半壁山拉断式危岩体风险性评估与防治

摘要

本文以承德市半壁山保护工程为依托工程，通过对研究区的现场调查，借助室内试验，查明半壁山崩塌的发育分布规律，分析拉断式岩体在循环冻融条件下的破裂机制，再从危险性与易损性的角度，评价分析危岩发生崩塌后的风险性，对其运动的距离和威胁范围等方面进行预测，将风险量化，反馈到实际工程中，最终采用优化的治理措施建议，将风险分析研究贯穿工程建设与使用的整个过程。本文主要研究成果如下:
　　(1)研究区内的地质环境及地质灾害的分布发育特征
　　收集研究区的地质环境资料，通过对对半壁山危岩体进行了调查统计结果表明:危岩体分布发育规律主要是受地质构造、地层岩性、结构面特征和气象水文的影响，岩性和区域气候是引起危岩失稳的主要因素，破坏失稳方式多以拉断式（坠落）为主。
　　(2)裂隙岩体冻融变形的影响因素及特征
　　通过冻融应变试验得出不同含水状态的岩体一个冻融周期内的应变曲线存在差异，裂缝未充水岩体在冻结过程中没有冻胀现象。裂隙岩样经过多次冻融循环作用后产生了残余微应变。
　　(3)冻融岩石的物理力学变化特征
　　①物理特征:冻融作用引起的质量变化幅度较小。
　　②力学特征:a.砂砾岩单轴压缩条件下以剪切破坏为主;不同含水状态的岩样随着冻融循环次数的增加，其单轴抗压强度均成减小趋势。根据试样初始强度与冻融循环后强度分析计算其强度损失率，由计算结果可知:随冻融循环次数的增加，试样单轴抗压强度损失率整体呈增大趋势，并且，经历相同次数的冻融循环作用后，饱和岩样的强度衰减幅度明显大于干燥试样的衰减幅度。b.饱水状态岩样的抗拉强度随着冻融循环次数的增加成减小趋势，强度衰减基本呈线性。根据试样初始强度与冻融循环后强度分析计算其强度损失率。
　　(4)危险性主要指的是危岩体形成灾害的可能性与到达所要保护工程的可能性，将岩性、地质构造、风化荷载、冻融循环情况、坡表植被覆盖情况等5因素赋值，用层次分析法判断各因子所占权重，运用RHRS法融合地质概况、地形特征、气象水文、岩块切割尺寸、崩塌规模、以往崩塌历史等因子，评价坡体危险性，得到量化危岩体风险性值。
　　(5)易损性按照承灾体类型分类，分别评价固定承灾体与流动承灾体。首先计算出滚石到达建筑物时的冲击力，再按照规范计算出路面的抗冲击承载力极限值，固定承灾体的易损性用冲击与抗冲击对比得到概率，结合Peila和Guardini事件树概率分析，计算出最终每年事故死亡率，比较死亡率区分易损性的大小，确定易损性评价。
　　(6)根据前文所分析的危险性评价与易损性评价，相结合评价半壁山危岩体的风险性值，再反馈给实际依托工程，优化治理措施。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题依据及研究意义

1．1．1 选题依据

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 崩塌稳定性研究现状

1．2．2 崩塌危险性研究现状

1．2．3 承灾体易损性研究现状

1．2．4 崩塌风险性评价研究现状

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 半壁山危岩体形成条件

2．1 半壁山区域地质环境特征

2．1．1 地形地貌

2．1．2 地层岩性

2．1．3 地质构造

2．1．4 地震

2．1．5 气象水文

2．2 半壁山危岩体发育特征及失稳模式

2．2．1 危岩体基本特征

2．2．2 岩体结构特征

2．2．3 失稳模式

2．2．4 失稳机制

第3章 拉断式危岩体冻融试验及物理力学性质研究

3．1 岩石冻融循环强度试验

3．1．2 试验方案设计

3．1．3 试验步骤

3．1．4 单轴压缩强度试验

3．1．5 抗拉强度试验

3．2 危岩体冻融应变监测试验研究

3．2．1 试验目的

3．2．2 试验方案设计

3．2．3 裂隙岩石冻融应变监测试验结果及分析

3．2．4 裂隙岩石循环冻融微应变变化规律

3．3 小结

第4章 危岩体危险性评价与分区

4．1 危险性评价方法的选取

4．2 评价半壁山边坡危岩区域危险性

4．2．1 数据获取

4．2．2 危岩体分布规律

4．2．3 研究区危岩体发育的影响因素分析

4．2．4 因子遴选及信息量法运用

4．3 危险性评价模型的建立

4．4 半壁山危岩体危险性评价

4．4．1 RHRS法公路崩塌落石风险评估准则

4．4．2 因子分级指标

4．4．3 RHRS分级标准

4．5 小结

第5章 承灾体易损性分类与评价

5．1 Rockfall数值模拟危岩运动特征

5．1．1 武烈路侧

5．1．2 环城南路侧

5．2 承灾体易损性分类

5．3 固定承灾体易损性分析

5．3．1 滚石冲击力计算

5．3．2 建筑物抗冲击力计算

5．3．3 固定易损性量化

5．4 流动承灾体易损性分析

5．4．1 国外易损性评价方法

5．4．2 概率统计法定量评价易损性

第6章 风险性评估与防护建议

6．1 风险性评估与管理

6．1．1 风险性评估方法

6．1．2 风险管理

6．1．3 半壁山危岩体风险值

6．2 防灾减灾措施

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的学术成果