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原文传递危岩落石与土体的相互作用研究

论文题名：	危岩落石与土体的相互作用研究
关键词：	危岩落石;缓冲土层;冲击力;相互作用
摘要：	在我国，危岩落石灾害在陡峭的山区发生频繁，经常造成道路交通阻断甚至交通事故，给公路和铁路的建设及运营造成了重大影响，也给山区人民带来了极大的人员伤亡和财产损失。落石触地冲击作用是在落石危害范围内设计棚洞、明洞和被动防护结构的主要依据。然而当前缓冲土层拦截落石的效果并不理想，人员伤亡事件时有发生。因此，开展落石对缓冲土层冲击响应的研究，具有重要的现实意义。　　本文分析了落石形成的地质条件、诱发落石灾害的因素与落石的运动模式。总结了以往关于危岩落石撞击的研究成果，并且基于简化模型，结合有限元分析软件ABAQUS，模拟了不同重量与高度的落石对不同厚度缓冲土层的冲击情况。通过计算出的冲击力数据，找出了相关因素对落石冲击力影响的规律，研究了落石冲击力的传播和土层的缓冲机理，并提出了更加符合实际的冲击力计算方法。将新算法与现行冲击力计算方法进行比较，验证了实用性。　　此外，模拟了落石的碰撞弹跳运动，分析了落石碰撞后的下陷及弹跳过程。并分别以土体黏聚力、土体弹性模量与土体厚度为变量，分析其对落石陷入土层深度、弹跳高度以及冲击力的影响，得到其与落石下陷深度、弹跳情况及冲击力的关系。分析可知，土体黏聚力增大，则落石陷入土体的深度呈指数式衰减趋势，而反弹高度却线性增大;土体弹性模量增大，则落石陷入土体的深度随之线性减小，反弹高度也指数式衰减;土体厚度对落石的下陷深度影响不大，而与落石反弹高度呈倒数式相关。综上，落石的反弹高度受土体的黏聚力、弹性模量与厚度的影响较大，而落石下陷深度受土体黏聚力的影响较大。此外，土体的黏聚力和弹性模量都会对落石冲击力产生影响。随着黏聚力增大，落石冲击力也线性增大;弹性模量增大，落石冲击力随之指数式增大。　　由于黏聚力和土体厚度对落石弹跳的影响更大，所以在铺设缓冲土层时，土体的黏聚力不宜过大，土体厚度不宜太小，合理的土体厚度值仍需根据现场需要确定。
作者：	牛立飞
专业：	道路与铁道工程
导师：	曹新文
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文