危岩破坏概率统计论文

2022-04-20

摘要：石窟寺类文物大部分都以山体岩石为载体建造，这些文物赋存的岩体经过千百年的漫长岁月，受各种自然因素（地质构造、河流冲刷、地下水侵蚀、风蚀、光照、冻融、人类活动）的影响，不断风化，石窟寺岩体产生不同程度的病害，其中危岩体病害是一种非常常见的病害，不仅对石窟寺的安全构成严重的威胁，而且对工作人员和游客的生命财产安全构成极大的威胁。今天小编为大家推荐《危岩破坏概率统计论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

危岩破坏概率统计论文篇1：

西龙池下水库库岸危岩处理设计

摘要：西龍池下水库库区分布有大小不等的危岩卸荷体，靠近库岸的约有19.3万m3，如果其发生崩塌，会影响水库的安全运行，必须对其进行一定处理，确保库岸周围山体的稳定。本文通过对部分不稳定块体进行计算分析，提出有效的处理措施，以确保工程安全。

关键词：不稳定块体;危岩;卸荷岩体

Design of Dangerous Rock Treatment on Lower Reservoir Bank of Xilongchi

YANG Xiaohui

（Power China Beijing Engineering Corporation Limited，Beijing 100024）

1 研究背景

西龙池下水库两侧岸坡陡峻，山顶高程1 400～1 534m，与库底相对高差为600～700m，呈陡缓相间的“梯坎”状。左侧库岸冲沟发育，局部切割呈“墙”状山脊，发育悬谷[1]。右侧库岸则为陡立的岩壁地形。在这些高陡的基岩岸坡上，分布有潜在的不稳定岩体，若不稳定岩体产生滑塌，对水库主体工程的正常施工及电站今后的安全运行均有可能造成直接危害。因此，在水库主体工程施工前有必要对水库周边不稳定岩体预先进行开挖处理。

2 库岸自然边坡稳定分析

水库库岸地形复杂、陡峻，垂直向呈陡缓相间的“梯坎”状，陡立的地形坡度大于70°，高差为60～300m，长为数十米至几百米，缓坡地段坡度10°～45°，高差10～70m;水平向则以深切沟谷与“墙”状山脊相连，沟谷宽5～30m，沟底坡度10°～40°或更陡，“墙”型山脊厚20～160m、长40～340m，沟底与脊顶相对高差为50～137m。组成岸坡的岩石为崮山组上段（∈3g2）至上马家沟组（O2s）的灰岩、白云岩及页岩，岩层倾向山里，倾角5°～12°，发育的主要断层、裂隙方向为NE10°～20°、NE30°～60°、NW330°～334°和NW280°～290°，并控制着高陡边坡的形成[2]。水库自然边坡的稳定性具有如下特点。

①库岸自然边坡的陡壁间均有缓坡相隔，其组合形态为天然的复式结构;组成岸坡的岩石风化相对较弱，而岩层又倾向山里，不易形成山岩整体破坏的基本条件。

②自然岸坡最低的一级陡壁（由崮山组地层形成）底部高程为820～840m，高出Ⅲ级阶地（阶地高程700～720m）120m，并在山前形成了崩坡积体，覆盖于中更新世洪积扇之上，据此认为岸坡形成时期与古洪积扇形成年代相近，其经历了长期的水流冲刷、风化剥蚀作用，以及边坡稳定性的调整，岸坡的改造已经基本完成。通过地表调查和平洞勘探发现：与岸坡平行且不利于岸坡稳定的卸荷张开裂隙较少，只是在陡壁的顶部或凸出的山脊有卸荷裂隙发育，一般厚度2～8m。可见，当前自然岸坡整体趋于稳定状态，仅局部仍残留有少量的分离体[3]。

③危及岸坡稳定的结构面是反倾向的缓倾角结构面，而此类构造面在本区不发育，因此出现不稳定结构体的概率也就较小。

④岸坡的发育方向受长大结构面控制，所以结构体的稳定性是边坡稳定的主要问题。经分析可知，最为发育的结构面组合切割形成的结构体的棱线倾角在80°以上，大于自然边坡，对岸坡稳定的影响较小。因此，若不人为地破坏坡脚，其自然边坡的稳定性较好。

⑤运用刚体平衡理论分析控制山体失稳的边界条件，结果表明：岸坡山体仅存在临空面和侧向切割面，而较完整的后缘切割面还未形成，更无控制性底滑面，因此不存在整体失稳的边界条件。但是，仍假设存在临空面、侧向和后缘切割面，以岩层层面作为底滑面，并考虑局部倾向山外，且最大倾角不会大于12°，以此进行稳定计算，其安全系数[K]大于2。

⑥运用有限单元法对应力分布进行计算，结果表明：拉应力仅存在岸坡的顶部，且均小于0.2MPa，此值远小于岩石的抗拉强度。

⑦据PD97-1、PD97-2、PD97-3、PD97-4号平洞揭示，未发现卸荷带，说明水库库岸岩体卸荷带不发育，其稳定性主要受结构面组合切割而形成的结构体控制[4]。

