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文档简介

1、滚石保护机制简介及预防措施李小刚1严木2(1 .2深圳市中广核工程设计有限公司)本文介绍了边坡滚石地质灾害的发生条件,分析了滚石的能量和运动轨迹,介绍了滚石常用的保护方法,并介绍了具体工程实例的柔性保护系统。【关键词】滚石、坡、地质灾害、保护方法mechanism of action and prevention methods ofSlope rock fall hazard李晓章1燕叔2(1.2 .中国nuclear power design company,ltd(神舟)abstractthe authors discussed the mechanism of rock fall wi

2、th slope and analyzed the energy and motion track of rock fall .common protection methods a Re introducted and SNS protection system is descripd combined with specific engineering.key wordsrockfall,slope,geological hazards,protection method引言1我国是一个多山的国家,各种地质灾害频繁发生,人口多、广阔,各种工程及资源开发分布广泛,规模大、数量多,必然导致大量

3、倾斜地质灾害问题。斜坡地质灾害中,各种原因和大小的滚石现象很常见。如何预防滚石灾害,一直是工程技术人员的研究对象。本文在简要介绍以前滚石保护理论的同时,介绍了灵活的手动保护系统。2滚石保护理论简介2.1滚石形成条件滚石必须具备两个条件,一个是滚石的来源,即边坡必须有潜在的滚石,通常被称为危险岩石或危机石,这取决于边坡的地质特征。另一个原因是潜在的滚石乐队崩溃,主要是外部作用因素。2.1.1倾斜地质条件(1)地面配置特性具有潜在滚动石的边坡主要有两类:由结构面(如连接裂缝)切割的岩质边坡和堆边坡。堆坡的情况包括一般的主要崩塌产品、由结构运动引起的裂谷红和冰产品、倾斜泥石流堆积等。一个明显的特征是

4、,这些堆经常有各种数量和大小的岩体,通常称为独居石,这些独居石和周围土壤相互关联,互相支撑或锁住,处于暂时稳定的状态,外力失去相互支撑作用,就会发生滚石。斜坡上有一些历史崩溃的滚石体,通常被称为浮石,如果堆积很多,就会形成所谓的岩块。如果这种岩石堆出现在建设工程等人类活动中,就会发生第二次崩溃。(2)结构和结构地质条件岩质边坡的结构和结构地质条件是评价潜在滚石面积和规模的基础。通常,接头可能是形成岩质边坡潜在滚石的最重要因素。尤其是在成熟连接区域发生不稳定性或滚动石头的可能性很大。因此,必须详细研究接头群组的方向、趋势和拔模、连续性、间隙、开放度和充填特征等。沉积岩和变质岩的床上用品也对边坡稳

5、定性有决定性影响。关节和层位的交集将岩石切割成具有一定形状和大小的岩石块,这种独立的实体就是滚石生产的主要来源。(3)水文地质条件边坡水文地质条件不仅影响基岩的结构稳定性,而且还通过坡面径流、过滤水或泉水、裂隙水等作用加速斜坡危岩的形成,甚至直接导致滚石。2.1.2外部激励大部分滚动石通常与降雨、冰雪融化、冻融循环、风等气候条件有关,主要表现在以下方面:(1)降雨或冰雪融化而产生的地面径流,会导致作用于支撑或填充物的土体或微粒的损失,从而导致堆倾斜上的滚石引起部分不稳定性。(2)裂纹或非连续面的水可以引起高水压,减少裂纹面的摩擦阻力,减少侵蚀或裂纹充填物,减少接合裂纹切割形成的危险岩体的稳定性

6、,或者直接发生在滚石上。(3)裂缝变得越来越大或越来越大,从而加速危险岩石的形成,甚至促进岩石松动或滚动石头的发生,热水的霜冻形成了岩石内的冰块分裂作用。(4)其他外部因素牡蛎石也可能是由于动物的倾斜活动、穴居动物的挖掘、周围工程的爆破、重型或过往车辆的振动等引起的。此外,沿岩石陡坡或破损顶部附近生长的树木也是危险石头的形成和滚石的发生也是需要考虑的因素。一种是通过前面提到的风摇动来诱发滚石,另一种是通过树根生长的根分割作用来诱导危机石的形成。2.2滚石的能量和轨迹分析2.2.1滚石的几何特性必须测量和估算坡脚上现有滚石或斜坡上的几何尺寸和形状。首先要关注一般的岩石形状,通常可以分为球形、板状

