【摘要】：本文依托國家自然基金項目(編號:51108488),以模型試驗、數(shù)值模擬為研究手段,研究了墊層密實度、落石質(zhì)量、落石下落高度、墊層厚度等因素變化下對落石沖擊的變化規(guī)律,獲得了墊層最優(yōu)厚度的取值,并以此為基礎(chǔ)研究了墊層不同加筋類型和不同加筋位置時動態(tài)土壓力的變化規(guī)律,對加筋墊層設(shè)置進行了優(yōu)化,為完善緩沖墊層優(yōu)化設(shè)置提供了依據(jù)。主要研究成果如下:(1)模型試驗結(jié)果顯示,墊層密實度對落石沖擊力影響顯著。密實度越大,落石沖擊力越大;落石質(zhì)量和下落高度的增加,落石沖擊力增加呈現(xiàn)線性增長趨勢。當(dāng)密實度從自然狀態(tài)到稍密狀態(tài)時落石沖擊力增加52.4%~70.6%,當(dāng)密實度從稍密狀態(tài)到密實狀態(tài)時,落石沖擊力增加10.2%~42.1%。證明了在設(shè)置緩沖墊層時,對墊層的碾壓會增加落石沖擊力,是不合理的,建議在緩沖墊層設(shè)計時采取自然狀態(tài)鋪裝。(2)模型試驗結(jié)果顯示,隨著墊層厚度的增加,落石沖擊力逐漸減小,當(dāng)墊層厚度增加到一定數(shù)值,落石沖擊力減小幅度小于因墊層厚度增加所增加的自重,則前一個墊層厚度就是此種情況下對應(yīng)的最優(yōu)墊層厚度。通過本次實驗獲得不同直徑落石對應(yīng)墊層的最優(yōu)厚度,為落石防護工程設(shè)計提供參考。(3)模型試驗結(jié)果顯示,在緩沖墊層材料中加筋時,抗沖擊能力有顯著提高�？箾_擊能力為:EPS泡沫加筋材料土工格柵加筋材料河砂材料。緩沖材料墊層中加入EPS泡沫材料后,最大土壓力相對單一河砂降低58.8%;加入土工格柵材料后,最大土壓力相對單一河砂降低5.4%。(4)模型試驗結(jié)果顯示,加筋位置不同時緩沖墊層抗攔截能力差異較大。抗沖擊能力隨加筋位置的不同從大至小依次為:墊層上部墊層中間墊層底部,即在墊層上部加筋時棚洞頂部動態(tài)土壓力最小,比單一砂墊層時減小58.7%,在此處加筋抗攔截效果最佳,建議工程中采用。(5)通過數(shù)值模擬結(jié)果顯示,采用橡膠代替等厚度砂墊層能有效降低棚洞結(jié)構(gòu)應(yīng)力和撓度。墊層為1m厚的砂時棚洞結(jié)構(gòu)應(yīng)力和撓度最大,墊層為1m厚的橡膠時棚洞結(jié)構(gòu)應(yīng)力和撓度最小。墊層為1m厚橡膠時,棚洞結(jié)構(gòu)應(yīng)力最大減小27.2%,撓度最大減小23.5%。建議在棚洞結(jié)構(gòu)應(yīng)力和撓度符合要求時,從安全和經(jīng)濟的角度考慮盡量采用橡膠來代替砂墊層。
【圖文】：

這些概念分別從不同角度上定義了巖石塊體各個時期的存在狀態(tài)。如危巖，是指高陡巖質(zhì)邊坡上，巖體本身的各種結(jié)構(gòu)面，在物理的、化學(xué)的、生物的外力作用下（如重力、地震、降水、植物生長、人工干擾）將原本為一個整體的巖石體分割成多個孤立的、穩(wěn)定性較差的小巖塊。落石則是重點突出巖塊崩落的運動特征，當(dāng)危巖因某種原因從原處位置脫離母巖，向下運動、碰撞、滾落即為落石事件。若落石事件造成人員的傷亡、財產(chǎn)的損失、環(huán)境的破壞、社會的負面影響，就形成了落石災(zāi)害。崩塌則可看作是大規(guī)模的落石事件，也意味著可能形成更大的崩塌災(zāi)害。為簡化處理，本文統(tǒng)一稱為落石，在某些分析條件與情境下，也使用危巖、塊石、滾石、崩塌等術(shù)語。在我國交通運輸建設(shè)發(fā)展過程中，中西部地區(qū)鐵路公路建設(shè)占了相當(dāng)大的比重，鑒于中西部地區(qū)尤其是川貴渝地區(qū)山高谷深、地質(zhì)條件復(fù)雜，大規(guī)模交通建設(shè)必然會帶來大范圍、多類型的巖土地質(zhì)災(zāi)害，如因展線需要而進行切坡造成的邊坡失穩(wěn)、崩塌、落石，公路鐵路隧道洞口的坍塌等災(zāi)害，如圖 1.1~1.2。其中，危巖、滑坡、泥石流作為山區(qū)三大自然災(zāi)害，已成為西部開發(fā)與交通建設(shè)大發(fā)展的重要制約因素。

