落石沖擊路基邊坡滑塌機(jī)制模擬.pdf

1、隨著西部大開發(fā)的大力推進(jìn)，我國山區(qū)公路建設(shè)發(fā)展迅速。山區(qū)公路落石災(zāi)害頻發(fā)，已成為公路路基塌方的主要影響因素之一，嚴(yán)重影響交通通暢，甚至造成巨大的人員傷亡。結(jié)合落石沖擊理論及公路路基設(shè)計(jì)特征，本文采用基于有限元理論的LS-DYNA顯式動(dòng)力分析方法，模擬研究了不同的落石沖擊特征、不同路基及路面結(jié)構(gòu)特征條件下落石沖擊路基邊坡變形破壞特征及力學(xué)機(jī)制。討論了落石尺寸、下落高度及入射角等落石因素、基巖坡率及填土厚度等路基結(jié)構(gòu)因素和混凝土及瀝青等路面

2、結(jié)構(gòu)因素對(duì)落石沖擊路基邊坡變形破壞的影響規(guī)律。主要有以下研究工作及成果：
　?、偻ㄟ^數(shù)值模擬落石跌落試驗(yàn)得出落石最大沖擊力，并與當(dāng)前落石沖擊力理論計(jì)算方法比較，討論主流沖擊力計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)。并通過引用落石跌落試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，驗(yàn)證了采用LS-DYNA模擬落石沖擊路基的可行性。
　　②針對(duì)落石沖擊位置、高度、尺寸和入射角度等變量，模擬研究落石沖擊半填半挖式路基邊坡的力學(xué)響應(yīng)。通過對(duì)沖擊影響范圍、變形特征和能量變化等計(jì)算結(jié)果分析，

3、揭示了落石特征對(duì)路基沖擊破壞的影響規(guī)律。沖擊能量相同時(shí)，落石尺寸變化對(duì)路基表層變形程度有較大影響，而高度變化對(duì)路基變形范圍及深度影響明顯；沖擊位置主要影響路基破壞位置及破壞范圍；入射角度主要影響路基表層土體變形大小。歸納不同沖擊作用下的路基邊坡滑塌機(jī)制。
　　③針對(duì)半填半挖式路基邊坡中不同的基巖坡率和填土厚度，模擬研究了在相同的落石沖擊下具有不同的基巖坡率及填土厚度的路基邊坡沖擊力學(xué)響應(yīng)規(guī)律?；鶐r邊坡越緩，路基邊坡整體能量耗散越大

4、。填土較厚，落石易發(fā)生完全非彈性碰撞；填土較薄，落石有發(fā)生非完全彈性碰撞的趨勢。根據(jù)具體公路選線地理及人文環(huán)境確定路基基巖坡率和填土厚度，以改善落石回彈方式。分析挖填形態(tài)改變對(duì)路基邊坡滑塌機(jī)制的影響。
　?、苣M研究了低等級(jí)公路設(shè)計(jì)常用的三種路面材料（水泥混凝土、瀝青混凝土和碎（礫）石路面）在落石沖擊路基邊坡變形破壞的影響。發(fā)現(xiàn)：水泥混凝土路面抗沖擊性能最好，但在落石沖擊作用下填土臨空面的穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致靠近臨空面的路面懸空，且填