综上所述，库岸高边坡整体稳定性较好，仅局部存在少量残留的分离体和卸荷岩体，岸坡稳定受结构体控制。

3 库岸危岩统计

为了更详细地调查统计残留危岩和卸荷岩体的位置和体积，分别对库岸边坡进行了分级、分段研究。

垂直向分为三级高边坡：Ⅰ级边坡邻近库岸，底高程为810～840m、顶高程为870～890m，岩层为崮山组第二段（∈3g2）;Ⅱ级边坡亦近邻库岸，底高程为900～930m、顶高程为1 100～1 150m，岩层为长山组第二段（∈3c2）、凤山组（∈3f）和冶理组第一段（O1y1）;Ⅲ级边坡离库岸较远，底高程为1 110～1 300m、顶高程为1 400～1 510m，岩层为下马家沟组第二段（O2x2）和上马家沟组第一段（O2s1）。Ⅰ、Ⅱ级之间为长山组第一段（∈3c1）形成的缓坡，坡高为10～20m、坡度为5°～20°;Ⅱ级边坡以上为冶里组第二段（O1y2）和亮甲山组（O1L）地层形成的陡坡，坡高约190m、坡度为30°～50°，局部还有高约10m的陡坎[5]。

Ⅰ、Ⅱ级边坡邻近库岸，对水库正常运行影响较大，因此重点对其进行分析研究。自右坝肩开始，顶部沿环库公路引一导线，止于左坝肩，长度约2 100m，将Ⅰ、Ⅱ级边坡划分为A、B、C、D四个区段，分区分段危岩统计见表1。

4 危岩处理范围

在统计的危岩中，对水库影响较大的有三处：①B区，桩号0+400m～0+460m，为F104断层上盘岩体滑移后残留的分离体，总体积为0.45×104m3，其中0.30×104m3分布高程为822～890m，影响岸坡防渗体的稳定;②路子沟口右侧（B区桩号0+800m～0+940m），分布在高程950～1 026m，后缘有F114-1断层切割，东侧为沿F114形成的冲沟（即路子沟），受F114影响，山体内NE方向小规模断层及NE、NW方向裂隙极为发育，致使岩体风化卸荷，稳定性较差，估算其潜在不稳定岩体体积为4.8×104m3;③C区桩号1+200m～1+800m，分布高程900～940m，后缘被F118断层切割，残留有分离体和卸荷岩体，残留体已基本脱离山体，其体积为0.33×104m3，卸荷岩体体积为1.5×104m3。对这三处危岩应采取妥善的处理措施。

表1中统计的不稳定岩体总体积约为19.3×104m3，基本位于正常蓄水位840m以上，对水库有直接影响，应采取相应处理措施，防止其入库。此外，Ⅱ级边坡上尚存在约10×104m3的潜在不稳定体，远离库岸的Ⅲ级边坡上亦存在一些潜在的不稳定体，其对水库虽无直接影响，但应注意观测其变形情况。施工时要严格按照开挖边坡建议值开挖，尽量不人为地破坏岸坡坡脚，以保持岸坡自然状态的稳定。

5 危岩处理设计

5.1 危岩处理设计计算

5.1.1 计算工况及荷载组合。根据本工程的特点，考虑如表2所示的计算工况及荷载组合。

5.1.2 稳定安全系数的取用。由于库岸危岩处理工程不同于电站主体工程，因此，考虑适当降低危岩体的稳定安全系数，按表3取用。

5.1.3 稳定计算。计算简图如图1所示（图中未示地震荷载）。

由于危岩体的稳定计算在规范中没有规定，因此按刚体极限平衡理论计算，计算公式如下。

[K=f·ΣWΣP] （1）

[K′=f′·ΣW+c′?AΣP] （2）

式中，[K]表示按抗剪公式计算的抗滑稳定安全系数;[f]表示危岩体沿假定滑动面的抗剪摩擦系数，根据地质专业提供的资料，取0.55;[ΣW]表示作用在危岩上的全部荷载在垂直于假定滑动面方向的分力;[ΣP]表示作用在危岩上的全部荷载在平行于假定滑动面方向的分力;[K′]表示按抗剪断公式计算的抗滑穩定安全系数;[f′]、[c′]表示危岩体沿假定滑动面的抗剪断摩擦系数和黏聚力，取[f′]=0.65，[c′]=0.5MPa;[A]表示滑动面的计算截面积。

5.2 危岩处理设计

库区危岩不稳定体BW1～BW14、S2～S3、S6～S8、S10～S11、S13、S17～S18、S20～S21、S25、S29～S32等共计31块约19.3×104m3，潜在不稳定体QW1～QW13共计13块约20.4×104m3。其中，不稳定体BW13、S2、S11、S17、S18、S20、S21、S29在水库库盆开挖时进行处理;BW1～12、BW14、S3、S6～S8、S10、S13、S25、S30～S32共23块约17.8×104m3，采用爆破技术挖除。其他潜在不稳定体距库岸较远，原则上不做处理，但应注意观测其变形情况。

6 危岩处理措施

①危岩处理开挖采用控制爆破方法。对全部挖除类危岩，全部爆破挖除。对部分挖除类危岩，可进行分层分块钻孔开挖爆破，部分挖除，开挖应当由上而下。

②每块危岩最终实施的爆破开挖方法还应根据现场地质地形情况进行调整，避免危岩处理开挖扰动附近山体，或形成新的不稳定岩体，以保证经危岩处理开挖后的山体和边坡及其附近的山体和边坡的稳定性。

③为保证水库库岸的稳定和水库的安全运行，还应布设测量观测设施，以观测水库库岸边坡在运行期的稳定性，并根据地形地质条件设置适当的落石防护措施。

参考文献：

[1]张晓科，秦四清，李志刚，等.西龙池抽水蓄能电站下水库BW2危岩稳定性分析[J].工程地质学报，2007（2）：174-178.

