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  震后公路边坡崩塌灾害评估与对策研究  
  日期:2014-01-27    来源:SRC-1986488063  
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1 项目简介

    项目属公路地质灾害防治技术领域,主要针对汶川地震后突出的崩塌灾害问题,研究震后崩塌灾害机理、识别评估技术及防治对策。

  • 主要科技内容:

    (1) 开展了汶川地震及震后崩塌灾害调查及统计分析,基于大量数据统计分析,研究了地震崩塌危险性区域划分及地震崩塌失稳危害评估方法。

    (2) 通过地质调查和典型灾害点勘探试验,研究了震裂损伤岩体地质特征、震后崩塌灾害地质力学模型、震后崩塌灾害机理,以及潜在失稳岩体稳定性分析方法。

    (3) 结合依托工程崩塌灾害防治,研究震后崩塌灾害识别及评估技术方法,主要包括基于遥感解译、三维岩体激光扫描及层次分析法等震后崩塌灾害识别方法,以及震后公路边坡崩塌危险性评估体系与方法。

    (4) 针对地震导致坡面为大量松散块碎石土覆盖的特点,采用实测剖面数据统计分析、室内滚石冲击力试验测试等方法,研究滚石坡面运动与冲击计算方法,统计地震崩塌滚石运动参数。

    (5) 结合依托工程崩塌灾害防治,研究崩塌灾害综合防治对策,研发新型耗能减震防护结构,以及相应的设计计算方法。

  • 技术经济指标:

    获实用新型专利1项,申报发明专利2项。发表科技论文27篇,其中SCI收录3篇,EI收录8篇。编制《震后公路边坡崩塌灾害防治技术手册》,待出版专著1(震后崩塌灾害,科学出版社)

    项目研究成果在如下三个方面提高公路工程抗灾防灾能力、节约防治工程量:

    (1) 通过公路走廊带崩塌判识评估,划分危险段落和危险等级,优化路线方案,绕避崩塌危害严重段落。

    (2) 通过崩塌灾害点判识评估、崩塌滚石运动路径分析,优化构造物布设位置,选择“安全岛”布设构造物,最大限度降低防治工程量,提高构造物抗灾能力。

    (3) 通过崩塌灾害计算、运动路径分析、新型防治构造物应用,节约防治工程量。

    项目研究成果直接应用于依托工程——映秀至汶川高速震后崩塌灾害防治,避开了崩塌危害严重段落,优选了构造物布设位置、合理设计防治措施、研发应用新型防治结构物等,节约了崩塌灾害防治工程量、降低了施工难度,保障了施工和运营安全,提高了公路抗灾防灾能力,取得直接经济效益在1000万元以上。

  • 促进行业科技进步的作用及应用推广情况:

    通过项目研究,获得了宝贵的地震及震后崩塌灾害数据,统计得出了崩塌滚石坡面运动参数,可作为以后深入研究的基础;震后崩塌灾害识别、评估、防治等方面的研究成果,对于高烈度地震山区公路建设中崩塌灾害判识评估技术难题的解决,提高高烈度地震山区公路抗灾防灾能力的有重要推动作用。

    项目应用推广情况:

    (1) 项目研究成果直接应用于映秀至汶川高速公路崩塌灾害防治等多个汶川地震灾区公路恢复重建项目。

    (2) 研究成果已应用于四川藏区雅安至康定、汶川至马尔康高速公路崩塌灾害判识评估和防治。

    (3) 研究成果在芦山地震灾区崩塌灾害应急调查、评估及防治中得到应用。

2 立项背景

    汶川地震是发生于龙门山区的强烈地震,其诱发崩滑灾害无论是数量还是规模,都是人类历史上有地震记载以来最大的。地震诱发大量崩滑灾害的同时,还对灾区地质环境产生了显著的改造,在斜坡上残留大量震裂损伤岩体,成为震后崩塌灾害危险源,后期余震、降雨及重力作用下极易发生崩塌灾害,严重威胁地震灾区公路恢复重建和新建公路的安全运营,是震后公路建设和运营的主要威胁。震后崩塌灾害识别、评估和防治技术问题是地震灾区公路恢复重建中的关键技术问题。