這些概念分別從不同角度上定義了巖石塊體各個時期的存在狀態(tài)。如危巖，是指高陡巖質(zhì)邊坡上，巖體本身的各種結(jié)構(gòu)面，在物理的、化學(xué)的、生物的外力作用下（如重力、地震、降水、植物生長、人工干擾）將原本為一個整體的巖石體分割成多個孤立的、穩(wěn)定性較差的小巖塊。落石則是重點突出巖塊崩落的運動特征，當(dāng)危巖因某種原因從原處位置脫離母巖，向下運動、碰撞、滾落即為落石事件。若落石事件造成人員的傷亡、財產(chǎn)的損失、環(huán)境的破壞、社會的負面影響，就形成了落石災(zāi)害。崩塌則可看作是大規(guī)模的落石事件，也意味著可能形成更大的崩塌災(zāi)害。為簡化處理，，本文統(tǒng)一稱為落石，在某些分析條件與情境下，也使用危巖、塊石、滾石、崩塌等術(shù)語。在我國交通運輸建設(shè)發(fā)展過程中，中西部地區(qū)鐵路公路建設(shè)占了相當(dāng)大的比重，鑒于中西部地區(qū)尤其是川貴渝地區(qū)山高谷深、地質(zhì)條件復(fù)雜，大規(guī)模交通建設(shè)必然會帶來大范圍、多類型的巖土地質(zhì)災(zāi)害，如因展線需要而進行切坡造成的邊坡失穩(wěn)、崩塌、落石，公路鐵路隧道洞口的坍塌等災(zāi)害，如圖 1.1~1.2。其中，危巖、滑坡、泥石流作為山區(qū)三大自然災(zāi)害，已成為西部開發(fā)與交通建設(shè)大發(fā)展的重要制約因素。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U453.8

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄧力源;石少卿;汪敏;孫建虎;;廢舊輪胎在新型柔性攔石墻結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用與數(shù)值分析[J];后勤工程學(xué)院學(xué)報;2015年01期

2 郭江;王全才;張群利;郭紹平;吳清;;落石沖擊荷載下框架門式棚洞結(jié)構(gòu)優(yōu)化探討[J];水文地質(zhì)工程地質(zhì);2014年06期

3 張耀;年鑫哲;嚴(yán)東晉;孫傳懷;王浩舟;;水體防爆墻和混凝土防爆墻對爆炸沖擊波的消減效應(yīng)[J];振動與沖擊;2014年18期

4 郭紹平;王全才;吳清;張群利;;一種改進的落石沖擊力計算方法[J];山地學(xué)報;2014年03期

5 袁進科;裴向軍;;滾石沖擊對徹底關(guān)大橋墩柱的破壞模擬研究[J];公路;2014年02期

6 汪敏;石少卿;陽友奎;;新型柔性棚洞在落石沖擊作用下的試驗研究[J];土木工程學(xué)報;2013年09期

7 何思明;莊衛(wèi)林;張雄;吉隨旺;程強;;都汶公路徹底關(guān)大橋橋墩抗?jié)L石沖擊防護研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2013年S2期

8 伍臣宇;高峰;;地震區(qū)棚洞合理結(jié)構(gòu)形式的研究[J];重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年01期

9 王東坡;何思明;李新坡;向波;;沖擊荷載下EPS墊層棚洞耗能減震作用研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版);2012年06期

10 王林峰;唐紅梅;陳洪凱;;消能棚洞的落石沖擊計算及消能效果研究[J];中國鐵道科學(xué);2012年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 葉四橋;唐紅梅;祝輝;;危巖落石威脅區(qū)域預(yù)測[A];第二屆全國巖土與工程學(xué)術(shù)大會論文集（上冊）[C];2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孟一;沖擊荷載作用下鋼筋混凝土梁的試驗及數(shù)值模擬研究[D];湖南大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周繼云;基于LS-DYNA的新型棚洞板耗能減震分析[D];華中科技大學(xué);2011年

本文編號：2562049