[2]陈洪凯，王蓉，唐红梅.危岩研究现状及趋势综述[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2003（3）：18-22.

[3]王殿兴.阎王鼻子水库坝肩危岩处理施工工艺[J].黑龙江水利科技，2014（7）：174-177.

[4]张恩强.广东英德空子水库危岩爆破拆除设计[J].内蒙古水利，2014（6）：49-50.

[5]严匡柠.拆除爆破技术在西龙池抽水蓄能电站危岩处理中的应用[J].水力发电，2003（5）：61-62.

作者：杨晓辉

危岩破坏概率统计论文篇2：

锚杆加固技术在文物保护工程中的应用

摘要：石窟寺类文物大部分都以山体岩石为载体建造，这些文物赋存的岩体经过千百年的漫长岁月，受各种自然因素（地质构造、河流冲刷、地下水侵蚀、风蚀、光照、冻融、人类活动）的影响，不断风化，石窟寺岩体产生不同程度的病害，其中危岩体病害是一种非常常见的病害，不仅对石窟寺的安全构成严重的威胁，而且对工作人员和游客的生命财产安全构成极大的威胁。岩体锚固技术作为一种成熟、经济、可靠的技术，在石窟寺文物岩体加固领域已经得到了广泛的应用，岩体锚固技术提高了岩体的自稳能力，有效控制了岩体的变形。

关键字：石窟寺类文物、危岩体、锚杆加固技术、锚杆、裂隙灌浆。

随着国家对文物保护的重视程度提高，对文物保护技术的要求也不断提高，锚固技术作为一种成熟工艺，广泛应用于石窟寺类文物危岩体加固施工，其施工质量的高低，对于石窟寺岩体的稳定有着至关重要的影响。然而，在此项技术具体应用过程中，还有很多需要注意的问题，下文将对文物保护危岩体锚固技术的技术要点进行分析探讨，分析施工过程中的一些常见问题，并提出提高石窟寺类文物施工质量的对策，希望能为相关工作的开展提供一定的参考作用。

一、锚杆技术

1、常见的锚杆类型

在石窟寺及石刻危岩体锚固工程中，常用的锚杆类型包括水泥砂浆锚杆、玻璃纤维锚杆等，水泥砂浆锚杆使用比较广泛，一般采用的是全粘结锚杆，利用水泥砂浆与锚杆的粘接力和砂浆与岩层的粘接力，来达到锚固危岩体的目的。锚固性能方面可靠，由于灌浆材料为水泥砂浆，比环氧树脂灌浆成本要低很多。玻璃纤维锚杆是一种新型锚杆材料，多用于矿山巷道加固，近些年被应用到文物保护工程中，玻璃纤维是一种以合成树脂为粘接剂，玻璃纤维为增强材料制成的复合材料，与钢筋锚杆相比有防腐蚀、绝缘、杆体轻，易切割、抗拉强调高的优点。

二、锚杆选型的基本原则

锚杆的锚固力特性曲线，必须与岩体的位移、压力相适应，确保在获得安全的加固效果的前提下，降低锚杆的使用量，减少对岩体的扰动作用，同时考虑锚杆的耐久性和耐用性是否与使用年限一致。

三、锚杆加固技术作用机理

从20世纪60年代开始至今，已逐步形成了各种锚杆支护作用理论，其中比较认同的锚杆作用机理做简单的介绍。

1）悬吊作用：悬吊作用原理认为，锚杆支护通过锚杆将软弱、松动、不稳定的岩土体悬吊与稳定的岩体中。

2）组合梁作用：这种原理是把薄层状岩体看成是一种简支梁，锚杆支护后，相当于螺栓将它们紧固成组合梁，各层板相互挤压层间摩擦阻力大为增加，同时增加了组合梁的抗弯强度。

3）挤压加固作用：这种原理认为，施加锚杆后，岩体内部形成连续压缩带，即使比较松散的岩土体也能形成承受较大荷载的整体结构。

四、锚杆加固技术相关参数

锚杆锚固段长度是指锚杆杆体与锚固体的握裹段长度或者锚固体与孔壁间的粘接段长度，在进行锚固段长度计算时应重点考虑这两部分的验算，同时为了满足锚杆的构造要求，岩层锚固段长度不应小于3米，必要时，可通过锚杆的基本试验来检验锚杆参数的合理性。

锚杆自由段长度主要应根据被加固危岩体的可能滑动面的产状、深度和锚杆设计位置来确定，同时，应超过岩体滑动面1米，以防止锚杆由于岩体变形产生过大的预应力损失。

锚杆倾角对锚固效果有显著的影响，因为锚杆施加给滑移面的正应力能提高危岩体沿着滑移面的摩擦力，沿滑移面施加的抗滑力也能提高危岩体的稳定性。因此最佳倾角的选择更为关键，在锚杆的实际施工中，錨杆倾角的选择还要考虑钻孔、灌浆的方面等因素。