7、和条纹三种代表性形状,然后要测量岩石三种主轴的大小,最后要确定岩石的容重。滚动石头的几何特征可以反映潜在的滚动石头特征,可能的运动特征。例如,球形滚动石头在移动过程中阻力小,速度快,滚动特征明显。条带和板块滚动石的运动阻力大,速度一般低,容易发生破裂分解,板块滚动石的滑动特性更为明显。2.2.2滚石动能分析在滚石动能分析中,滚石被视为运动刚体。根据原理,任何刚体的运动都可以分解为平移和旋转两部分来表示。根据该原理,滚石的总动能()计算如下:换句话说,转换动能,旋转动能,滚动石头质量,滚动石头移动线速度,滚动石头的旋转惯性矩,滚动石头的旋转角速度。通常,平移动能会得到相对精确的结果,但是对于旋转

8、动能,旋转轴通常不必是主轴之一,旋转角速度也很难确定,因此只有平移动能部分在实际计算中计算,旋转动能一般可以根据经验计算为滚石的轨迹分析图1表示在滚动或滑动模式下移动到滚动石头时,该运动速度的变化主要由倾斜摩擦控制,平行于倾斜的运动速度计算如下要计算点的滚动石头运动速度,请根据滚动或滑动模式计算段初始点的滚动石头运动速度、上一计算段的倾斜角度、重力加速度、扇区中滚动石头运动的加速度、运动距离(倾斜长度)、倾斜角度和倾斜摩擦系数。图1其他运动模式图在反弹运动模式下,其运动轨迹是每个接触点之间滚动石头运动抛物线段的组合,其运动速度的大小和方向受倾斜阻尼的影响。接触地面的滚石,其计算

9、方法如下、和分别计算滚动石头接触反弹前后和方向(水平方向和垂直方向)、计算点处坡度的切线和垂直阻尼系数。使用滚动石头抛物线运动轨迹的初始速度,您可以计算下一个接触位置之前的瞬时速度大小和方向、接触位置位置位置(运动抛物线和坡面线的分析交点),并再次重复上一计算过程,直到运动模式发生变化、运动停止或达到坡脚放坡点。计算所需的倾斜衰减系数取决于倾斜保护层和植物特性,可以通过现场滚动石头测试进行逆向计算,也可以参考表1和表2进行经验选择。表1切线阻尼系数建议值切线阻尼系数坡面特征0.87-0.92柔软而坚硬的表面,例如路面或光滑的层状岩石表面0.83-0.87基岩的表面和没有植被的崩塌堆积体0.82

10、-0.85有少量植被的崩塌或碎石堆0.80至0.83植被复盖的崩塌堆积物和植被不足的土质边坡0.78-0.82灌木复盖的土壤坡度表2垂直阻尼系数建议值切线阻尼系数坡面特征0.37-0.42柔软而坚硬的表面,例如路面或光滑的层状岩石表面0.33至0.37岩质表面和碎石边坡0.30至0.33崩塌堆积物和坚硬的土质边坡0.28-0.30柔软土质的边坡3滚石常见保护方法简介3.1清除危险岩石在岩质边坡中,用爆破、人工和机械方法去除由节理裂隙切割形成的危石、孤石和浮石。在特定条件下,危机石去除方法是最经济的措施,但存在以下问题。(1)普通爆破可以使危石周围原来没有危险的块成为新的危石;2)风化或侵蚀过程

11、持续下去,必然会产生新的危险石头。3)工作风险高,不仅要保证工人的人身安全,还要防止坡脚建筑受损,沿公路和铁路清理会暂时中断交通。3.2锚点锚法是常用的方法,是可确定的危石加固的更好选择,技术成熟,结构简单,环境变化不大。但是对危险石头的彻底查明其实很困难。特别是对于非常破碎的岩石边坡,需要比较保守的系统锚固方法。对于松散的土坡,单独使用锚固措施通常不合适。3.3滚石凹槽坡脚场地较大时(即建筑设备可以从坡脚充分后退时),必须首先考虑在坡脚上留下或设置一定宽度和深度的凹槽,以防止滚石到达需要保护的区域。但是,如果现场条件有限,需要增加挖掘以提供满足宽度要求的滚动石槽区域,则挖掘量会增加,投资会增

