公路落石特征及柔化防护的试验研究

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1、公路落石特征及柔化防护的试验研究1绪论1.1研究背景我国是一个幅员辽阔、山脉众多的国家，斜坡坡面地质灾害频繁发生，经常出现边坡岩块脱离母岩并快速向下运动的现象，从而构成较大的潜在的危害[14]。尤其是近些年来山区公路的修建不断增加，公路里程数加大，所经路线边坡坡状况复杂多样，落石灾害经常出现。落石灾害的规模虽然小，但其造成的危害大，全面有效的治理困难。高速公路高边坡防护越来越多，且多数为路暂边坡，开挖后岩体的整体性受到影响，岩体结构面发育，并且幵挖边坡使岩体裸落，更易受外界环境的影响而引发落石，尤其在黑龙江的寒冷地区，冬季寒冷、夏季昼夜温差较大，边坡岩体在冻融循环作用下强度降低而发生灾害。

2、落石发生的规模小，位置零散不确定，易被忽略，但它的危害使经济遭到巨大损失、人民的生命安全受到威胁。在美国、意大利、加拿大等山区多的国家里，落石成为边坡失稳造成人员伤亡的主要因素在我国，落石造成各项设施的损失以及人员伤亡也很多。1972年，在川藏公路迫龙天险段，落石的下落致公路运输车队中的11人伤亡[15]。1981年8月16日，在宝成军师庙车站处K312处，落石穿透正停留该站的旅客列车上，致1人死亡，21人受伤[4]。1999年，3月25日，在浙江支和县西塘镇西南3km处，一辆行驶的汽车被落石击中，造成18人死亡。2001年7月25日，小客车行到贵新公路55公里一带时，数十公斤的石块击穿右

3、前挡风玻璃而碰中副驾驶员的头部致死。2007年6月10日，在重庆市万州区，从山体上滚落的石块致行驶客车砸中，致7人死亡，12人受伤。2011年9月13日，西汉高速公路犄角岭隧道上行线北口，由于持续多日降雨导致山体松动而引发落石飞落，造成桥梁出现裂缝，严重影响通行。2013年6月24日，渝昆高速K401+500m处由于连续降雨情致山体落石将超车道碰出大洞，造成交通中断；2013年，2月25日，在镇巴县境内315县道上，越野车正在行驶过程中，被突然坠落的巨石砸中，致一人死亡。落石造成的惨剧给人们留下了深刻印象，落石的灾害越来越受到人们的关注，雨季连续降雨造成岩体松动成为发生落石灾害的一个重要引

4、发因素；许多偏远山路车流量小，边坡防止落石灾害措施少、难度大，也是发生落石灾害的集中地区；地震发生时，边坡岩体受到剧烈震动冲击，使软弱面松动的岩体和整体性能好的岩体都出现抗剪强度降低，结构强度减小，进而引发严重的落石灾害，地震发生机率小，但造成的后果损失大，对于这种不经常发生引发落石灾害的因素要引起重视，做好预警和防护工作。1.2国内外概况及发展趋势1.2.1落石运动特征的研究为防止边坡落石的发生，研究落石的运动特征有重要作用，落石的运动形式、落石运动轨迹、运动的速度对确定防护措施的位置和选择起到了决定性的作用。国内学者胡厚田根据进行大量野外调查资料，落石按照初始的运动状态划分为转动式、滑

5、移式和直落式三种，按照落石的运动形式分为直落式、直落跳跃式、跳落式、滑落式和滚落式五类。直落式落石为直立边坡上的岩块，失稳后下落形成；直落跳跃式的落石为自由坠落的岩块，与岩体碰撞后跳跃；跳落式为落石在高陆的边坡跳跃前进；滑落式落石一般发生在平整且坡度缓的边坡，以滑动的形式向下运动。杨海清、周小平[17]将落石形状近似为椭圆形，采用接触力学和运动学理论为基础，将落石下落时的运动形式分为自由落体运动、滑动和滚动、碰撞、跳跃，实际运动为其中的几种组合。叶四桥、陈洪凯[18]等人进行现场落石试验时，无论落石的形状是球形、方形、片状或其它形状，落石运动都是以滚动和弹跳为主，没有明显的滑动段。落石下落

6、时以滚动为主时，能量损失大，以跳跃为主时，落石的运动速度和运动距离较大，并且与坡面的碰撞会使落石的运动方向发生变化。在对边坡落石运动轨迹方程的推导计算时，通常将落石简化为质点，落石运动过程中一般不考虑落石质量的变化和空气阻力的影晌。对落石运动过程进行比较早的研究是前苏联的尼?米?罗依尼什维里教授，提出了计算不同类型的边坡坡面上落石滚落的运动速度公式，如单一坡度的边坡和折线形边坡等计算公式。.2落石运动方式及影响因素2.1概述落石，也称为坠石或滚石，研究其形成的条件、运动的特征是清晰、明确的研究落石定义的基础。落石的发生与边坡的稳定有密切相关，并且与崩塌、碎落等地质灾害都有很大联系，一般认为

7、落石是小规模的崩塌。危岩是落石形成的基础，被结构面切割处于不稳定状态或欠稳定的状态，岩体中存在发育的结构面是形成落石的前提，因而落石形成的过程具有一定的渐进性，重力作用、风化作用、水、地震等作用是诱发落石形成的主要因素，危岩在与母岩彻底分离后，以滑动、滚动、坠落、跳跃等方式向下运动形成了落石，大规模的落石灾害为崩塌，单块或多块为落石，两者的差异主要是规模的大小。对于落石虽然没有一个统一的定义，但都是根据其形成的机理、因素