英语原文共 456 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
岩石边坡的稳定性
12.1介绍
在山区，高速公路和铁路的运行，发电和输电设施以及住宅和商业开发的安全性通常需要稳定的斜坡和对岩石坠落的控制。这适用于挖掘和自然斜坡。 相比之下，露天煤矿容许一定程度的坡度不稳定性，除非对矿工有危害或生产显着损失。 例如，台阶的轻微滑坡通常对操作影响不大，除非落石滚到运输路段并导致轮胎或设备损坏。 在露天矿山发生大规模边坡破坏的情况下，通常唯一经济和可行的稳定措施是排水，这可能涉及长期水平排水，抽水井或排水管道（见第12.4.6节）。 管理大规模坡度不稳定性的更常见的方法是监测运动
使采矿可以在移动坡下继续。 第13章讨论了监测运动和解释结果的程序。
本章主要关注民用斜坡，因为故障的高成本意味着稳定计划往往是经济上合理的。 例如，在高速公路上，即使轻微的跌倒也可能导致车辆损坏，对驾驶员和乘客造成伤害或死亡，并且可能在运输车辆损坏时排放有毒物质。此外，运输系统上的大量边坡破坏会严重干扰交通，通常导致直接和间接经济损失。 对于铁路和收费公路，关闭会导致收入的直接损失。
图12.1显示了从道路上方约300米的高度发生的岩石滑道，并且封闭了道路和相邻的铁路。
虽然滑块的成本，例如图12.1所示的滑块的成本是可观的，但是即使单个车辆事故的成本也是显着的。 例如，可能会招致驾驶员和乘客住院，修理车辆以及在某些情况下需要法律费用和赔偿付款。 通常，由于工程的紧急性质，工程费和承包费通常以保险费率进行，因此斜坡稳定需要额外费用。
许多运输系统在一个世纪前就建造了铁路，几十年前建成了许多高速公路。 当时，建筑中经常使用的爆破技术对岩石造成严重损坏。 此外，由于施工时间稳定性条件的恶化可能是由于岩石的风化，以及由冰和水造成的表层块的松动，以及树根的生长。 所有这些效应可能导致持续的不稳定性，这可能证明补救计划是合理的。
对于山区地形的城市发展，可能威胁或甚至破坏结构的危害包括滚动的石块和滑坡。对于这些条件的最有效保护是初始危险绘图，然后将不安全区域划分为区域，以防不能减缓灾害发展。
图12.1由高度约300米的非常坚硬的块状花岗岩中的岩石落下造成的高速公路封闭。
为了最小化降落的成本，岩石边坡稳定化方案通常是重新安置或放弃设施的优选替代方案。 这些方案涉及若干相互关联的问题，包括岩土工程，环境工程，安全，施工方法和成本，以及合同程序。 本章和其他参考文献（如Brawner和Wyllie（1975）; Fookes和Sweeney（1976））中描述了岩石斜坡稳定性测量方法的设计。 Piteau和Peckover（1978）; Wyllie（1991）; Schuster（1992）; 联邦公路管理局（FHWA）（1993年，1998年）;交通研究委员会（TRB）（1996年）和莫里斯和伍德（1999年）。 这些程序自20世纪70年代以来已广泛使用，因此可以放心地用于广泛的地质条件。 然而，如本章所述，必须对每个位置的特定条件使用适当的方法。
本章的第一部分讨论岩石坠落的原因，以及稳定计划的规划和管理。 对于具有大量岩石边坡的系统，这些程序通常涉及对岩石坠落危险和稳定性条件进行盘点，并保持这些条件记录在数据库和链接的GIS地图中，以及准备优先化的稳定计划。 本章的其余部分讨论稳定性措施，根据岩石增强，岩石脱除和岩石坠落保护分类。
12.2岩石跌落的原因
加利福尼亚州对国家公路系统发生的岩石坠落进行了全面研究，以评估岩石的原因以及已实施的各种补救措施的有效性（McCauley等人，1985年）。 具有多样的地形和加利福尼亚州的气候，他们的记录提供了一个有用的指南关于岩石斜坡的稳定性条件和原因的瀑布。 表12.1显示了对加利福尼亚高速公路总共308个岩石坠落的研究结果，其中确定了14种不稳定因素。
在岩石坠落的14个原因中，6个与水直接相关，即雨水，冻融，融雪，引导径流，差别侵蚀和弹簧和渗漏。还有一个原因是间接与降雨有关 - 裂纹中的树根的生长可以打开裂缝并松开岩石块的表面。岩石的这七个原因一起占总降雨量的68％。这些统计数据由作者在25年期间在一个主要铁路上分析岩石坠落记录的经验所证实在加拿大西部，其中约70％的事件发生在冬季。冬天的天气条件包括暴雨，长时间的冰冻温度，以及在秋季和春季的每日冻融循环。 Peckover（1975）进行的类似研究的结果如图12.2所示。他们清楚地表明，大多数岩石坠落发生在10月和3月之间，一年中最潮湿和最冷的时间在加拿大西部。在这个地理区域，已经对岩石滑坡的频率和体积之间的关系进行了研究（Hungr等，1999）。研究表明，对于体积小于1立方米的瀑布，每年有多达50个瀑布，而大约每10-50年发生一次，每立方米体积为10,000立方米。