12、加,环境破坏会严重。3.4堵住石墙石壁通常由砖或现浇混凝土组成,为了减小结构的大小和提高抗冲击能力,通常由墙回填碎石等缓冲材料组成。最大的优点是通常可以在当地采访,理论上,其结构大小大到可以拦截任何规模的滚石乐队。但其缺陷也很明显。(1)承受动力冲击的坚固结构,原则上,必须在“少劳多得”的陡峭山坡上建立巨大的路障结构。(2)由于结构大、自重,需要稳定、庞大的基础,通常需要进行更大的挖掘,一方面造成基坑稳定性问题,另一方面场地要求条件高,特别是坡度急的时候很难实现。3)施工速度慢,工期长,再破坏会造成致命后果。3.5手动灵活保护网络系统手动保护系统由钢丝绳网、环状网等高强度金属柔性网组成,由以钢

13、柱为直立支撑的栅栏柔性滚石组成。经过几十年的发展,随着减压环技术和铰链钢柱底座的发明和使用,保护能源准尉从50kJ发展到5000kJ。其主要组件包括柔性网络、支撑系统、固定和连接系统、减压环(请参阅图2手动柔体保护系统的大示例)。与传统保护方法相比,主要优点包括:1)整体弹性柔性结构具有柔性结构的功能优势,整体柔性结构具有很好的载荷扩散传递功能,防止过度的局部应力集中,充分动员实现整个系统功能,即“部分载荷,全作用”的目的。2)良好的地形适应性主要包括:充分利用灵活结构的可扩展性。使用组合积木的方法构建整体系统结构。3)美观和环保灵活保护系统的开放式结构提供了视觉通透性,根据对地形的灵活适应性

14、,不需要额外挖掘,可以很好地保护现有地形和倾斜植物。柔性系统的开放性决定不改变现有的地下水循环系统。4)工程快速方便,工程干扰小在柔性保护系统中,如果需要挖掘固定基础的基础,那么基础的主要功能将作为定位,而不是系统的主要轴承结构,因此基础挖掘很少,完全不倾斜,从而大大节省了施工时间。结构和组件的轻量化和半成品组件的积木安装,使材料的搬运和安装更容易、更快。5)防腐和维护灵活的保护系统主要由钢铁元件组成,这引起了防腐问题,对技术开发产生了一定的影响。但是,现代防腐技术的迅速发展,使传统灵活保护系统的防腐工作寿命远远超过传统保护方法的大部分工程要求。人工设计了手动柔性保护系统减压环的使用以及钢柱和

15、底座之间的连接点作为系统的薄弱环节,防止系统过载冲击时整体或多个组件的变形或损坏,从而在维护工作少,维护完成之前,系统的保护功能不会完全丢失。图2手动灵活保护系统示例4项目实例4.1项目概述一条四面位于深圳东部华侨城吕胜芝位于缆车区间东坡脚下,坡度约为200米,自然坡度为2030,斜坡上分布着多处大大小小的花岗岩风化球,这些危险的石头层层叠加。边坡植物茂盛,灌木及藤本植物的开发。缆车也在建设过程中受到暴雨和坡脚岩斑岩爆破的影响,危险的石头沿斜坡不稳定地掉落,没有造成人员伤亡。斜坡坡脚距离缆车轨道5-15米,这辆缆车是游客在风景优美的地方爬山的唯一道路,必须保证安全。4.2选择程序由于边坡固结,

16、危石堆积如山,全部清除锚是不妥当的,只能考虑被动防护措施。坡脚离缆车路太近,必须安装从缆车到坡脚的排水、通信和电源设施,坡脚的第四个系统很厚,现有的滚动石头和石墙切断方法也不可能。经过分析计算和现场滚石试验,斜坡面向高坡,但密坡植被,高阻尼系数和高摩擦。滚石主要移动到笼头,到达坡脚的速度更低,能量不大于400kJ。考虑到现场的实际条件和名胜地的美观要求,本工程采用手动灵活保护网非常合适。考虑到一定的安全,最终采用了最大冲击动能吸收力为1000KJ的RXI-100系统。该系统主要由四部分组成:环形网(添加普通钢丝格栅层以拦截小滚石) (见图3)、支撑系统(钢柱、基座、连接器)、固定和连接系统(锚、拉锚绳、支撑绳和缝合绳)和减压环。系统的灵活性主要发生在灵活网络、支撑绳和减压环等构件上,钢柱和底座使用可移动铰链连接,以保持整个系统的灵活性。图3钢绳缝合大样本4.3工程作为定型的标准结构,其工程安装很重要,必须保证其结构和连接方式正确。工程的主要注意事项如下。(1)钢柱的设计柱间距调整20%,为基础施工选择最有利的位置。选择局部地形尽可能平坦的岩床面,以避免松散的地面或岩床面的凹凸位

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