高陡边坡山岭隧道洞口危岩落石灾害风险评估研究

发布时间：2017-03-27 18:16

  本文关键词：高陡边坡山岭隧道洞口危岩落石灾害风险评估研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于受强烈风化和地震的作用,西部地区高陡边坡岩体极易形成滑坡、泥石流和落石等灾害,危及山岭隧道洞口工程的施工和线路的运营安全；本文以中国铁路总公司成兰线科研项目为依托,选择高陡边坡山岭隧道洞口段落石灾害为研究对象,采用理论分析、数值模拟、现场调研等方法,对高陡边坡落石运动路径及特性、落石影响范围、落石防护网设置依据、落石灾害风险评估方法、隧道洞口段落石灾害综合防治措施等方面进行研究,主要取得以下研究成果：(1)通过有限元对落石与坡面的碰撞过程进行模拟,探讨了不同坡面条件、落石半径、入射速度、入射角度条件下法向与切向碰撞恢复系数的变化规律。结果表明随着边坡条件从基岩至密实、松散的堆积层,法向恢复系数减小,切向恢复系数增大；切向恢复系数随入射速度增大而增大,法向恢复系数变化较小：入射角度增大,切向恢复系数急剧减小,在0-45°之间法向恢复系数有增大趋势,45-90°之间有减小的趋势；落石半径对恢复系数影响较小(2)采用Rockfall软件对成兰线全线受落石灾害影响的隧道洞口进行二维运动特性模拟,结合落石偏移比指标对落石灾害影响范围预测,给出棚洞或明洞结构的设计时落石最大冲击速度和防护长度的参考值。(3)理论推导直坡面上落石动能的变化状况,引入落石在坡面上动能与落石初始总能量的比例因子,提出直坡面被动防护网设计的流程和公式,避免单纯凭借经验设置被动防护网的方法。(4)对落石在六种典型组合坡面上的运动规律进行研究,以落石的弹跳高度与动能两指标为依据,提出被动防护网的建议设置位置；根据不同坡形的消能系数将坡形的危险性分级,阶梯曲线坡面的消能系数最大,危险等级最低为四级,凹曲线、负地形曲线危险等级划分为三级,陡缓陡、直坡面危险等级划分为二级,凸曲线与缓陡缓曲线消能系数最小,危险等级最高划分为一级。(5)以RHRS评价系统为基础,对落石灾害的影响因素进行深入研究,总结提出了高陡边坡山岭隧道洞口危岩落石灾害的影响因素评价等级与标准,基于AHP的模糊综合评价方法建立隧道洞口段落石灾害风险评估模型；并以成兰线某隧道洞口为工程实例,对其落石灾害详细分析,提出对个别危岩体采取主动防护,并设置三道被动防护网的主被动结合的防治措施,同时设置防落石棚洞或明洞,建议长度不小于18m。
【关键词】：隧道洞口 高陡边坡 落石 运动特性 风险评估
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U457.5
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 本文研究的背景及意义12-15
• 1.2 国内外研究现状15-19
• 1.2.1 危岩落石灾害形成机理15-16
• 1.2.2 落石运动特征与影响范围预测研究现状16-17
• 1.2.3 落石风险评估的研究现状17-18
• 1.2.4 落石防护技术的研究现状18-19
• 1.3 本文的研究目的、内容、路线19-21
• 1.3.1 研究内容19-20
• 1.3.2 研究路线20-21
• 第2章 落石运动规律及影响范围的预测21-39
• 2.1 落石运动轨迹及运动特性计算21-28
• 2.1.1 飞行阶段21-23
• 2.1.2 碰撞阶段23-26
• 2.1.3 滚动、滑动阶段26-28
• 2.2 碰撞数值模拟28-32
• 2.3 落石运动横向偏移32-33
• 2.4 落石影响范围33-37
• 2.5 本章小结37-39
• 第3章 隧道洞口段落石防护网设置依据39-51
• 3.1 被动柔性防护网系统39-40
• 3.2 直坡面防护网设置依据40-42
• 3.3 落石坡面运动规律数值模拟42-48
• 3.3.1 模型设计42-43
• 3.3.2 计算结果分析43-48
• 3.4 坡形危险性分级48-49
• 3.5 典型组合坡形防护网设置依据49-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第4章 隧道洞口段落石灾害风险评估51-63
• 4.1 落石灾害影响因素51-53
• 4.2 隧道洞口落石灾害初步风险评估53-56
• 4.3 隧道洞口落石灾害细部风险评估56-62
• 4.3.1 层次分析法56-59
• 4.3.2 模糊综合评价59-61
• 4.3.3 基于AHP的模糊综合评价61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 隧道洞口段落石灾害防治实例63-84
• 5.1 工程概况63-67
• 5.1.1 地质环境条件63-64
• 5.1.2 危岩体特征64-67
• 5.2 隧道洞口落石灾害风险评估67-72
• 5.2.1 初步风险评估67-68
• 5.2.2 细部评估68-72
• 5.3 落石运动路径及运动特性模拟72-81
• 5.3.1 落石质量现场调研72-73
• 5.3.2 危岩体失稳运动模拟73-81
• 5.3.3 危岩区落石影响范围81
• 5.4 隧道洞口落石防治措施81-83
• 5.5 本章小结83-84
• 结论与展望84-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-92
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目92

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本文编号：270839