基于弹塑性理论的落石碰撞恢复系数和峰值冲击力研究
基于离散元方法斜碰落石冲击力的数值研究
基于离散元方法斜碰落石冲击力的数值研究随着城市建设的不断发展，道路、桥梁等基础设施的安全性问题也日益受到关注。
而在这其中，斜碰落石冲击力的研究在确保交通安全方面起到了关键作用。
本文将使用离散元方法，对斜碰落石冲击力进行数值研究，并提供详细的分析和结果，以期得出准确的结论。
首先，我们将简要介绍离散元方法的原理和应用。
离散元方法是一种基于颗粒动力学原理的数值模拟方法，能够模拟颗粒间的相互作用力和碰撞过程。
它具有适用范围广、模拟精度高的特点，被广泛应用于土木工程、地质灾害等领域。
接下来，我们将详细阐述斜碰落石的冲击力数值模拟方法。
首先，我们将采用三维离散元模型对斜碰落石的运动过程进行模拟。
通过设置适当的边界条件和力学参数，我们可以准确地模拟出落石的运动轨迹以及其与地面的碰撞过程。
然后，我们将根据模拟结果计算出冲击力的大小，并与实际观测数据进行对比，从而验证模拟的准确性。
在实际研究中，我们还需要考虑不同斜面角度对冲击力的影响。
因此，我们将在数值模拟中设置不同的斜面角度，并比较不同角度下的冲击力大小。
通过对比分析，我们可以得出不同斜面角度对冲击力的影响规律，为实际工程中的设计提供依据。
此外，我们还将结合实际工程案例，对模拟结果进行验证。
通过与实际工程中观测到的冲击力数据进行对比分析，我们可以验证数值模拟的准确性，并进一步探讨数值模拟在工程实践中的应用前景。
在文档的结尾，我们将对整个研究进行总结，并提出进一步研究的展望。
通过本次研究，我们可以深入了解离散元方法在斜碰落石冲击力研究中的应用，并为相关工程设计提供参考依据。
同时，我们也将发现一些存在的问题和不足之处，为未来的研究提供思路和方向。
总而言之，本文将基于离散元方法，对斜碰落石冲击力进行数值研究。
通过准确模拟斜碰落石的运动过程，计算冲击力的大小，并与实际观测数据进行比较，我们可以得出准确的结论。
本文的研究将为相关工程领域提供重要的参考数据和理论支持，进一步提升基础设施的安全性，保障人民的生命财产安全。
铁路隧道洞口高陡边坡危岩落石危害分析及整治措施
特别策划·铁路安全铁路隧道洞口高陡边坡危岩落石危害分析及整治措施贾跃军1，沈鹍2，王东妍2（1.中国铁路上海局集团有限公司宁波工务段，浙江宁波315012；2.中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所，北京100081）摘要：危岩落石是山区常见的地质灾害之一，对铁路运营安全造成威胁。
以某铁路隧道洞口边坡危岩落石为研究对象，通过现场勘察对危岩体的分布特征、类别、结构面等信息进行相关的获取、测量工作，在此基础上对落石的优势路径进行预测，利用数值模拟对研究区内不同区域的危岩落石运动特性进行分析研究，并针对性地提出“分区治理、分级防护”的综合治理整治措施，为类似工程的设计思路和治理措施提供指导和建设性借鉴。
关键词：铁路安全；铁路隧道；隧道洞口；危岩落石；高陡边坡；整治措施中图分类号：U458.3 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2023）09-0009-09 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2023.05.30.0060 引言随着我国高速铁路事业的发展，逐渐由平原地区向地形复杂的高边坡山区修建，山区存在的崩塌落石现象随时威胁着铁路安全［1］。
危岩落石已成为威胁我国铁路安全的主要地质灾害之一［2］。
因此，对山区高边坡危岩体的稳定性及运动特征进行研究很有必要。
针对危岩落石灾害问题，国内外诸多学者对此进行了大量研究。
杨少军等［3］结合危岩落石的运动规律，对桥梁工程防治危岩落石设计标准制定的关键技术问题进行探讨；吴红刚等［4］基于模型试验，对不同结构面及不同形态的危岩体进行碰撞试验，研究落石结构面对坡面冲击的不同作用影响；何思明等［5-6］针对崩塌滚石灾害的力学机理及落石在坡面上的运动特性进行研究，揭示落石在坡面上的回弹规律，并提出一些防治关键技术；Spadari等［7］对澳大利亚新南威尔士的滚石开展原位坡面试验，研究滚石在坡面上的运动特性；Buzzi等［8］基于室内试验对落石在边坡上的回弹恢复系数进行研究；Asteriou等［9］研究了地质条件和运动参数对落石恢复系数的影响。
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支持向量机 接触疲劳 指数平滑 抗湿滑性 执行器饱和 恢复系数 微观交通仿真 微切削 弹流润滑 弹塑性碰撞 开放式 年度发电计划 年内滚动 差分进化 展期套期保值/滚动套期保值 多比特 增强 场洪径流深 围岩变形 哈尔滨 双级滚动转子压缩机 双模控制 压缩机 卡尔曼滤波器 半正定规划 加工性能 力学试验 减排 全局罚函数 偶联 作业车间调度 优化模型 优化 仿真 三峡水库 alford力
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 52
