【摘要】：以成都至蘭州鐵路某隧道洞口落石防護(hù)工程為背景,提出采用聚苯乙烯泡沫(EPS)輕質(zhì)混合土代替砂墊層作為明洞回填材料。為研究EPS輕質(zhì)土的耗能減振效果,采用動力有限元方法對落石沖擊過程進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明:與傳統(tǒng)的砂墊層相比,EPS輕質(zhì)土能夠有效減少明洞上方填土壓力,顯著降低落石沖擊力和襯砌動應(yīng)力;采用較小的墊層厚度即可取得很好的消能效果,是一種優(yōu)良的落石防護(hù)墊層材料。
【圖文】：

某隧道洞口落石防護(hù)工程，采用LS－DYNA對落石沖擊明洞過程進(jìn)行數(shù)值模擬，研究EPS輕質(zhì)土的耗能減震效果。1工程概況成(都)蘭(州)鐵路經(jīng)過四川西北部和甘肅南部的龍門山、岷江、秦嶺三大斷裂帶及岷江上游的高山深谷區(qū)，沿線地形海拔高差達(dá)4000多米，工程地質(zhì)條件具有“地形切割極為強(qiáng)烈、構(gòu)造條件極為復(fù)雜活躍、巖性條件極為軟弱破碎、汶川地震效應(yīng)極為顯著”的“四極”特點(diǎn)，及“高地殼應(yīng)力、高地震烈度和高地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險”的“三高”特征。全線共有隧道32座，其中受危巖落石影響較嚴(yán)重的有37座洞口，涉及22座隧道。圖1為成蘭鐵路某隧道出口縱斷面圖，仰坡坡度為40°～50°，表層為碎石土，，基巖為強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)千枚巖，離洞口高約50m的陡坎處有一危巖區(qū)(約200m3)，直接威脅洞口安全。2計算模型及參數(shù)2.1落石沖擊能量為合理設(shè)置防護(hù)結(jié)構(gòu)，首先應(yīng)確定落石的運(yùn)動參數(shù)［12］。本文采用ＲocFall軟件［13］進(jìn)行落石運(yùn)動特圖1隧道洞口縱斷面圖Fig.1Verticalsectionoftunnelportal性模擬，得到落石的沖擊速度和影響范圍。沖擊速度取落石在明暗分界線上的最大速度，影響范圍為落石終點(diǎn)位置與明暗分界線的距離，即明洞設(shè)防長度。經(jīng)過計算，最大沖擊速度為20m/s，影響范圍為10m。根據(jù)現(xiàn)場勘察，危巖區(qū)中最大一塊巖體高約3m，長2m，厚1m，方量為6m3，其他塊體較小，方量在0.1～1m3之間。大塊落石(等效直徑2.0m以上)沖擊力巨大，一般采用爆破清除，小塊落石(等效直徑0.2m以下)通過構(gòu)造緩沖層即可滿足要求，可不必進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算［4］，本文取落石的最大等效直徑為1m，且將其形狀簡化為球體，沖擊能量為12mv2=262kJ。2.2有限元模型為簡化計算模型，忽略仰坡和洞門結(jié)構(gòu)，選取10m長明洞段建立有限元模型?

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本文編號：2581804