五、锚杆试验

锚杆试验包括锚杆的基本试验、验收试验，同时锚杆试验应在锚杆锚固体强度达到设计强度的90%后方可进行试验。由于文物保护的最小干预原则，锚杆试验一般不做破坏试验。

基本试验的主要目的是确定锚固体与岩土层间的粘接强度极限标准值、锚杆设计参数和施工工艺。试验锚杆的锚固段长度和锚杆根数应符合下列规定：

1）当进行确定锚固体与岩土层间粘结强度极限标准值的试验时，为使锚固体与地层间首先破坏，当锚固段长度取设计锚固段长度时，应增加锚杆钢筋的用量，或采用设计锚杆时应缩短锚杆的长度，试验锚杆的锚固长度对硬质岩取设计锚固长度的0.4倍，对软质岩取设计锚固长度的0.6倍;

2）当进行确定锚固段变形参数和应力分布的试验时，锚固段长度应取设计锚固长度;

3）每种试验锚杆数量均不应少于3根。

锚杆试验的加载方式一般采用循环加、卸荷法。

一般当试验过程中出现下列情况之一，可视为破坏，即可终止加载。

1）锚头位移不收敛，锚固体从岩土层中拔出或锚杆从锚固体中拔出;

2）锚头总位移量超过设计允许值;

3）土层锚杆试验中后一级荷载下锚头位移增量，超过上一级荷载下位移量2倍。

锚杆的极限承载力标准值取破坏荷载前一级的荷载值，在最大试验荷载作用下未达到上述破坏终止标准，锚杆极限承载力标准值取最大荷载值。对于试验数据的分析和统计，通常当每根锚杆极限承载力标准值的最大差值小于其平均值的30%时，取最小值作为锚杆极限承载力标准值，假如极差超过平均值的30%，应增加试验数量，按95%的保证概率计算锚杆极限承载力标准值。

锚杆验收试验的目的则是检验施工质量是否达到设计要求。验收试验的试验荷载对于永久性锚杆为锚杆轴向拉力标准值的1.5倍，临时锚杆的1.2倍。在文物保护岩体加固中锚杆一般都以永久锚杆为主，对于抢险工程可能考虑使用一些临时锚杆。

六、文物保护锚杆加固施工中的注意事项

根据文物保护工程原则，锚杆施工中应注意对文物的最小干扰，在满足稳定的前提下最大限度减少锚杆的使用;传统工艺一般采用风动潜孔锤进行施工，但是振动较大、粉尘多，严重威胁石窟寺及石刻等文物的安全，文物保护工程锚杆施工中应采用回转钻进的方式成孔，避免使用风动潜孔锤等振动大的方式进行成孔，同时控制粉尘的产生;按设计要求成孔后，应将孔内的粉尘清理干净再进行锚杆安装;锚杆灌浆时，应做好防护措施，避免浆液喷溅、流淌到文物本体上;对危险性较大，处于临界崩塌状态下的危岩体，在进行正式锚杆加固之前采取预加固和防护措施;根据岩体的颜色、形状对外锚头进行表面做旧。

七、结束语

综上所述，锚杆加固工程作为一套比较成熟的施工方法，已经广泛用于石窟寺危岩体加固领域，随着文物保护要求的提高，锚杆加固施工工艺也在逐渐改进，包括减少对文物本体的扰动、减少粉尘污染等方面都取得了重大进步，基本上做到了与时俱进，通过健全的现场施工管理体系的运行，提高了文物保护工程项目的效率，推进了文物保护行业的健康发展。

参考文献

《中国文物古迹保护准则》（2020年版）;

《石质文物保护关键技术》（2009BAK53B04）;

《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）。

作者：郭永亮

危岩破坏概率统计论文篇3：

黎钦线常见病害产生原因及防治方法研究

摘要:广西沿海铁路黎钦线地处广西西南部,为大西南重要出海通道,现日通过列车 17 对。黎钦线建于1998年,当时修建标准按地铁一级,国家二级,建设标准较低,由于逐年来运量不断增加,该线已难于适应运量的不断增加,尤其是路基问题突出,路基面宽度不足、高路堤下沉、路基边坡溜塌等病害大量存在,难以适应目前运行的要求,也给行车安全埋下了隐患。近年来,为了改善线路状况,不断修改采取课题,并大量投入使用具有一定科技含量的新设备,使线路状况有所改善,取得了明显的效果,对保证黎钦线的线路质量均衡稳定发挥了积极的作用,为铁路运输安全畅通做出了应有的贡献。

关键词:铁路;路基病害;产生原因;防治办法

1铁路线路概况

黎钦线从南宁铁路局沙江站接口(K0+000)到马皇站(K107+994),全长107.910公里。由于黎钦线地处广西西南站,沿途山峦叠嶂,铁路盘山绕行,自然环境恶劣;该段线路共架设桥梁38座,延长4370m,穿越隧道2座,延长617m,设置涵渠455座,延长9430m;线路铺设普通二级道碴,线路铺设钢轨为P43再用轨普通钢轨;铺设轨枕为混凝土轨枕;黎钦正线上共有曲线81个,31666延长公里,占正线全长的29.3%,其中半径小于600米的曲线有17个,7.665延长公里,占正线全长的7.1%,最小曲线半径为R=599m;线路最大坡度达6‰。