加利福尼亚研究中岩石坠落的另一个主要原因是每个地点的特定地质条件，即断裂岩石，不利的平面断裂（从坡面出来的断裂）和土壤分解。 这三个原因代表了17％的瀑布，由水和地质因素造成的总岩石落差占瀑布的85％。 这些统计表明水和地质是影响岩石边坡稳定性的最重要因素。
看来，在加利福尼亚的研究是在没有重大地震的时间内进行的，因为这些事件经常发生（Van Velsor和Walkinshaw，1991; Jibson和Harp，1995）。 第6.5节讨论了将地震运动纳入边坡稳定性的分析方法
表12.4加利福尼亚州公路上岩石的原因
图12.2在弗雷泽峡谷，不列颠哥伦比亚省（Peckover 1975）的铁路线上岩石数量与温度和降水的关系
12.3岩石边坡稳定方案
在山区地带的运输系统中，可能存在数百个具有各种岩石坠落危险的岩石斜坡，从而对操作者造成巨大的成本。 在这种情况下，长期的多年稳定计划往往是合理的; 本节描述实现这样的程序涉及的步骤。
12.3.1规划稳定计划
当实施一项计划以稳定大量斜坡时，最好使用现有资金通常是通过建立一个系统的方案
识别和评估最危险的场所。 然后可以安排年度稳定工作，最危险的场所最优先。 表12.2显示了如何构建这样一个程序的例子。
表12.2所示计划的目标是在岩石坠落和事故发生之前主动识别和稳定斜坡。 这需要仔细检查每个场地，以确定潜在的危险，并估计稳定工作可能带来的好处。 相比之下，反应性程序将重点放在岩石坠落和事故已经发生的地方，然后是危险降低。
有效的主动稳定方法需要一个一致的，长期的计划，在一个经验丰富的工程和建筑方面的团队的指导下。 这项工作的另一个重要组成部分是保持准确的记录，关系照片，斜坡条件，岩石坠落和稳定工作。 此信息将记录危险区域的位置，并确定程序在降低岩石坠落发生率方面的长期有效性。 可以使用容易允许更新和检索记录的数据库程序来最方便地处理这些记录。
12.3.2岩石边坡库存系统
与其他场地相比，场址的相对岩石坠落危险可用于选择优先级。 早期关于这个主题的工作由Brawner和Wyllie（1975）和Wyllie（1987），由Pierson等人改编 （1990）成为合理管理高速公路上的斜坡的过程被命名为Rock Fall危害等级评定系统（RHRS）。 这个过程的第一步是记录每个斜坡的稳定性条件使其可以根据其岩石坠落危险性进行分级（表12.2中的步骤1和2）。
表12.4。 这些类别代表了造成总体危害的岩石边坡的重要组成部分。 四列对应到每个类别所代表的危险中的逻辑中断。 标准得分从3指数地增加到81点，并且表示从1到100的连续的点。指数系统允许快速增加得分，区分更危险的位点。 使用点的连续性允许评估相对影响的灵活性条件是自然变量。 一些类别需要主观评价，而其他类别可以直接测量，然后打分。
表12.2运输系统的斜坡稳定化
表12.3岩石坠落危险评级系统摘要表（Wyllie，1987; Pierson等，1990）
12.4危险等级标准
以下是每个用于评估沿高速公路岩石坠落危险的类别的简要描述（参见表12.3）。
- 坡度高度 - 坡度的垂直高度，从预期岩石坠落的最高点开始测量。 如果坠落源自切口上方的自然坡度，则使用切割高度加上附加坡度高度（垂直距离）。
- 沟渠的沟渠有效性是通过其防止下落岩石到达行进路线的能力来测量的。在估计沟渠有效性时，要考虑四个因素：（1）坡度高度和角度; （2）沟槽宽度，深度和形状;（3）预计块体尺寸和岩石坠落量; 和（4）对斜坡不规则性（发射特征）的岩石降落轨迹的影响。 启动功能可以抵消掉落区域的预期效果。 可以通过将尺寸与图12.21（Ritchie，1963）中所示的沟设计图中推荐的尺寸以及维护人员提供的信息进行比较来评估沟的有效性。
- 平均车辆风险（AVR）-AVR表示车辆将存在于岩石下降段中的时间的百分比。 通过以下关系式从平均每日交通数量（每日车辆数，ADT），岩石跌落危险区域的长度（L，km）和公布的速度限制（S，km / h）获得百分比：
AVR=
times;100% (12.1)
