宝成铁路K400+000~170崩塌稳固化分析及防治方法概述

发布时间:2015-02-03 17:16:25 论文编辑:lgg

第1章绪论


1.1立题依据及研究意义
陆峭斜坡上的岩(土)体,在重力或其它外力作用下,突然崩落的现象,叫做崩塌。在山地灾害中,崩塌落石是非常严重也是非常常见的一种灾害形式,它具有突发性、快速性、致灾性强。但在灾害发生前又没有明显前兆,具有防治难度大,治理费用高等特点。宝成铁路是我国西南地区与西北地区、中原地区、华北地区和东北地区的交通大动脉,自]958年元旦投入运营以来,一直承担着铁路进出川运输任务的30%-40%,因此保持其畅通无阻,具有重要的战略意义和经济意义。由于虫成铁路穿越我国著名的秦岭山脉、大巴山脉和龙门山脉,恶劣的地质地形条件导致成铁路多年来饱受地质灾害的困扰。为保证宝成铁路的安全运营,很多专家和铁路部门一直对宝'成铁路的减灾防灾工作做不懈的努力。但由于复杂多变的地质地形条件,使减灾防灾工作困难重重。随着自然条件的演化,一些不良地质体逐步发展到危险状态,对铁路安全运营造成一定隐患。成铁路是贯通中国西北、西南的首条铁路干线,也是中国的首条电气化铁路。1958年开始交付运营。沿途所经过的主要城市有:宝鸡、广元、成都等,几乎全是山区地形,因此工程非常困难。到交付运营间先后发生的严重灾害主要就是崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害,其中崩塌有272处。由于宝成铁路建设时间比较早,当时的设计水平及施工技术还存在一定的不足,再加上宝成铁路沿线地质条件比较复杂、地质灾害较为发育,使其在暴雨和地震时期很容易发生崩塌等地质灾害,对铁路运营造成很大威胁。如2008年的汶川特大地震,导致109遂道入口及出口附近的山体崩塌落石约60000立方米,巨石堵塞出口,导致通往灾区的“交通命脉”被迫中断,对人民的生命和财产安全造成巨大损失。
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1.2国内外研究现状
自60年代以来,国内外很多学者专家们对崩塌这种地质灾害类型进行了研究,包括崩塌的成因机理、发生发展规律、类型及其危害、稳定性分析等方面做了大量的分析研究:早在]989年,胡厚田教授III就对崩塌概念作了系统定义,对崩塌的形成条件和影响因素及形成机理进行系统性分析,在此基础上对崩塌进行分类,对潜在崩塌体的稳定性进行评价,并形成了崩塌的系统防治措施。]996年,胡厚教授又从宏观和微观两个方面对崩塌落石进行了空间预测,第一从宏观上预测崩塌落石区域,确定崩塌落石的危险区段,第二是在微观上对具体崩塌落石工点的稳定度进行详细分析,确定危险的崩塌落石工点。赵允辉,曾廉,陈宝国等结合危岩不同形态、结构特征及危岩变形的影响因素分析了崩塌的形成机制,并提出了相关的治理方案。王立人、陈洪凯等对危岩的形成条件和发展模式进行了分析。2008年,胥良16]等阐述了地形高陆、岩体破碎、降雨等是发生崩塌的主要诱因。2008年,吴圣林等对新型的复合滑坡类型“崩塌一推覆滑移地质体”的成因机理、参数、稳定性等方面进行研究。提出崩塌是产生这种复合滑坡类型的主要动力因素,且由崩塌作用堆积的块石层对斜坡稳定性起决定性作用。2009年,胡斌、黄润秋分析了砂泥质岩互层边坡崩塌的形成机理,对崩塌体后上部四腔岩体的变形破坏模式进行分析,并采用基于强度理论的稳定性评价方法研究其稳定性。
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第2章工程地质条件


2.1自然地理条件
该研究区位于四川省广元市青川县竹园坝镇东北约7公里银沙村(原东曹村)境内,宝成线下行线东现车站靠山左侧边坡如图2-1。区内多数地段仅乡村小道或沿铁路行走可达,交通不方便。该研究区属于亚热带湿润性季风气候,年降雨量约800?1000毫米,日照数1300?1400小时,年平均气温在17°C左右。广元地处秦岭南麓,是南北的过渡带,结合南北的气候特征。山区东寒夏凉,秋季降温迅速。年平均气温16.1°C,七月份气温26.:i°C,元月份气温4.9°C。年平均降雨108mm,日照1398.0小时,无霜期264.5天,四季分明,适宜生物繁衍生息。本文研究区属长江水系,受地形控制,水系多呈树枝状分布。长江一级支流清江自西南向东北贯通该研究区,河流深切作用明显,最大切割深度约200m,研究区内河流支系较发育,偶见小型冲沟。由于该研究区多为灰岩地层分布,清江为研究区内侵蚀基准面。清江右岸偶见暗河出口,出口宽2m,高4m,洞内已干涸。
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2.2地质环境条件