黎钦线路条件由于先天的不足,线路从开通运营已来,虽然经过多次整治,但线路状况没能从根本上得到该善,严重的危及着行车安全,这就给我们的养护维修增加了很大的困难。

2地质地貌概况

黎钦线地理位置处于广西西南山区,正处于溶岩过渡的地貌斜坡地带,地形起伏剧烈,群山延绵不断,形成了地质构造复杂,地表覆盖层坡积、残积或岩堆的特殊性,加上广西西南受沿海暖湿气流影响,降雨量丰富;岩层大都属于沉积岩类的石灰岩、泥灰岩和炭质页岩等;且断层、褶皱、节理发育、岩层倾斜和整体性差;岩石主要为炭酸岩(各种类型的石灰岩、白云岩等),亦有页岩等少量其它岩层,属于化学岩及生物化学岩的软质岩,强度较低遇水易软化,也容易风化,碳酸岩分布广、厚度大、岩性纯、岩落现象很强烈,化学风化作用甚剧;由于碳酸岩受水的强烈溶蚀,随水流路径形成溶纹,久后扩展成溶隙,溶纹的延伸最终将基岩分割成不相连之岩块;溶隙的发展最终形成溶洞,经过长期风化侵蚀形成了独特的喀斯特地形地貌。

3常见病害类型、产生的原因及防治办法

3.1危岩落石

3.1.1形成及产生崩坍落石病害的主要原因

黎钦线线路大部份修筑于群山间,或于山脚,或于山腰,地质地形条件复杂,铁路线路沿途群山环绕,全区段共穿越大小山体121座,大部分地质构造复杂,覆盖层坡积、残积或岩堆,岩层大都属于沉积岩类的石灰岩、泥灰岩和炭质页岩,且断层、褶皱、节理发育、岩层倾斜和整体性差,危岩不但沿线路连绵不断,且立面上重重叠叠、坡面破碎,可谓线长、面广、落石源厚,危害严重。

为认真做好崩坍落石病害的整治,以求取得最佳整治效果,我们根据近几年来黎钦线我段管内线路落石频繁的地段,制定调查表(见表1),分成三个小组对沿线山体进行了全面调查,了解和分析该地段的地理地貌及落石成因。

表1黎钦线危岩落石整治工程调查表

根据实地调查或有关资料统计分析,黎钦线地形起伏剧烈,发育幼年期峰丛。岩石主要是炭酸岩(各种类型的石灰岩、白云岩等),亦有页岩等少量其它岩层。碳酸岩分布广、厚度大、岩性纯、岩落现象很强烈,化学风化作用甚剧。由于碳酸岩受水的强烈溶蚀,随水流路径形成溶纹,久后扩展成溶隙。溶隙的发展,溶纹的延伸最终将基岩分割成不相连之岩块。一是它们的底座面是一个斜面,常是倾角很大,形成滚落的几何条件。二是土随水渗入溶隙,减少了摩擦系数。三是石岩树根的伸长。一方面大大加速溶纹、溶隙的发展,另一方面则产生推动岩块滚落的另一主动力,三者的组合造成岩块的滚落。

3.1.2危岩落石病害危害线路的情况

黎钦线从开通至今,逐年来岩石风化加重,节理发育,岩层倾斜和整体性差,植被根系常被破坏。致使铁路线路沿途两侧危石林立摇摇欲坠,危岩落石砸坏线路设备或侵入限界被列车撞上的事故时有发生。据我段的统计,在雨季平均每年有1-2次危岩落石下山,不同程度的打坏线路。

3.1.3采取的整治办法

通过调查分析,黎钦线的崩坍落石主要有三种类型:一类是陡壁落石,落石能量较大;二类是斜坡落石;三类是开凿坡面落石。根据黎钦线我段管内线路崩坍落石病害多,影响线路长,对行车安全威胁很大的实际情况,我们积极贯彻“以守为主,整治结合”的防治崩坍落石病害的工作原则,在整治工作中,采取“因地制宜、就地取材、土洋结合、综合整治”的原则。

黎钦线崩坍落石病害整治的方法中,除了巡守警戒外,在当前成本紧缺、段资金金额减少得情况下,使用“钢轨栏栅”方法较为经济可行,但“钢轨栏栅”方法没能彻底根除崩坍落石病害的危害,迫使我们只能采取“因地制宜、就地取材、土洋结合、综合整治”的原则,在重点地段按实际采取各种措施办法对危岩落石病害进行整治。

(1)根治情况。

我段危石根治的办法是设置一个危石整治班,对危石进行检查清理,采取多种灵活的方法,一是支顶、支撑,对于上部探头、下部悬空的危岩而危岩又较坚硬完整、节理较少时,采用钢轨或钢筋混凝土柱支顶、支撑;二是嵌补把危石与山体连成一体就地稳定;三是砌拦石挡墙挡护;四是爆破彻底清除。

(2)明峒情况。

明峒是整治崩坍落石措施中最有力的一种,由于条件有限,为了节省投资,在开凿隧道时,都是在没有办法时才开凿隧道,又是晚进洞早出洞,往往是在开挖了很深的路堑时才进洞,这样又容易遭到危岩落石的侵害;在黎钦线我段管内隧道中不同程度地增加了延长洞门。

(3) “钢轨栏栅”的施工整治情况。

为防止落石堕落后越出钢轨栏栅,我们在预计施工处,一是选点前进行多次抛物试验,且施工点距离落石点的坡度不应陡于60度到65度;二是设置钢轨栏栅处在线路与陡坡有一定距离,以减少因钢轨栏栅损坏后造成线路的二次破坏。

