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下穿隧道边坡危岩崩塌滚石运动机理及安全防护
| 论文题名： | 下穿隧道边坡危岩崩塌滚石运动机理及安全防护 |
| 关键词： | 下穿隧道;边坡危岩崩塌;滚石冲击;明洞结构;安全防护 |
| 摘要： | 铁路与公路隧道在西南山区的交通建设中极为常见，是交通建设的关键，由于山区地形条件的制约，隧道连续穿山施工现象较为普遍，导致道进出洞口地段常为地形险峻、岩体破碎、危岩出露的高陡边坡地段，修建明洞结构是保证交通安全的必要手段。受到岩石风化、地震、强降雨等自然因素的影响，坡顶的危岩一旦垮塌，将对隧道明洞段造成直接冲击，严重时将导致明洞结构断裂、垮塌，对公路及铁路交通运输安全造成巨大威胁。因此，充分分析边坡滚石的运动模式、运动机理与规律，了解滚石对明洞结构的冲击特性，可为明洞段滚石的防护提供有力理论借鉴，具有重要研究意义。 本文以西南山区铁路隧道为依托，通过理论分析、模型试验与数值计算等方法，研究滚石运动模式、运动机理及其对下方明洞结构的冲击影响，并结合工程实际进行滚石运动轨迹的模拟，为滚石防护设计提供参考依据。 首先，将滚石冲击洞口模式进行划分，分析不同运动模式的成因，并进行冲击能量与破坏性对比，便于根据不同滚石冲击模式进行针对性的工程防护。 其次，研制下穿隧道边坡危岩崩塌运动机理模型试验系统。根据不同滚石冲击运动模式建立力学模型并进行理论分析，掌握滚石运动规律;进行竖直坠落型、滑移滚动型与碰撞弹跳型冲击运动模型试验，分析明洞结构冲击速度恢复系数变化规律，研究质量与形状的变化对滚石滑移滚动运动特性的影响，并得出不同冲击模式对明洞结构的冲击破坏影响规律。 再次，将试验结果与工程实际结合，建立基于可拓法的滚石冲击明洞风险评价模型，并对现场六组危岩的冲击风险进行评定，为滚石防护提供参考。 最后，根据现场冲击风险性较高的三条轨迹剖面，建立数值分析模型，进行18种工况的滚石运动轨迹计算，分析滚石质量、崩塌位置与坡面特性对滚石冲击明洞的速度、能量与冲击高度等参数的影响;根据计算结果进行滚石被动防护网的布设位置、范围、高度与冲击能级的设计，并验算防护效果，结果表明，被动防护网的布设可有效防止滚石崩塌对明洞结构的冲击，为降低施工风险，保证交通安全提供有力保障。 |
| 作者： | 王庆瀚 |
| 专业： | 建筑与土木工程（岩土工程） |
| 导师： | 李术才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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