科研热词 预测控制 钢轨 磨损 非线性系统 随机波动模型 轴重 轮轨 膨胀机 疲劳裂纹 疲劳寿命 有限元法 冲击 二氧化碳 spa检验 garch模型 黑龙江省 黏着特性 黄金现货市场 高发区 食管癌 风险价值 预应力施工 非对称打磨 随机碰撞 陀螺 闸瓦 铁路车轮 铁基涂层 钢轨磨损 部分弹流 遗传算法 运动轨迹 边界元法 轴线偏移 轮轨滚动接触 轮轨接触 轮轨噪声 轮径 转子 轨道参数 车间动态调度 车镇凹陷 车轮转速 踏面 跨临界制冷循环 超音速等离子喷涂 赫兹接触理论 负荷控制 角速度 西南庄断层 西北美洲大陆 裂纹扩展
推荐指数 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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力觉一视觉融合 剪切牵引力 剪切套损 刚塑性材料 凹槽图型表面 全量理论 仿真 主应力 tin涂层 stribeck曲线 14行风井
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2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
浅源强震下RC梁式桥横向碰撞参数研究
撞效应 的影 响。研究 表明抗震挡块对于 防止横 向落梁有显著的抑制作用 ， 了铁路 Ｒ 建议 Ｃ梁式 桥抗震挡块 的合理刚度及
初始 问隙取 值 ， 提炼 了墩 高及跨径 对各项响应指标 的影 响规律 。研究成果 可供梁式桥抗震设计及规范修编参考 。
关键词 ：Ｒ Ｃ梁式桥 ； 抗震挡块 ； 横向碰撞模型 ； 源地 震 ； 浅 参数分析
１０ ４ ２ 长安大学 公 路学院 ， ０ ０４；． 西安
摘 要 ：针对地震作用下桥梁结构梁体与横向挡块间的碰撞现象， 采用非线性动力分析方法对影响碰撞效应的主
要 因素进行 了系统研究 。基于刚体碰撞理论 ， 建立能考虑碰撞过 程 中能量 损失 的桥梁横 向碰撞 接触单元 分析模 型 ， 研究 了典 型的浅 源强震作用下挡块碰撞 刚度 、 梁体与挡块 问初始 间隙 、 桥梁 墩高 以及 跨径 等 因素 对铁路 Ｒ Ｃ简支梁 桥地震碰
式 中 ，为 碰 撞过 程 的恢 复 系数 ， 于完 全 弹性 碰 撞 ， ｅ 对 恢 复 系数 ｅ ； 于完 全 塑性 碰 撞 ， 复 系数 ｅ＝ 对 于 ＝１对 恢 ０； 混凝 土 材料 ， 可取 为 ０ ６ ］ 为工 程 常用 阻尼 系数 ； ． ５６。 Ｅ ｃ 为考 虑 碰撞 过程 中 考 虑 能 量 耗 散 的 等 效 阻 尼 ； 挡 Ｋ为
振 第３ １卷第 ４期
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ Ｉ ＡＮＤ ＨＯＣＫ Ｓ
浅 源 强震 下 Ｒ Ｃ梁 式 桥 横 向碰 撞 参 数研 究
江 辉 ，李 宇 ，杨庆山 ，朱 唏
７０ ６ ） １０４ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（． １ 北京交通大学 土木建筑工程学 院 ， 北京
滚石冲击力计算方法研究
滚石冲击力计算方法研究易伟;余斌;刘秧;刘强;黄鹏【摘要】通过量纲分析方法理论推导出滚石冲击力的影响因素有撞击物体的质量、撞击速度、撞击物体与被撞物体的弹性模量和撞击方向与平面的夹角,并得到了各影响因素之间的关系.为了验证理论推导的正确性,实验选用不同冲击速度、质量和不同的撞击物体与被撞物体的弹性模量以及不同的夹角,通过多组实验,确定了各个关系式的系数.最终得到滚石冲击力的计算公式为F--0.261(E1*E2/(E1+2E2)V4M2)1/3 sin1/2 a,该公式符合量纲和谐原理.通过对比国内外滚石冲击力实验数据和野外观测数据,结果吻合度很好,因此计算公式不受尺度的影响,可适用于野外实际情况.【期刊名称】《山地学报》【年(卷),期】2016(034)003【总页数】7页(P310-316)【关键词】滚石;冲击力;量纲分析【作者】易伟;余斌;刘秧;刘强;黄鹏【作者单位】成都理工大学/地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学/地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学/地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学/地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学/地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】P642.21崩塌、落石发生后，巨大的石块滚落到山坡下或路边，对附近的居民住房、工厂等基础设施都会造成极大的破坏。
滚石灾害逐渐受到了人们的重视[1]，目前国内外学者已经对滚石冲击力进行了大量的实验研究，其对滚石的冲击力计算研究，主要有3种方法：1)以Hertz 弹性碰撞理论和冲量定理理论[2-3]为基础的计算模型主要以滚石的能量计算其冲击力，而该方法没有考虑冲击物与被冲击物的材料特性，对于不同材料的冲击力计算缺乏准确性；2)国外常用的半经验半理论算法[4-8]，包括瑞士学者Labiouse等[9]推荐的算法及国内提出的滚石冲击力算法及改进算法[10-12]都是以缓冲层的弹性模量等为主要考虑因素，考虑滚石速度、质量等参数计算冲击力，但没有考虑冲击物的材料特性，以及其他被冲击物的材料特性，其计算局限性很大；3)日本学者Kawahara等[5]、杨其新等[13]都考虑了冲击物与被冲击物的材料特性(弹性模量等)，但因计算公式的物理量量纲不和谐，其计算结果在不同的尺度下，会有较大的偏差。
