落石冲击旁山填方路基边坡破坏数值模拟

落石灾害造成山区中低等级公路路基滑塌灾害十分普遍,造成交通堵塞及大量的经济损失,甚至人员伤亡。以旁山沥青路面填方路基边坡为原型,采用显式动力学程序LSDYNA,研究了不同下落高度及入射角度的落石冲击作用下路基边坡的力学响应,揭示了落石冲击力和路基边坡的变形、能量转化与落石高度和入射角度的相关性。落石冲击力与入射角负相关,入射角为45°时路基变形最大。路肩位移、路基路面变形与下落高度正相关。路面结构对路基的保护作用与下落高度呈正相关。落石高度的变化主要影响路基路面变形,入射角的变化主要改变土体力学响应范围。研究成果可为路基边坡的落石灾害防护设计提供参考。     

山区桥墩抗滚石冲击的双腔椭圆偏心包裹结构研究

山区桥梁墩柱因刚性大而抗冲击效果差,常被滚石冲击损毁,但目前还缺乏有效防治措施。为此,在科学解析滚石对桥墩的弹塑性冲击破坏机理的前提下,基于耗能减震理论提出了一种充填泡沫铝的双腔椭圆偏心桥墩包裹抗冲击结构。继而综合MTS试验数据,采用动力有限元技术对滚石冲击下桥墩防护新结构的动力响应进行计算和分析,并优化结构设计。结果表明：定向椭圆偏心包裹泡沫铝层可显著延长冲击历时,降低冲击荷载,其结构形式经济高效;包裹层厚度适当增加有利于控制墩柱对冲击的动力响应,但过厚也会因结构整体性增大而弱化甚至降低防护效果;双腔充填的\     

不同结构类型棚洞的抗冲击性能研究

借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟棚洞结构在落石冲击荷载下的动力响应过程,通过分析比较5类棚洞结构的受力与变形的特征,研究不同结构类型的抗冲击性能。研究表明:不同结构类型棚洞在同等冲击作用下会有不同的动力响应,全拱式和半拱式棚洞的抗冲击性能比门式有优势,斜柱式比直柱式抗冲击性能好;门式和半拱式棚洞的柱体顶部内侧与顶板交接处,全拱式棚洞的拱柱底部是最大等效应力的集中部位,实际工程中可采取局部加强措施,保证结构的安全性。     

露天矿滚石灾害分析及控制

滚石灾害是露天矿山经常出现的地质灾害,因其突发性和不确定性,无法对其进行主动和有效的防护。以某露天矿为研究对象,把露天边坡稳定性和滚石灾害研究结合起来,形成一个完整的从滚石灾害区域辨识、滚石灾害模拟到滚石灾害防治的灾害预警防治系统。采用软件模拟的方法对滚石灾害的分布区域以及滚石落点的时空分布进行深入研究。首先采用模拟软件对露天坑的14个地质剖面进行边坡稳定性分析,根据模拟结果圈定矿山的边坡滚石的多发区域,并采用模拟软件对滚石进行模拟,获取滚石的运动路径、滚石落点和滚石速度的统计规律,进而提出了有针对性的滚石灾害防治措施,以减少灾害对矿山生产和施工人员人身安全的威胁。     

滚石冲击荷载作用下土体屈服特性研究

 滚石冲击压力是滚石防护结构设计的重要参数,当不考虑被冲击材料的弹塑性特性时,获得的冲击压力非常大,几乎不能用于工程设计。而实际岩土材料均为弹塑性体,在滚石冲击压力下,会产生很大的塑性变形,为此,必须研究土体的初始屈服压力作为判断土体是否开始进入屈服的条件。以Hertz接触力学为基础,假设土体服从莫尔–库仑屈服准则,研究土体在滚石冲击荷载作用下的初始屈服压力和初始屈服冲击速度。研究结果表明：土体初始屈服冲击速度非常小,其中黏聚力对其有较大影响,而内摩擦角对其影响相对较小。     

滚石冲击闭孔泡沫铝夹芯板耗能缓冲机理研究

在棚洞顶部铺设一定厚度砂土垫层可起到有效的耗能缓冲作用,不同厚度的砂土垫层耗能缓冲效果差异较大,如何量化砂土垫层厚度成为棚洞结构设计的关键问题之一。以实际棚洞结构为原型,采用动力有限元对滚石冲击砂土垫层进行数值仿真计算,分析不同冲击能量下多组砂土垫层厚度组合的动力响应及耗能缓冲机理。结果表明：低冲击能量下,改变砂土垫层厚度对滚石冲击力影响不大,而高冲击能量下,不同厚度砂土垫层的吸能减震效果有显著差异;增大砂土垫层厚度可有效的减弱滚石冲击对棚洞钢筋混凝土顶板造成的变形影响,但同时会增加结构自重,通过计算,可以得到最优化的垫层厚度,兼顾经济合理性和结构可靠性。研究成果将为滚石多发区棚洞结构砂土垫层的设计提供理论依据。     

露天矿滚石灾害分析及控制

滚石灾害是露天矿山经常出现的地质灾害,因其突发性和不确定性,无法对其进行主动和有效的防护。本文以某露天矿为研究对象,把露天边坡稳定性和滚石灾害研究结合起来,形成一个完整的从滚石灾害区域辨识、滚石灾害模拟到滚石灾害防治的灾害预警防治系统。采用软件模拟的方法对滚石灾害的分布区域以及滚石落点的时空分布进行了深入的研究。首先采用模拟软件对露天坑的14个地质剖面进行边坡稳定性分析,根据模拟结果圈定了矿山的边坡滚石的多发区域,并采用模拟软件对滚石进行模拟,获取了滚石的运动路径、滚石落点和滚石速度的统计规律,进而提出了有针对性的滚石灾害防止措施,以减少灾害对矿山生产和施工人员人身安全的威胁。     

滚石坡面法向冲击动力响应特性研究

滚石灾害是5·12地震诱发的主要次生山地灾害之一,因具有随机和不可预见性,成为灾后重建中地质灾害防治的难点.滚石防治的核心问题是解析滚石对坡面的冲击响应,由于冲击过程历时短、变形大和能量转换复杂,通过传统理论分析方法分析较为困难.为此,以Hertz理论为基础,考虑坡体的弹塑性特性,模型化滚石冲击为自由落体冲击的半无限体...     

南芬露天铁矿采场下盘滚石防护数值模拟计算

为了探究防治滚石的最佳耦合防护措施, 以南芬露天铁矿为依托, 采用恢复系数方法计算滚石动能; 然后运用rockfall数值计算程序, 对设置不同高度挡土墙时滚石运动轨迹、弹跳高度和总动能进行数值计算, 以此为依据探究耦合防护措施对滚石的停积规律。结合现场情况, 在478和310平台上设置7.5 m挡土墙、274平台609 m处设置5.25 m的防护网能较安全经济地防治滚石。为其他类似工程边坡滚石的安全防护奠定了理论基础。     

埋地管道在落石冲击作用下的数值模拟

采用刚体离散单元法进行数值模拟,对落石垂直冲击管道正上方时的管道受力特性进行了分析,得出在冲击荷载作用下土体竖向应力在管道表面集中且向两侧速减,同时管体形变为不规则的椭圆体,以及冲击过程是瞬间过程的结论,并得出可以通过加大管道埋深的办法来保护管道。