为提高钢轨栏栅的承载能力及拦截能力,我们一是在进行钢轨栏栅设计中增加立柱的掩埋深度,并用水泥沙浆浇注,提高立柱的牢固性;二是增加横轨密度及钢轨栏栅立柱支撑轨,以提高钢轨栏栅的抗冲击力;三是对轨排的连接的螺拴孔,严格控制螺拴孔径,并增加焊接的强度。

经过多次的实施,在“钢轨栏栅”的整治崩坍落石上,取得了一定的成绩,但同时也暴露出一些缺点:一是承载能力较低,特别是在工艺上还有缺陷,不耐冲击;二是钢轨栏栅被冲击坏时,落石冲击力较少,直接侵入线路;三是单排轨栅抗击力低,难以抵御落石能量力大的危岩坍落。为提高整治效果,我们在原有基础上进行改造。一是对落石量较大的坡段,且条件许可的情况下,建立双排或多排钢轨栏栅,逐步减少落石的冲击力,使之达到拦截的目的;二是增加钢轨栏栅立柱的密度,并在每根立柱轨上增加支撑轨,提高钢轨栏栅整体的抗击力。三是对原修建的单排轨栅进行整体整修加固或增加双排及多排钢轨栏栅,以提高危岩落石的拦截力,确保列车运行安全。

经过对黎钦线崩坍落石病害整治方案研究中,实施“拦截”、“警戒”等综合方案取得了一定的成效。

经过前一阶段的工作使我们感到:黎钦线的崩坍落石病害整治,主要应在危险地段巡守及“拦截”等轻型措施上。从每年安排的施工资金看,要使我段管内线路地段对抗落石的安全概率达到100%,这至少在多年内是不可能的,应进一步加快整治步伐,以求大范围内有一个较高的安全概率。另外,我们将在前一阶段的基础上,加强信息反馈,注意轨栅的栏截情况及双排、多排轨栅的抗击力,针对实际,制定对策,改进方法,提高拦截能力。同时,我们将修订和完善轨栅的施工质量标准,以提高施工质量,将“拦截”与其它防治形成综合配套使用,为运输安全作出新的贡献。

(4)运营铁路危石防护柔性网的设置情况。

黎钦线横州—飞龙区间k14+200—+325地段,线路左侧为高路堤,右侧为路堑,堑顶以上是上陡下缓的自然山坡,缓坡带坡度为40度,坡面有0.2—1m的覆盖层,植被十分发育,后侧坡度在70度左右的陡崖,高出路基80—150m左右,坡面主要为裸露的灰岩,岩体呈现强风化状态,加上受结构影响,节理裂隙十分发育,纵横交错,规律性较差,裂缝间距为0.1—1.2m 左右,该段坡崖崩塌落石较多,其中1.0—2.4吨重落石较常见,严重危险行车安全。

使用瑞士布鲁克(成都)工程有限公司设计的Rx-050型SNS柔性被动防护网(后简称“防护网”),是简便快捷的一种整治山坡落石问题的方法。

(5)系统设计。

根据该段边坡地形地质条件和落石特征,选用“防护网”,其防护能级为500Kpa,系统高度为4m,总长度为150 m,布置在中部缓坡带下侧高离路基平面20m左右位置处。为了便于当地放牧牧民和畜牧的通行,系统按70m和80m两段布置,两段沿走向方向在中部重叠5m,顺坡向水平间距10m左右。

(6)“防护网”系统施工方法及程序。

①测量定位:

按照设计并结合现场地形对钢柱和锚杆基础进行测量定位,设计标准间距10m,现场可在8-12m之间调整,现场放线长度比设计系统长度减少3-8%,对地形起伏较大,系统布置难同一等高线布置时取上限8%,对地形较平规则,系统布置能基本上同一等高线沿直线布置时取下限3%为宜。

②基坑开挖:当开挖至基岩未达到设计深度时,则在基坑内的锚孔位置钻凿杆孔,待锚杆插入基岩并注浆后蔡灌注上部基础混凝土。

③预埋锚杆并灌注基础混凝土。

对岩石基础应为钻凿锚杆孔和锚杆安装,对混凝土基础亦可在灌注后钻孔安装锚杆,安装完毕将孔灌入水泥砂浆。

④基座安装。

将基座套入地脚螺拴并用螺帽拧紧。

⑤钢柱及上侧拉锚绳安装。

将钢柱顺坡向上放置并使钢柱底部位于基座上,将上拉绳的挂环挂于钢柱顶端挂座上,将拉锚绳的另一端与对应的上拉锚杆环套连接并用绳卡暂时固定(设置中间加固和下拉锚绳时,同上拉锚绳一起安装或待上拉绳安装好后再安装均可);将钢柱缓慢抬起并对准基座,将钢柱底部插入基座中,最后插入连接螺杆并拧紧;通过上拉锚绳来按设计方位调整好钢柱的方位,拉紧上拉锚绳并用绳卡固定。

⑥侧拉锚杆的安装。

安装方法同上拉锚绳方法,但必须再上拉锚绳安装好后方可进行。

⑦格棚安装。

格棚铺挂再钢绳网的内侧,并应叠盖钢绳网上缘并折到网的外侧15cm,用扎丝固定到网上,格棚底部应沿斜坡向上敷设0.5m左右,为使下支撑绳与地面间不留缝隙,用一些石块将格棚底部压住,每张格棚间叠盖约10cm,用扎丝将格棚固定到网上,每平方米固定约4处。

