基于落石碰撞试验的最大冲击力对比研究.docx

基于落石碰撞试验的最大冲击力比照研究 摘要：通过落石室内试验，计算并统计了最大冲击力，与常用经验方法得到的最大冲击力进行比较研究说明，日本道路公团法和瑞士联邦政法标准更符合实际关键词：自由落体；室内试验；最大冲击力1绪论许多学者进行了落石的运动计算模型和冲击过程相互作用的研究，【1】设计不同形状和尺寸的落石冲击不同消能材料，如碎石垫层〔Pichler等，【2】2021〕和复合结构〔Lorentz等，【3】2021〕等结果说明，冲击力大小与岩块性质、垫层性质等有关为了改善防护结构的设计，提出了评价冲击力量级的理论公式，如?日本道路公团算法?，【4】?瑞士联邦政府标准〔ASTRA12021〕?【5】等2常见落石冲击力计算方法2.1日本道路公团算法〔JRA法〕日本道路公团导出的落石自由落体情形下的最大冲击力为：Fmax=2.108〔mg〕2/3λ2/5h3/5〔H2R〕-0.58〔1〕λ为垫层的拉梅常数；m为落石质量〔t〕，h为落石下落高度〔m〕，H为垫层厚度〔m〕，R为落石等效半径〔m〕，g=98m/s22.2瑞士联邦政府标准〔ASTRA法〕瑞士联邦政府标准中落石最大冲击力计算公式如下：Fmax=2.8H-0.5R0.7M0.4Etan〔mV22〕0.6〔2〕ME为砂层模量〔kPa〕，φ为内摩擦角〔°〕，V为冲击速度〔m/s〕，其余参数同上。

方法〔JTJ013法〕?公路路基标准方法?提出落石最大沖击力公式为：Fmax=V〔9πρg3m5/2〕1/62tan4[45°+〔/2〕].1〔3〕符号物理意义同上3落石碰撞的室内实验制作半径为0.1m混凝土落石模型，从不同高度冲击不同垫层材料进行室内落石试验垫层材料分别选用粘性土、砂和碎石，材料厚度均为0.3m，自由下落高度分别为1m、3m和5m参数见表14落石冲击力比照研究实验监测加速度数据，用牛顿第二定律计算得到冲击力见表2由于误差的存在，实验值要比三种计算方法的计算值要小总体而言ASTRA和JRA计算的最大冲击力值差异不大，而公路路基算法计算值普遍偏小5结论在结构计算中，最大冲击力起控制作用，公路路基标准法的依据是功能原理，计算的冲击力是平均冲击力结果偏小，用于进行落石防护设计偏危险不建议采用ASTRA和JRA的计算结果比较符合实际，总体而言不失为计算落石最大冲击力的简单实用方法参考文献：【1】吕庆，孙红月，等.边坡滚石运动的计算模型[J].自然灾害学报，2021【2】PichlerB，MangHA.ImpactofrocksontogravelDesignandevaluationofexperiments[J].InternationalJournalofImpactEngineering，2021，31〔5〕：559.578.【3】LambertS，NicotF.Experimentalstudyoftheimpactresponseofgeocellsascomponentsofrockfallprotectionembankments[J].NaturalHazards&EarthSystemSciences，2021，13〔3〕：459.467.【4】JapanRoadAssociation.1983.RockfallHandbook，Tokyo，Japan.【5】LabiouseV，MontaniS.ExperimentalStudyofRockShedsImpactedbyRockBlocks[J].StructuralEngineeringInternational，1996，6〔3〕：171.176〔6〕.。