危岩体稳定性分析
附件2 危岩体稳定性分析1、WY-01危岩体稳定性定量评价1 计算模型从工程防治的角度按照危岩失稳类型进行分类，可将危岩概化分为滑移式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩3 类。
WY-01危岩体为滑移式危岩；其软弱结构面倾向山外，上覆盖体后缘裂隙与软弱结构面贯通，在动水压力、地震和自重力作用下，缓慢向前滑移变形，形成滑移式危岩，其模式见图(图3-1)。
图3-1 滑移式危岩示意图图3-2 滑移式危岩稳定性计算示意图(后缘有陡倾裂隙)2计算公式①后缘有陡倾裂隙、滑面缓倾时，滑移式危岩稳定性按下式计算：(cos sin sin )sin cos cos W Q V V tg c lK W Q V θθθφθθθ---+⋅=++221ww h V γ=式中：V ——裂隙水压力(kN/m)，；wh ——裂隙充水高度(m)，取裂隙深度的1/3。
w γ——取10kN/m 。
Q ——地震力(kN/m)，按公式e Q W ξ=⨯确定，式中地震水平作用系数七级烈度地区e ξ取0.075；K ——危岩稳定性系数；c ——后缘裂隙粘聚力标准值(kPa)；当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯通段粘聚力标准值按长度加权和加权平均值，未贯通段粘聚力标准值取岩石粘聚力标准值的0.4倍；φ——后缘裂隙内摩擦角标准值(kPa)；当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯通段内摩擦角标准值按长度加权和加权平均值，未贯通段内摩擦角标准值取岩石内摩擦角标准值的0.95倍；θ——软弱结构面倾角(°)，外倾取正，内倾取负；W ——危岩体自重(kN/m3)。
3 危岩稳定性计算结果根据危岩结构特征和形态特征，②区危岩破坏模式主要为滑移式。
（1）计算参数：崩塌区出露地层为第四系崩坡积物和石炭系太原组，根据附近工程岩体参数与工程类比得出物理力学参数见表：表3-2岩体物理力学参数表注：由于坡表白云岩、灰岩多为强～弱风化强卸荷岩体，其参数均参考类比相似强～弱风化强卸荷岩体参数。
工程爆破基本理论
2. 工程爆破基本理论爆破理论就是研究炸药爆炸与爆破对象（目标）相互作用规律的有关理论。
对于内部爆破（装药置于爆破对象内部），例如岩土爆破，就是研究炸药在岩土介质中爆炸后的能量利用及其分配，也就是研究炸药爆炸产生的冲击波、应力波、地震波在岩土中的传播和由此引起的介质破坏规律，以及在高温高压爆生气体作用下介质的进一步破坏及其运动规律；对于外部爆破（装药与爆破对象之间有一定距离），例如军事上采用的接触或非接触构件爆破，就是研究炸药爆炸后产生的冲击波在传播过程中与目标的相互作用以及由此引起的爆破目标的破坏及其运动规律。
它是一个复杂而特殊的研究系统。
要阐明爆炸的历程、机理和规律，应包括以下研究内容：⑴、爆破的介质在什么作用力下破坏的；破坏的规律及其影响因素；⑵、爆破介质的特性，包括目标（岩土）的结构、构造特征、动态力学性质及其对爆破效果的影响；⑶、爆炸能量在介质中传递速率；⑷、介质的动态断裂特性与破坏规律；⑸、介质破碎的块度及碎块分布、抛掷和堆积规律；⑹、空气冲击波与爆破地震波的传播规律、个别爆破碎块的飞散距离；以及由冲击波、地震波、个别飞石、爆体的落地震动等引起的爆破危害效应及其控制技术。
以岩石爆破为例，目前大量实验室和现场试验证明，岩体的爆破破碎有以下规律：（1）、应力波不仅使岩石的自由面产生片落，而且通过岩体原生裂隙激发出新的裂隙，或者促使原生裂隙进一步扩大，在应力波传播过程中，岩体破碎的特点是：原生裂隙的触发、裂隙生长、裂隙贯通、岩体破裂或破碎；（2）、加载速率对裂隙的成长有很大作用：作用缓慢的荷载有利于裂隙的贯通和形成较长的裂隙，而高速率的载荷容易产生较多裂隙，但却拟制了裂隙的贯通，只产生短裂隙；（3）、爆破高压气体对裂隙岩体的破碎作用很小，但它有应力波不可替代的作用：可以使由应力波破裂了的岩体进一步破碎和分离；（4）、岩体的结构面（岩体弱面的统称，包括节理、裂隙、层理等各种界面）控制着岩体的破碎，它们远大于爆破作用力直接对岩体的破坏。
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2. Engineering Laboratory Combined with National and Local of
Spatial Information Technology 〇〇 H
Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031，China;
3. Sichuan Provincial Transport Department
incident angle. W h e n the impact angle is the same，the coefficient of restitution is negatively correlated witli the velocity，