⑧危石防护试验。

“防护网”拦截落石在黎钦线k14+200-+325地段进行试验,垂直水平高度45m的山顶上选8块三向近似相同质量约500—600kg 的岩石,逐个用人工撬滚落,落石速度快、腾跃、弹跳及冲击不偏不斜,正好落在“防护网”系统中。

落石速度=15.7m/s

腾跃=14.18m/s

弹跳:h1=0.4m h2=1.52m h3=1.08m

试验结果表明,危石碰在SNS柔性防护网上反弹最大块径0.331m3,重约8.3KN。设缓冲层容许量为17KN/m3,内摩擦角为35度,落石冲击缓冲速度VR=15.7m/s。石块单位容量为22 KN/m3,根据上述资料求出填土缓冲层厚度B与落石冲击力P。

⑨求填土缓冲层厚度B:

根据铁路工务技术手册《路基》(9-19)及(9-20)公式计算得:

Z=0.6(m)

安全系数一般取1.5。

B=1.5×Z=1.5*0.6=0.9

求冲击力P:

根据铁路工务技术手册《路基》(9-18)公式计算得:

P=343kg

由于设计的防护能级为500Ka>343Kpa,因此符合要求并且安全可靠。

采用“防护网”拦截危石有以下优点:不影响列车运行;采用拼装式施工,工艺简单,施工便捷,工期短;造价低,安装150m“防护网”只需投资60万元,修建150m得明洞需要投资150多万元,150m得拦石墙需要投资100多万元,节约投资一般左右;设计年限长,节省维修养护费用。

黎钦线我段管内线路崩坍落石病害,经过多年我段的努力整治,虽然取得了一定的效果,但整治速度比不上风化产生的速度,这就注定整治崩坍落石是一项长期而艰巨的工作,这就要求我们不断地努力。

3.2路堑边坡坍塌

3.2.1造成路堑边坡坍塌的主要成因

路堑边坡坍塌是在路堑边坡坡度陡于天然休止角(土体达到天然极限稳定平衡状态时,坡面与水平面的夹角叫做天然休止角或稳定安息角)时,由于其稳定性差,在坡面水或地下水作用下发生的一种变形形式,常发生于节理较发育、岩层较破碎、风化较严重的岩质路堑或土质路堑,这种病害在平常发展过程时间较长,开始时只是在路堑顶附近出现裂缝,并缓慢地逐渐扩大,扩大到一定程度时,在外界条件的影响下,突然顺边坡坍塌下来,在大坍塌之前,常有局部坍塌伴生,并能听到岩石的错动声音,大变形之后,还常有小的局部坍塌发生,每次坍塌都不按固定的面移动,但坍塌体下缘均位于临空面,一直坍塌到岩层或土层的稳定安息角为止; 黎钦线大部份修筑于群山间,由于修建标准低,使我段管内线路部分路段处在高堤深堑中,这部份线路的高堤深堑主要由灰质页岩、泥灰岩的岩石掺粘松土等组成,路堑边坡坡度大多大于天然休止角,稳定性差;因此一旦遭遇大雨或暴雨来袭时,山洪来势凶猛,极易发生路堑护坡坍塌灾害,造成线路断道,威胁行车安全;加上桂西北山区位于北方冷空气与南方暖湿气流交汇处,降雨量丰富;另外云贵高原边缘过度段地形起伏大,暖湿气流易沿坡面上升如遇冷空气及易造成强降雨,这些不利的外界因数条件,极易引起路堑边坡坍塌。

3.2.2历年来的水害发生路堑边坡坍塌情况

路堑边坡坍塌,在黎钦线我段管内线路上较为常见,据我段的统计,在每年雨季平均每月都有因雨水而引发的路堑边坡坍塌水害,只是程度大小不同而已,有些小坍塌面不大,数量也不多清理也容易,没有危及行车安全,有些大严重危及行车安全。

3.2.3路堑边坡坍塌的防治方法

为确保行车安全,最大限度的减少因自然灾害造成的损失,针对路堑边坡坍塌的病害,防治的主要办法是;一是刷坡,对不稳定的路堑边坡进行刷坡,刷坡侄自然坡和稳定的人工边坡;二是做好排水设施,所有流向路基范围内的地表水均应予以截排,防止水土流失;天沟至路堑堑顶的距离一般不小于10米;三是设置防护加固设备,对于边坡缓于1:1时采取铺草皮措施防止冲刷流泥,对于边坡陡于1:1时采取片石护坡或人字骨架护坡加固措施防止剥落或边坡局部坍塌,对于深路堑时采取片石或混凝土挡墙挡护措施防止边坡坍塌。

3.3轨道线路翻浆

3.3.1轨道线路翻浆产生的主要原因

轨道线路翻浆病害会使线路上部建筑难以保持正常的工作状态,诸如轨枕吊板、暗坑等线路病害相继产生,造成钢轨易变形,夹板易折断,道碴消耗大,轨道几何尺寸变化大,故使紧急补修工作增加,维修成本提高,线路养护增加困难,直接危及到行车安全;轨道线路翻浆主要有道床翻浆和基床翻浆两种。

道床翻浆主要是由于道床不洁,含土量超限以及道碴不硬造成的,由于黎钦线的道碴都是采用石灰岩,而石灰岩为软质岩,它的主要成份为碳酸钙,碳酸钙易打成粉末遇水成浆,水干就板结,若道床表层部分的道碴被列车碾压后形成碎屑或粉末,此时若道床不洁和排水不良,就造成道床翻浆。