    崩塌是山区常见地质灾害,项目立项时国内外开展过一定的研究工作。在崩塌灾害判识评估方面,1994年国际土力学与基础工程学会地震工程专业委员会提出了由粗到细的三级评判预测地震崩滑灾害的方法,但该方法及在此基础上的相关研究主要是概念模型,依据的地震崩滑实例资料不充分,在公路地震及震后崩塌灾害评估中难于应用。在崩塌岩体稳定性计算方面,已有了考虑重力、静水压力和地震力的潜在失稳岩体稳定性分析方法,但对动水压力考虑不充分。在崩塌滚石坡面运动方面主要有基于试验研究的经验方法和基于理论分析的运动学方法,难于适用地震后特殊的坡面条件。在崩塌灾害防治方面,缺乏对地震及震后崩塌灾害防治对策的系统研究。

    汶川地震诱发大量崩塌灾害,给崩塌灾害研究提供了宝贵的实例资料。汶川地震崩塌实例表明,地震作用下诱发崩塌灾害与重力、降雨诱发崩塌灾害具有显著不同的特征,主要表现在地震动作用下岩体的拉裂破坏,以及残留大量震裂损伤岩体的现象。针对特殊的震裂损伤岩体问题,其在余震、降雨作用下崩塌灾害机理、判识评估、防治对策方面,是崩塌灾害研究中的新课题,项目立项时国内外还未见相关研究。

    本项目立项目的是:结合地震灾区公路工程建设项目,研究震后公路边坡崩塌机理及识别、评估、防治技术,为震后崩塌灾害防治提供技术支持,推动崩塌灾害防治技术进步。

3 技术创新点(技术思路、关键技术、系统集成等方面)

    基于汶川地震崩塌调查及资料分析,提出了强震公路边坡崩塌危险性区域划分、地震崩塌失稳危害评估方法震裂缝基本类型划分、岩体震裂损伤程度分级方法,建立了基于动力失稳的边坡岩体结构分类及震后崩塌灾害分类体系。

    建立了震后公路边坡崩塌灾害的地质力学模型,揭示了震后崩塌灾害形成机理;通过考虑坡面水流速度水头和岩体裂隙水流动水压力改进了潜在失稳岩体稳定性计算方法。

    提出了遥感解译、三维岩体激光扫描及层次分析法等震后崩塌灾害识别方法,建立了震后公路边坡崩塌危险性评估体系与方法。

    提出了考虑震后坡面特征的滚石坡面运动轨迹与冲击力预测方法,给出了崩塌失稳边坡高度与滚石运动距离、扩散角、震后坡面恢复系数等参数。

    揭示了滚石冲击荷载下桥梁、路面、防护工程等结构物动力响应规律,研发了耗能减震的新型滚石防护结构,建立了相应的计算模型和优化设计方法。

应用情况

    项目研究结合映秀至汶川高速公路等汶川地震灾区公路恢复重建工程开展,研究成果直接应用于恢复重建项目崩塌灾害防治,取得了良好的经济社会效益,具体如下:

    (1) 指导了高速公路路线方案选择和构造物布设,避开了大型震后崩塌灾害路段,极大的提高了公路抗灾防灾能力。施工及运营表明高速公路没有受到大型崩塌灾害威胁,路线选择合理。

    (2) 通过识别及评估研究,优选了隧道洞口及桥梁等构造物位置,最大限度避开了高陡斜坡崩塌灾害威胁,极大的节约了崩塌灾害防治工程量,大大降低了施工难度。

    (3)研发了新型耗能减震防治结构并在工程中成功应用,提高了公路抗灾能力。高速公路施工及运营实践表明,项目研究提出的崩塌灾害综合防治措施经济合理、安全可靠,有效保障了施工和运营安全。

    项目研究成果应用于四川藏区雅安至康定、汶川至马尔康等高速公路崩塌灾害判识评估和防治。

    研究成果在芦山地震灾区崩塌灾害应急调查、评估及防治中也得到应用。

    我国西部山区多为高烈度地震区,历史上强震频发,曾诱发大量崩塌滑坡灾害。在高烈度地震区公路建设中,地震崩塌灾害防治是一个关系到公路抗灾防灾能力和构造物安全的关键技术问题,本项目研究成果在高烈度地震山区公路崩塌灾害防治中有广阔的应用前景。
  
 
 
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