【摘要】：本文依托國(guó)家自然基金項(xiàng)目(編號(hào):51108488),以模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬為研究手段,研究了墊層密實(shí)度、落石質(zhì)量、落石下落高度、墊層厚度等因素變化下對(duì)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(shí)動(dòng)態(tài)土壓力的變化規(guī)律,對(duì)加筋墊層設(shè)置進(jìn)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(yàn)結(jié)果顯示,墊層密實(shí)度對(duì)落石沖擊力影響顯著。密實(shí)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(zhǎng)趨勢(shì)。當(dāng)密實(shí)度從自然狀態(tài)到稍密狀態(tài)時(shí)落石沖擊力增加52.4%~70.6%,當(dāng)密實(shí)度從稍密狀態(tài)到密實(shí)狀態(tài)時(shí),落石沖擊力增加10.2%~42.1%。證明了在設(shè)置緩沖墊層時(shí),對(duì)墊層的碾壓會(huì)增加落石沖擊力,是不合理的,建議在緩沖墊層設(shè)計(jì)時(shí)采取自然狀態(tài)鋪裝。(2)模型試驗(yàn)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(gè)墊層厚度就是此種情況下對(duì)應(yīng)的最優(yōu)墊層厚度。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)獲得不同直徑落石對(duì)應(yīng)墊層的最優(yōu)厚度,為落石防護(hù)工程設(shè)計(jì)提供參考。(3)模型試驗(yàn)結(jié)果顯示,在緩沖墊層材料中加筋時(shí),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(duì)單一河砂降低58.8%;加入土工格柵材料后,最大土壓力相對(duì)單一河砂降低5.4%。(4)模型試驗(yàn)結(jié)果顯示,加筋位置不同時(shí)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(shí)棚洞頂部動(dòng)態(tài)土壓力最小,比單一砂墊層時(shí)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(guò)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(shí)棚洞結(jié)構(gòu)應(yīng)力和撓度最大,墊層為1m厚的橡膠時(shí)棚洞結(jié)構(gòu)應(yīng)力和撓度最小。墊層為1m厚橡膠時(shí),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(shí),從安全和經(jīng)濟(jì)的角度考慮盡量采用橡膠來(lái)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(gè)時(shí)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(zhǎng)、人工干擾）將原本為一個(gè)整體的巖石體分割成多個(gè)孤立的、穩(wěn)定性較差的小巖塊。落石則是重點(diǎn)突出巖塊崩落的運(yùn)動(dòng)特征，當(dāng)危巖因某種原因從原處位置脫離母巖，向下運(yùn)動(dòng)、碰撞、滾落即為落石事件。若落石事件造成人員的傷亡、財(cái)產(chǎn)的損失、環(huán)境的破壞、社會(huì)的負(fù)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(jiǎn)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(yǔ)。在我國(guó)交通運(yùn)輸建設(shè)發(fā)展過(guò)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(huì)帶來(lái)大范圍、多類型的巖土地質(zhì)災(zāi)害，如因展線需要而進(jìn)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(gè)時(shí)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(zhǎng)、人工干擾）將原本為一個(gè)整體的巖石體分割成多個(gè)孤立的、穩(wěn)定性較差的小巖塊。落石則是重點(diǎn)突出巖塊崩落的運(yùn)動(dòng)特征，當(dāng)危巖因某種原因從原處位置脫離母巖，向下運(yùn)動(dòng)、碰撞、滾落即為落石事件。若落石事件造成人員的傷亡、財(cái)產(chǎn)的損失、環(huán)境的破壞、社會(huì)的負(fù)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(jiǎn)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(yǔ)。在我國(guó)交通運(yùn)輸建設(shè)發(fā)展過(guò)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(huì)帶來(lái)大范圍、多類型的巖土地質(zhì)災(zāi)害，如因展線需要而進(jìn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U453.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2562049