基床翻浆主要是由于黎钦线大部份修筑于群山间,由于建于解放前,修建标准低,路基宽度先天不足,没有垫层道床直接铺设在软土上,在列车动力的反复冲击下,路基面的泥浆便被挤压上冒、翻出道床,造成基床翻浆。

3.3.2轨道线路翻浆的整治办法

轨道线路翻浆整治也比较复杂,针对道床翻浆采取的整治办法是:一是疏通排水、清筛道床;二是清挖掉翻浆的道床;三是彻底的更换道喳,由于黎钦线的道碴是采用普通石灰岩二级碴,容易被碾压形成碎屑或粉末,这些碳酸钙粉末水溶解形成浆,然后水干了就板结因此只能彻底的更换道喳才能使道床保持排水;四是在轨枕下铺垫大胶垫增加弹性。

对于基床翻浆采取的整治办法是:由于黎钦线路基宽度和道床厚度先天不足,只能根据实际情况采取办法,针对没有地下水影响的基床翻浆和风化石质基床翻浆,主要采用垫沙阻隔泥浆上冒;对于有地下水影响的基床翻浆,主要采用排水板封闭,阻隔地下水及泥浆上冒污染道床。

3.4曲线钢轨磨耗及轨枕小反

3.4.1曲线钢轨磨耗及轨枕小反产生的主要成因

黎钦线大部份修筑于群山间,或于山脚,或于山腰,地质地形条件复杂,铁路线路沿途群山环绕,小半径曲线多,线路上下行车速度相差悬殊,在小半径曲线轨道上钢轨发生磨耗和轨枕被切压,在我段管内线路上经常发生,尤其是在坡道大的线路上,钢轨发生磨损比较突出。

随着“增吨、加密、压点、提速”的工作思路的贯彻执行,重载列车的不断增加和运营线路上下行车速度相差悬殊,钢轨发生磨耗也非常快。钢轨发生磨耗,除与钢轨本身材质有着密切的关系外,还与机车车辆密切相关。经过对有关方面资料的调查和现场实际摸索,归纳小半径曲线轨道上钢轨发生磨耗的主要原因有;列车运量和轴重的增大是钢轨加剧磨损的主要原因;仅就黎钦线我段管内20处小半径曲线钢轨定点观测调查数据看,每季平均磨耗值约在5mm以上;轨底坡不当,极易产生钢轨磨耗及轨枕小反;轨距超限和轨距变化率超过规定值,加剧了钢轨侧面磨耗;曲线超高设置时,忽略了客货列车比重及上下行列车速度相差悬殊,所设置超高没能尽量适应货车速度,行车钢轨侧面磨耗;钢轨没能涂油,由于黎钦线坡度大且坡度长,机车爬坡困难涂油时有可能打飞轮,进一步造成钢轨伤损;其它如线路方向不圆顺,车辆摇摆及转向架各轴之间的相互作用力增大等都是造成钢轨磨耗的原因。

3.4.2近年来小半径曲线钢轨磨耗的状况

据我段的探伤工区调查统计,近年来我段管内半径小于600米的17个小半径曲线的钢轨磨耗较严重,曲线外轨(上股轨)侧磨,每季平均磨耗值约在5mm以上,曲线内轨(下股轨)波浪磨耗或压溃。由于钢轨磨耗后轨道几何尺寸诸如轨距、水平、三角坑、高低等项目较容易变化,再有就是曲线上股外侧尼龙挡肩容易损坏,胶垫被压溃、轨枕被切压、轨距杆折断等;每次轨检车检查不良处所的三、四级扣分80%均由小半径曲线钢轨磨耗所引起的。

3.4.3采取的防治措施及整治方法

对于黎钦线小半径曲线钢轨磨耗,我们采取了各种办法进行整治。

根据实际情况在小半径曲线上全部更换混凝土轨枕,其中部分换成钢钎维混凝土轨枕和带钢板的特种混凝土轨枕,防止轨枕被切压造成轨枕小反保证轨底坡。

在小半径曲线轨道上,争取逐步更换硬度较高的合金轨或全长淬火轨,同时在机车和车辆转向架上,应尽量减少几个主要部位间的空隙,最大限度地缩小车辆摇摆。

在小半径曲线轨道上,按外轨超高的不同,对内外股钢轨的轨底坡进行适当调整,使用带坡型的开发丝胶垫调整。内股钢轨轨底坡调整范围一般使外轨超高在0—75mm时,内股钢轨轨底坡为1∶40,外轨超高在80—125mm时,内股钢轨轨底坡为1∶17。

每年进行一次各次列车通过各处曲线速度的测定,并按上下行列车速度的大小来计算超高值,使选定的超高尽量满足货车速度又能满足客车未被平衡超高在《维规》第3•7•1条规定范围内。

强化对曲线的维修与保养,结合线路经常保养工作,重点是曲线轨距超限处所和轨距变化率的及时修整,使曲线轨距及轨距变化率经常保持在规定限度内,同时,对曲线正矢定时测量,每季至少一次。

对小半径曲线进行定期涂油,磨耗严重曲线采取增加涂油次数。

参考文献

[1]谢纫秋.路基工[M].北京:中国铁道出版社,2006.

[2]中华人民共和国铁道部.铁路路基大修维修规则[M].北京:中国铁道出版社,2000.

[3]中华人民共和国行业标准.铁路路基设计规范[M].北京:中国铁道出版社,2006.