随着我国经济的发展，对油气资源的需求将越来越大，管道运输这种具有一次性投资少、运输成本低、安全性高、利于环保、适合长距离运输等优点的运输方式必将迎来更大规模的发展。我国是一个多山的国家，很多管道工程需要穿越地质条件复杂的山区，这些地区发育有众多的地质灾害，如滑坡、危岩崩塌、泥石流等，而输气管道多为浅埋薄壁钢管，埋深约0.8~2.5m，自身抵抗能力较差，易受地质灾害影响。以忠县-武汉输气管道为例，从2004年到现在近4年的运营期间，已发生多次危岩失稳坠落事件，对该管道的安全运行构成了严重威胁。 危岩失稳后是否会对输气管道造成损害，损害程度如何，这是对危岩采取治理措施前，应首先明确的问题。准确地预判崩塌落石与输气管道的相互关系，可以有的放矢地采取相对应的防治措施，为治理决策提供依据，可以避免盲目治理所造成的不必要的浪费和因防治措施布设不到位而不能有效地保护管道等问题。 对于危岩崩塌落石运动的问题，由于影响落石运动的因素多样，主次各异，导致关于落石运动的探讨远落后于落石治理的研究，以往多是采用经验类比的方法和数值模拟方法·本文尝试用理论计算、现场试验和模拟重现三种方法对输气管道沿线石马岭危岩崩塌落石运动进行研究。研究中，以现场试验为主要手段，通过理论计算和模拟重现，进行对照比较，分析石马岭危岩落石运动轨迹及其影响因素。 本论文主要完成的工作包括，分析石马岭危岩形成条件和落石在斜坡上运动的影响因素；利用牛顿力学和能量守恒原理计算落石在石马岭斜坡上运动的速度、跳跃高度及能量：利用正交试验原理设计现场落石试验，观察记录落石在坡面的停留状况、运动状态、运动时间和破碎情况，并计算落石实际的运动速度和携带的能量，分析落石运动影响因素的主次，给出最佳试验条件；利用模拟重现来对比理论计算和现场试验；提出针对石马岭危岩防治的措施。研究主要获得如下几点认识： 1.输油气管道在我国必有进一步的大发展，将会遇到越来越多，越来越突出的山区管道沿线地质灾害问题；落石是危害山区管道的主要地质灾害之一，针对输气管道沿线崩塌落石运动的研究有重要的理论和实际意义，而且有较大的研究发展空间. 2.影响危岩体形成和落石在斜坡运动的因素多种多样。危岩形成的条件分为内因和外因，主要包括地层岩性、结构与构造、地形地貌、水文地质条件、气候条件、风化侵蚀、坡面植被、地震作用和人为扰动等；影响落石在坡面运动的主要因素有坡高、坡形、坡面覆盖层等，落石自身的形状、质量和强度等也有一定的影响。 3.石马岭危岩属于小型危岩，其危害对象工程等级为一级，危害程度为重大级，危害性和环境影响为Ⅰ类。 4.按照牛顿力学和能量守恒原理，取质量为20kg岩块，计算出石马岭危岩崩塌块体在到达斜坡N点(坡面拦截网位置)时运动状态为跳跃运动，其跳跃高度为0.35m，运动速度为12.27m/s，能量为1806.64J；落石运动到输气管道所在的S点位置时运动状态为跳跃，落石跳跃高度为2.77m，运动速度为15.52m/s，能量为2430.00J。 5.利用正交试验在处理试验数据时的优势，在石马岭危岩斜坡设计了现场落石试验，分别观察记录落石在斜坡上各坡段的运动状态、落石在坡面的停留位置、落石运动的时间和落石的碰撞破坏情况，并根据现场162块落石试验统计结果判断出影响石马岭危岩崩塌落石运动各因素的主次顺序，测得落石在N点(坡面拦截网位置)的运动状态为跳跃和滚动并存，跳跃运动的跳跃高度平均值为1.50m，运动速度为9.53m/s，能量为1089.85J。 6.在石马岭危岩崩落岩块与试验岩块大小相近的情况下，有97％的岩块能自然停留在坡面或是被设置在N点处2m高的拦截网拦截而停留在N点以上。缓坡、覆盖层和坡面平台对落石运动有明显的阻滞作用，落石到达N点的能量只有自由落体运动状态所具有能量的16.5％～53.1％，平均为28.5％，这可以作为落石防护设计的重要参考。 7.落石在石马岭试验场地类似的斜坡上运动时，运动状态以跳跃运动为主，在有覆盖层的坡段会局部发生滚动和滑动运动，并且落石在运动过程中有72％左右的落石会因与坡面碰撞而发生破碎，破碎后落石携带的能量将大幅减小。 8.石马岭危岩发生崩塌后，落石在斜坡上运动，其平均加速度与许多因素有关，其中坡面状况(包括坡角以及与坡表覆盖层)、落石形状、落石质量是3个重要的影响因素。正交试验分析表明，这3个因素中坡面状况是最主要因素，落石本身的形状是次要因素，落石质量是摈弃因素。当落石试验组合按A1B2C2因素水平组合时，即坡面状况为坡度55°，枯树枝叶覆盖层，岩块形状为薄片状，岩块质量在16≤m<23kg时试验岩块的加速度最大，坡面对落石运动的阻滞作用最小；当落石试验条件是A2B1C2水平组合时，即坡面状况为坡度29°，基岩裸露，岩块形状为长条状，岩块质量在16≤m<23kg时试验岩块的加速度最小，坡面对落石运动的阻滞作用最大。 9.对石马岭危岩崩塌落石运动模拟重现的结果与理论计算值相接近，比现场试验值较大，即以理论计算和模拟重现结论作为设计参考是偏安全的。