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高速公路坡面滚石自由飞落分析模型

徐世强 折学森 王思长

徐世强, 折学森, 王思长. 高速公路坡面滚石自由飞落分析模型[J]. 交通运输工程学报, 2011, 11(2): 14-17. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.003
引用本文: 徐世强, 折学森, 王思长. 高速公路坡面滚石自由飞落分析模型[J]. 交通运输工程学报, 2011, 11(2): 14-17. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.003
XU Shi-qiang, ZHE Xue-sen, WANG Si-zhang. Free rolling model of stone on expressway slope[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2011, 11(2): 14-17. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.003
Citation: XU Shi-qiang, ZHE Xue-sen, WANG Si-zhang. Free rolling model of stone on expressway slope[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2011, 11(2): 14-17. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.003

高速公路坡面滚石自由飞落分析模型

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.02.003
基金项目: 

陕西省自然科学基金项目 2007E204

详细信息
    作者简介:

    徐世强(1972-),男,陕西澄城人,长安大学副教授,工学博士研究生,从事路基稳定性研究

    折学森(1956-), 男, 陕西绥德人, 长安大学教授

  • 中图分类号: U416.14

Free rolling model of stone on expressway slope

More Information
    Author Bio:

    XU Shi-qiang (1972-), male, associate professor, doctoral student, +86-29-82335655, qiangshixu@126.com

    SHE Xue-sen(1956-), male, professor, +86-29-82334817, shexuesen@sina.com

  • 摘要: 为了有效防治高速公路边坡坡面滚石破坏, 建立了滚石运动自由飞落分析模型, 计算了滚石落地后的水平运动距离, 由能量守恒定律推导了滚石在防护栏处的撞击能, 并由撞击能确定合理的防护方式。计算结果表明: 滚石撞击坡面后的水平运动距离(2.156 m) 小于撞击点到公路路缘的水平距离(2.820 m), 滚石飞落至地面的撞击能为132 kJ, 设计采用型号为AXI-015 (防护能级为150 kJ) 的被动防护网, 可对高速公路坡面滚石灾害进行有效防护。

     

  • 图  1  滚石自由飞落

    Figure  1.  Free rolling of stone

    图  2  边坡

    Figure  2.  Slope

    表  1  恢复系数

    Table  1.   Restitution coefficients

    坡面特征 Kn Kτ
    光滑而坚硬的表面和铺砌面 0.37~0.42 0.87~0.92
    多数为基岩和砾岩区的斜面 0.33~0.37 0.83~0.87
    硬土边坡 0.30~0.33 0.80~0.83
    软土边坡 0.28~0.30 0.78~0.82
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    表  2  边坡及滚石参数

    Table  2.   Parameters of slope and rolling stone

    滚石槽 滚石
    上口宽度/cm 深度/cm 沿x轴初速度/ (m·s-1) 沿y轴初速度/ (m·s-1)
    120 52 2 0
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    表  3  边坡参数

    Table  3.   Parameters of slope

    边坡开挖台阶 坡高/m 坡度 设计防护方案
    第1级 15 1∶0.3 SNS被动防护网
    第2级 10 1∶0.5
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    表  4  滚石在点C的运动速度与坐标

    Table  4.   Velocities and coordinates of rolling stone at point C

    VCx/ (m·s-1) VCy/ (m·s-1) x轴坐标/m y轴坐标/m
    1.96 12.26 2.72 9.07
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    表  5  滚石飞落参数

    Table  5.   Moving parameters of rolling stone

    β H/m Δh/m t1/s L/m Δl/m
    1∶0.3 15 5.41 1.1 2.156 2.820
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    表  6  滚石撞击能

    Table  6.   Impact energy of rolling stone

    体积/m3 质量/kg 平均落差/m 坡面角度/ (°) 冲击能量/kJ
    0.4 960 15 70 132
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  • 收稿日期:  2010-12-25
  • 刊出日期:  2011-04-25

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