2.2.1地形地貌
该地区为河流深切地貌,河谷整体呈V字型,清江宽10-15m,无阶地发育,清江自北向南贯穿研究区,水面标高503m。线路顺清江右侧而建,位于清江右岸0-400m距离处发育一连续陆崖,陆崖体高约150余米,陆崖顶面标高741.0-765.0m,陆崖体下部第一级台阶标高630-660m,台阶宽约50m,第一级台阶下为坡度呈15-20°崩坡积层岩堆体。岩堆体宽200-400ni,长约350m,其标高520.0-61 LOm,总体而言地形上呈现缓坡、斜坡、缓坡、陆崖阶梯状形态。


2. 2. 2地层岩性
研究区内为河流深切地貌,大部分基岩裸露,地层清晰。主要覆盖层为第四系冲洪积、坡残积、崩坡积层,下伏基岩由新至老分别为:侏罗系下统白田琐组(Jih),三叠系下统嘉陵江组(Tij),三叠系下统铜街子组(Tit)、三叠系下统飞仙关组(Tif)、二叠系上统(P2)、二叠系下统(Pi)、泥盆系、石炭系(D+C)、志留系下统、中统,奥陶系(0)、寒武系(e)。以三叠系下统及二叠系上统、二叠系下统地层为主,岩性以灰岩居多。
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第3章崩塌稳定性分析及影响因素....... 14
3.1崩塌稳定性计算 .......14
3.1.1老裂缝 .......14
3. 1.2 北坡....... 17
3. 1. 3 南坡....... 21
3. 2崩塌体稳定性分析....... 23
3. 3崩塌体灾害成因分析....... 24
第4章崩塌稳定性模糊综合评判 .......27
4.1崩塌稳定性等级划分及预测因素的选择 .......27
4. 2隶属函数的确定及评判因素权重分配....... 29
4.2.1隶属函数的确定....... 29
4. 2. 2权重分配....... 30
4. 2. 3模糊综合评判矩阵的确定....... 33
4. 3模糊综合评判结果....... 35
第5章崩塌体飞行弹跳计算及数值模拟....... 37
5.1崩塌体崩塌飞行弹跳计算....... 37
5. 2落石轨迹及落石距离....... 42
5.3崩塌体飞行弹跳数值模拟....... 44


第6章崩塌的整治措施


6.1现阶段已采取的措施
危岩落石体的发生和发展,与地表水的危害有密切关系。常用的地表排水方式,是在可能卸荷裂缝的边界5m以外,设置一条或多条环形截水沟,用来栏截自斜坡上部流向斜坡的水流。一般情况下,沟深与沟底宽度都应大于等于0.6m。为了以防水流的下渗,在滑坡体上应充分利用既有的自然沟谷,布置成树枝状的排水系统,使坡面上的水流得以汇集旁引。在地表水下渗集中的地段,还可修筑其它的防渗工程。当地表出现裂隙或者滑坡体松散使地表水揚下渗,都应及时对其进行平整穷实,以防地表水下渗。现可采取的主动防护工程有铺固、嵌补、清危、支撑等,但由于卸荷裂缝发育宽度较宽,前后发育多条,铺固的长度、锚固位置不好确定,错固效果也不易确定。危岩体多处于失稳状态,嵌补、清危、支撑具有较大风险性,在具体实施时应从安全第一的角度量力而行。

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结论


本论文通过对K400+000-170崩塌现场调查研究,以及弹跳计算和数值模拟,得出以下结论:该危岩落石区形成因素复杂,主要受地形地貌、地层岩性、新构造运动和地震、水文地质、不良地质、人为活动等因素的影响。其中地震、地下水及采空区是促进岩体失稳的主要原因。该研究区处于深切河谷地段,河流两侧岸坡高陡,线路左侧石灰岩陡崖存在大量溶蚀裂缝及卸荷裂缝,节理发育,裂缝、节理切割岩体形成大量巨厚层岩块。且该段存在不良地质,加之处于训度地震烈度区,受到5.12地震及余震的影响,山体结构发生变形破坏,且不断形成、加剧剪切节理和竖向裂缝。裂缝内填充物主要是土石,淤泥,当降雨.下渗、裂隙水不能及时排出时,在裂缝内形成裂隙水压力,在岩体自身重力作用下,导致坡体剪切变形。另一方面裂隙水不断带走裂缝内的填充物造成岩体覆土不断坍落、塌陷,形成新的地下水补给通道。60年代初采矿形成的采空区在地震或其他作用下,可能形成坍塌等现象,影响整个岩体稳定,促进新老裂缝的产生和发展。
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参考文献(略)

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