坡度、岩性和物质组成、地层产状。 15、崩塌堆积体内地下水的分布和运移条件。 16、评价崩塌堆积体自身的稳定性和在上方崩塌体冲击荷载作用下的稳定性,分析在暴雨等条件下向泥石流、崩塌转化的条件和可能性。 崩塌的形成机理 崩塌的研究