and the impact force is linearly related to the velocity. The movement state of t!ie rockfall depends on the initial incidence
结构的失效或材料浪费。
关 键 词 ：落 石 ;斜 碰 撞 ; 能量原理; 冲击力; 恢复系数
中图分类号：P642.21
文 献 标 志 码 ：A
Байду номын сангаас
DOI ：10. 13465/j. cnki. jvs. 2019.08. 003
A study on the corfficient of restitution and peak impact
Highway Planning，Survey， Design and
Research Institute， Chengdu
Abstract； Considering the elastic-plastic characteristics of soils and using the classical contact theory，a new
coefficient
of re
and will cause the failure of tiie protective structure or material waste.
Key words ；rock-fall; oblique impact $ energy principle $ impact force $ coefficient of restitution
2 . 西南交通大学高速铁路运营安全空间信息技术国家地方联合工程实验室，成 都 610031 $ 3 . 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院，成 都 610041)
摘 要 ：考虑土体的弹塑性特征，利用经典接触理论，假设在法向与切向相互独立的基础上，根 据 人 射 条 件 ，提出
了一种计算切向力的新模型。推导了落石碰撞过程中的能量恢复系数和冲击力的计算公式; 得到以初始人射速度和人射 角为变参量下的恢复系数和冲击力的变化规律。结 果表明：当人射速度相同时，恢复系数与人射角呈正相关; 当冲击人射 角相同时，恢复系数与速度呈负相关，而冲击力与速度呈线性正相关; 落石回弹的运动状态取决于初始人射条件，通过坡 面条件及人射条件对可能掉落的危岩体进行运动形态的判别；目前普遍采用的Thornton速 度 恢复系数偏大，会造成防护
崩塌落石是高山峡谷区常见的斜坡地质灾害之
YFC 基 金 项 目 ：国 家 重 点 研 发 计 划 （2018 1505401 ) $ 四川省自然资源厅
“8. 8 ”九寨沟地震灾区生态化地质灾害防治重大科技支撑研究课题
conditions. Through the slope conditions and the incident conditions on the possible decline of the dangerous rock body，
the form of movement was determined. The current commonly used Thornton
coefficient of restitutionand the impact force under the initial incident rate and the incident angle were obtained. The
results show thatwhen the incident velocity is the same，the coefficient of restitution is positively correlated with the
第 38卷第8 期
振动与冲击
JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK
Vol.38 No.8 2019
基于弹塑性理论的落石碰撞恢复系数和峰值冲击力研究
梅 雪 峰 :，胡卸文:，2, 罗 刚 :，杜映锦:，马洪生3 , 吴 建 利 1 ( 1 .西南交通大学地球科学与环境工程学院，成 都 610031 $
model for calculating the tangential force was proposed based on the incident conditions. The calculation formula of the
energy coefficient of restitution and impact force during the collision process was deduced. And the change rule of the
, , , , , of rockfall based on the elastic-plastic theory
MEI Xuefeng1 HU Xiewen1,2 LUO Gang1 DU Yingjin1 MA Hongsheng3 WU JianD
(1. Faculty of Geosciences and Environment Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， China $