本文關(guān)鍵詞：落石沖擊路基邊坡滑塌機(jī)制模擬

  更多相關(guān)文章： 落石沖擊 路基 邊坡 動(dòng)力響應(yīng) LS-DYNA

【摘要】：隨著西部大開(kāi)發(fā)的大力推進(jìn),我國(guó)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:(1)通過(guò)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(guò)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(guò)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,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。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(shì)。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。(4)模擬研究了低等級(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,且填土-基巖界面的穩(wěn)定性較差;瀝青混凝土路面與路基協(xié)調(diào)變形和能量耗散性能最優(yōu);而碎(礫)石路面的路基變形較大,難以起到到保護(hù)路基沖擊破壞的效果。
【關(guān)鍵詞】：落石沖擊 路基 邊坡 動(dòng)力響應(yīng) LS-DYNA
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U418.55
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-13
• 1 緒論13-21
• 1.1 選題工程背景及研究意義13-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀綜述15-18
• 1.2.1 落石沖擊研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 路基動(dòng)力沖擊研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線18-21
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.3.2 技術(shù)路線19-21
• 2 LS-DYNA動(dòng)力分析應(yīng)用及落石沖擊校驗(yàn)21-37
• 2.1 LS-DYNA簡(jiǎn)介21-25
• 2.1.1 LS-DYNA程序算法簡(jiǎn)介22-23
• 2.1.2 LS-DYNA建模相關(guān)設(shè)置流程23-24
• 2.1.3 當(dāng)前應(yīng)用情況24-25
• 2.2 落石沖擊力計(jì)算方法比較25-29
• 2.3 LS-DYNA程序數(shù)值模擬落石沖擊力計(jì)算29-36
• 2.3.1 建立落石跌落模型29-32
• 2.3.2 數(shù)值模擬及理論公式結(jié)果的比對(duì)32-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 3 落石沖擊特征對(duì)路基邊坡的穩(wěn)定性影響規(guī)律37-83
• 3.1 LS-DYNA模型建立及設(shè)置概述37-41
• 3.1.1 幾何模型計(jì)算方案38-39
• 3.1.2 模型本構(gòu)及相關(guān)計(jì)算設(shè)置39-41
• 3.2 沖擊位置的影響41-50
• 3.2.1 路基土體應(yīng)變分析42-44
• 3.2.2 路基變形對(duì)比44-45
• 3.2.3 應(yīng)力變化分析45-47
• 3.2.4 能量變化分析47-50
• 3.3 落石高度的影響50-61
• 3.3.1 路基土體應(yīng)變分析51-53
• 3.3.2 路基變形對(duì)比53-56
• 3.3.3 應(yīng)力變化分析56-58
• 3.3.4 能量變化分析58-61
• 3.4 落石大小的影響61-70
• 3.4.1 路基土體應(yīng)變分析62-64
• 3.4.2 路基變形對(duì)比64-65
• 3.4.3 應(yīng)力變化分析65-67
• 3.4.4 能量變化分析67-70
• 3.5 入射角度的影響70-79
• 3.5.1 路基土體應(yīng)變分析71-73
• 3.5.2 路基變形對(duì)比73-75
• 3.5.3 應(yīng)力變化分析75-76
• 3.5.4 能量變化分析76-79
• 3.6 落石影響下的路基滑塌機(jī)制概化79-81
• 3.7 本章小結(jié)81-83
• 4 基巖坡率及填土厚度對(duì)落石沖擊路基邊坡的影響規(guī)律83-107
• 4.1 計(jì)算方案選擇83-85
• 4.2 基巖邊坡坡率的影響85-94
• 4.2.1 土體應(yīng)變分析86-87
• 4.2.2 路基變形對(duì)比87-90
• 4.2.3 應(yīng)力變化分析90-91
• 4.2.4 能量變化分析91-94
• 4.3 填土厚度的影響94-103
• 4.3.1 土體應(yīng)變分析95-96
• 4.3.2 路基變形對(duì)比96-97
• 4.3.3 應(yīng)力變化分析97-99
• 4.3.4 能量變化分析99-103
• 4.4 改變填挖形態(tài)對(duì)滑塌機(jī)制的影響103-105
• 4.5 本章小結(jié)105-107
• 5 路面材料對(duì)落石沖擊路基邊坡的穩(wěn)定性影響規(guī)律107-121
• 5.1 路面簡(jiǎn)述107-109
• 5.1.1 路面材料分類(lèi)107-108
• 5.1.2 一般路面結(jié)構(gòu)108-109
• 5.2 計(jì)算方案選擇109-111
• 5.2.1 模型建立109
• 5.2.2 材料參數(shù)設(shè)置109-111
• 5.3 模擬結(jié)果111-120
• 5.3.1 應(yīng)變結(jié)果分析111-112
• 5.3.2 路面及路基變形分析112-114
• 5.3.3 應(yīng)力變化分析114-117
• 5.3.4 能量變化分析117-120
• 5.4 本章小結(jié)120-121
• 6 結(jié)論與展望121-125
• 6.1 全文總結(jié)121-123
• 6.2 研究展望123-125
• 致謝125-127
• 參考文獻(xiàn)127-131
• 附錄131
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間撰寫(xiě)的論文目錄131
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利131
• C. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加科研項(xiàng)目131

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