例如，如果在张贴速度为90kph并且平均每日交通数量为每天7000辆车的区域中斜坡的长度为0.2km，则平均车辆风险为65％，并且相应的危险分数为18。 评级为100％意味着平均可以预期至少一辆车始终处于斜坡下，危害分数为81。
(d)决策视距（DSD）的百分比 - DSD用于确定进行复杂或即时决策所需的道路长度（m）。 DSD对于遇到障碍时，或者当需要意外或异常时需要有机动空间是非常重要的。视距是沿着道路的最短距离，对象对于驾驶员是连续可见的。 在整个岩石坠落部分，视距可以明显改变。 水平和垂直的高速公路
曲线以及诸如岩石露头和路边植被等障碍物可能严重限制可用的视距。DSD与库存系统中使用的公布速度限制之间的关系已根据AASHTO的“公路几何设计政策”
和Streets（1984），如表12.4所示。
实际站点距离通过公式（12.2）与DSD相关如下：
times;100% （12.2）
例如，如果在具有80kph的投放速度限制的区域中，实际站点距离被道路曲率限制为120m，则DSD为52％。 根据RHRS手册中提供的图表，此条件的分数为42。
（e）道路宽度 - 代表为躲避岩石坠落可用的机动空间的尺寸，是垂直于道路中心线的路两边的距离。当道路宽度不恒定时，测量最小宽度。
（f）地质特征 - 导致岩石坠落的地质条件通常适合两种情况。 情况1用于斜坡，其中接缝，层面或其他不连续是岩石边坡的主要结构特征。第2条是用于坡度的差异侵蚀形成悬垂或过度陡坡是控制岩石坠落的主要条件。 在进行评估时应使用最适合斜率的情况。 如果两种情况都存在，则两者都打分，但只有最差情况（最高分数）用于评级。
地质特征 - 情况1
结构状况 - 不良不连续性是指那些具有促进平面，楔形或倾倒失败的取向。
岩石摩擦 - 对不连续性的摩擦由岩石材料的特性和任何填充以及表面粗糙度决定（参见第4章，第4.2.4）。
地质特征 - 情况2
结构条件 - 差速侵蚀或过度陡峭是导致岩石坠落的主要条件。 侵蚀特征包括过度陡峭的斜坡，无支撑的岩石单元或暴露的抗性岩石。
侵蚀率的差异 - 坡度内不同的侵蚀速率直接关系到未来岩石坠落事件的可能性。 得分应反映侵蚀发生的速度; 暴露的岩石，块或单元的尺寸; 跌倒频率; 和在岩石坠落期间释放的岩石的量。
（g）每个事件的岩石块体尺寸或岩石体积 - 最可能发生的事件类型，与不连续性集合的间距和连续长度有关。 该分数还应该考虑岩石块随着其沿斜坡下落而破碎的任何倾向。
（h）坡面上的气候和水的存在 - 水和冻融循环有助于岩石材料的风化和运动。 如果已知水连续或间歇地在斜坡上流动，则相应地进行评级。 该评级可以基于进行评级的区域的相对降水，并且包括冻融循环的影响。
（i）岩石坠落历史 - 历史信息是对未来岩石坠落潜力的重要检查。 开发岩石瀑布数据库允许更准确地得出岩石瀑布潜力。
12.3.5坡度库存数据库分析
通常的做法是将斜率库存的结果输入计算机数据库。 数据库可以用于分析数据
并有助于利用关于岩石坠落和建筑工作的新信息更新清单。 以下是一些数据库分析的示例：
bull;观察点数增加的顺序对坡度进行排序，以识别最危险的场所。
bull;岩石下落频率与天气条件，岩石类型和坡度位置等因素相关联。
bull;分析延迟时间或由跌倒引起的道路封闭来评估岩石跌落的严重性。
bull;通过每年的岩石坠落数量来评估稳定工作的有效性。
12.3.5高优先级站点的选择
已经发现，当管理持续时间可能达数十年且涉及数百个岩石斜坡的持续稳定计划时，需要建立一个理性的过程来选择高优先级网站。这是必要的，因为边坡稳定性条件随时间恶化，并且不可能根据表12.3中所示的评分系统每年对每个坡度重新评级。然而，可以每年检查所有较高优先级的斜坡，以评估稳定性，并从该评估确定是否需要稳定，并在什么时间范围内。这包括为每个斜率分配“检查等级”和相应的“所需动作”（见表12.5）。表中的填充框表示每个评分的允许操作。例如，对于紧急坡度，允许的作用是在一个月内限制在现场的服务和工作，或者进行后续检查以更详细地评估稳定性条件。但是，对于紧急或优先级斜坡，不允许为该站点分配“无操作”。
以下是可用于分配检
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[137445]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
