高陡邊坡山嶺隧道洞口危巖落石災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估研究.pdf

1、由于受強(qiáng)烈風(fēng)化和地震的作用，西部地區(qū)高陡邊坡巖體極易形成滑坡、泥石流和落石等災(zāi)害，危及山嶺隧道洞口工程的施工和線路的運(yùn)營安全;本文以中國鐵路總公司成蘭線科研項(xiàng)目為依托，選擇高陡邊坡山嶺隧道洞口段落石災(zāi)害為研究對象，采用理論分析、數(shù)值模擬、現(xiàn)場調(diào)研等方法，對高陡邊坡落石運(yùn)動(dòng)路徑及特性、落石影響范圍、落石防護(hù)網(wǎng)設(shè)置依據(jù)、落石災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估方法、隧道洞口段落石災(zāi)害綜合防治措施等方面進(jìn)行研究，主要取得以下研究成果:
　　(1)通過有限元對落

2、石與坡面的碰撞過程進(jìn)行模擬，探討了不同坡面條件、落石半徑、入射速度、入射角度條件下法向與切向碰撞恢復(fù)系數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明隨著邊坡條件從基巖至密實(shí)、松散的堆積層，法向恢復(fù)系數(shù)減小，切向恢復(fù)系數(shù)增大;切向恢復(fù)系數(shù)隨入射速度增大而增大，法向恢復(fù)系數(shù)變化較小;入射角度增大，切向恢復(fù)系數(shù)急劇減小，在0-45°之間法向恢復(fù)系數(shù)有增大趨勢，45-90°之間有減小的趨勢;落石半徑對恢復(fù)系數(shù)影響較小。
　　(2)采用Rockfall軟件對成蘭線

3、全線受落石災(zāi)害影響的隧道洞口進(jìn)行二維運(yùn)動(dòng)特性模擬，結(jié)合落石偏移比指標(biāo)對落石災(zāi)害影響范圍預(yù)測，給出棚洞或明洞結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)落石最大沖擊速度和防護(hù)長度的參考值。
　　(3)理論推導(dǎo)直坡面上落石動(dòng)能的變化狀況，引入落石在坡面上動(dòng)能與落石初始總能量的比例因子，提出直坡面被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)設(shè)計(jì)的流程和公式，避免單純憑借經(jīng)驗(yàn)設(shè)置被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)的方法。
　　(4)對落石在六種典型組合坡面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究，以落石的彈跳高度與動(dòng)能兩指標(biāo)為依據(jù)，提出被動(dòng)

4、防護(hù)網(wǎng)的建議設(shè)置位置;根據(jù)不同坡形的消能系數(shù)將坡形的危險(xiǎn)性分級，階梯曲線坡面的消能系數(shù)最大，危險(xiǎn)等級最低為四級，凹曲線、負(fù)地形曲線危險(xiǎn)等級劃分為三級，陡緩陡、直坡面危險(xiǎn)等級劃分為二級，凸曲線與緩陡緩曲線消能系數(shù)最小，危險(xiǎn)等級最高劃分為一級。
　　(5)以RHRS評價(jià)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對落石災(zāi)害的影響因素進(jìn)行深入研究，總結(jié)提出了高陡邊坡山嶺隧道洞口危巖落石災(zāi)害的影響因素評價(jià)等級與標(biāo)準(zhǔn)，基于AHP的模糊綜合評價(jià)方法建立隧道洞口段落石災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)