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危岩崩塌灾害减灾理论与技术

2014/1/11 9:46:25人浏览

以崩塌源危岩主控结构面的形成及断裂演化为突破口,从崩塌源危岩的形成、破坏、失稳崩塌、运动、冲击、减灾技术等方面系统构建了危岩崩塌减灾理论和技术体系,主要创新成果有:

(1)运用地貌学方法揭示了危岩崩塌链式演绎规律,提炼为简单模式和复合嵌套模式两类,前者仅包括一个宏观链,后者则多个宏观链共存。河流下切、陡高边坡岩体卸荷是危岩崩塌链式演化的动力地貌学机制,危岩岩腔的形成与演化是危岩崩塌链式演化的起搏器,控制着岩质边坡地貌链式演化的规模大小和时间进程。

(2)根据成因将崩塌源危岩分为单体危岩和群体危岩两大类,进一步将单体危岩分为压剪滑动型危岩、拉剪倾倒型危岩、拉裂坠落型危岩、拉裂-压剪坠落型危岩等四小类,将群体危岩分为顶部诱发破坏型和底部诱发破坏型两小类,认为主控结构面的断裂扩展是危岩破坏的关键环节。

(3)针对危岩主控结构面,通过室内试验提出了同时考虑贯通率和防治工程安全等级的抗剪强度参数确定新方法;建立了危岩主控结构面尖端的损伤模型和断裂力学模型;提出了主控结构面应力强度因子计算方法;揭示了危岩主控结构面断裂扩展规律;推导建立了主控结构面内冻胀力计算公式。

(4)从危岩主控结构面的形成及裂隙水压力的变化特性出发,提出了危岩体形成时间估算方法。

(5)根据变形相容和力平衡原理,建立危岩崩塌链式规律中同一宏观链内危岩块之间的静力平衡关系,初步揭示了岩质边坡后退链式演化的力学机制,通过有限元数值模拟方法揭示了危岩崩塌链式演化过程中岩质边坡内应力与变形演化过程;从基座软化与危岩断裂出发构建了陡崖座滑平推破坏机制。

(6)通过现场落石试验,分析了落石运动特性,提出了下垫面土体动力恢复系数取值新标准,并采用运动学方法建立了落石运动路径计算方法,据此结合停积点的出现概率提出了落石危险区域判别方法。

(7)厘定了现有的落石冲击力计算方法,建立了基于冲量定理的落石冲击力计算方法。

(8)研发了崩塌源危岩支撑、锚固、支撑与锚固联合支护等11 种危岩主动减灾治理新技术,研发了加筋拦石墙、拦石网等4 种崩塌落石被动减灾新技术,构成了危岩崩塌减灾技术体系;运用工程力学和断裂力学方法建立了减灾技术的工程计算、优化设计方法;遵循危岩崩塌减灾特殊要求,构建了危岩崩塌减灾工程施工新方法,提出了崩塌灾害安全警报方法。

综上,创新性成果(一)~(七)构建了危岩崩塌演化理论,实现了岩土力学与地貌学之间的学科交叉、融合与科技创新,是危岩崩塌防灾减灾的理论依据;创新性成果(八)被重庆市地方标准《地质灾害防治工程设计规范》(DB50/5019-2004)吸收,是危岩崩塌防灾减灾的技术支撑。