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铁路隧道洞口装配式防危岩落石结构性能研究
| 论文题名： | 铁路隧道洞口装配式防危岩落石结构性能研究 |
| 关键词： | 铁路隧道洞口;危岩落石;运动轨迹;装配式防护结构 |
| 摘要： | 随着铁路大规模的建设，部分隧道不可避免会穿越高陡山脊，导致隧道洞口危岩落石问题日益突出。由于隧道洞口危岩落石具有随机性和突发性且难以预测，严重危及列车运行安全，针对既有铁路隧道洞口制定行之有效、简便易行的整治措施一直是中外学者研究的重点，由于现有的防护措施不能很好地兼具防护能力和施工适应性等问题，本文针对既有铁路隧道洞口危岩落石灾害提出了一种装配式防护结构措施。主要研究内容和成果如下： （1）对国内外铁路危岩落石运动轨迹特征以及防护措施相关资料进行了查阅，掌握了铁路隧道洞口危岩落石以及防护措施研究现状。 （2）对铁路隧道洞口危岩落石类型以及形成机理进行了分析，影响危岩落石稳定性的主要因素有地形地貌、地质构造、地层岩性等内部因素及降雨入渗、冷热交替以及地震等内外部因素。 （3）利用能量守恒定律，推导得出了危岩落石滑移阶段、弹跳阶段以及滚动阶段理论运动轨迹方程，为理论计算运动轨迹提供了参考。借助于落石轨迹分析软件，建立落石轨迹分析模型，分析了铁路隧道洞口坡度、恢复系数、落石体积等因素对危岩落石冲击速度、弹跳高度以及冲击能量的影响。分析表明，随着坡度的增大，碰撞后落石冲击速度、高度逐渐增大，冲击能量增大；随着恢复系数的增大，碰撞后落石冲击速度、高度以及能量逐渐增大；随着落石体积的增大，落石冲击速度、高度以及能量逐渐增大。 （4）提出了铁路隧道洞口装配式防护结构形式以及连接方式等关键设计参数，采用动力学分析软件建立了危岩落石-防护结构三维动力学计算模型，开展了隧道洞口装配式防护结构动力响应分析，分析结果表明：采用300mm×110mm×8mm、381mm×140mm×8mm、400mm×150mm×8mm三种压型板时，可以抵御500kJ以上落石的冲击作用。 （5）建立了flac3d-pfc3d连续-非连续数值模型，模拟落石从山顶滚落后沿轨迹滚落至压型板防护结构上的全过程响应特征，获得了结构受力和变形变化规律。分析表明，落石从山顶滚落后，沿着轨迹滚落至压型板防护结构上，结构受力和变形较小，承载力满足要求。 |
| 作者： | 曾君建 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 付兵先 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国铁道科学研究院 |
| 学位年度： | 2023 |
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