留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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
    下载: 导出CSV

    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
    下载: 导出CSV

    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
    下载: 导出CSV

    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
    下载: 导出CSV

    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
    下载: 导出CSV

    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
    下载: 导出CSV
  • [1] 张路青. 滚石机理及滚石灾害评价研究[R]. 北京: 中国科学院地质与地球物理研究所, 2003.

    ZHANG Lu-qing. The research on rockfall mechanism and the assessment of rockfall hazards[R]. Beijing: Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, 2003. (in Chinese)
    [2] 张路青, 杨志法, 许兵. 滚石与滚石灾害[J]. 工程地质学报, 2004, 12 (3): 225-231. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCDZ200403000.htm

    ZHANF Lu-qing, YANG Zhi-fa, XU Bing. Rock falls and rock fall hazards[J]. Journal of Engineering Geology, 2004, 12 (3): 225-231. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCDZ200403000.htm
    [3] RITCHIE A M. Evaluation of rockfall and its control[J]. Highway Research Record, 1963 (17): 13-28.
    [4] PECKOVER F L, KERR J W G. Treatment and mainten-ance of rock slopes on transportation routes[J]. Canadian Geotechnical Journal, 1977, 14: 487-507. doi: 10.1139/t77-051
    [5] 傅少君, 陈乾锐, 祝桥桥, 等. 边坡滚石运动影响因素浅析[J]. 武汉大学学报: 工学版, 2009, 42 (6): 795-798. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WSDD200906027.htm

    FU Shao-jun, CHEN Qian-rui, ZHU Qiao-qiao, et al. On factors influencing kinematical properties of rockfall slopes[J]. Engineering Journal of Wuhan University, 2009, 42 (6): 795-798. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WSDD200906027.htm
    [6] 何思明, 吴永, 杨雪莲. 滚石坡面冲击回弹规律研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2008, 27 (1): 2793-2798. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2008S1035.htm

    HE Si-ming, WU Yong, YANG Xue-lian. Study of rock-fall motion on slope[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2008, 27 (1): 2793-2798. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2008S1035.htm
    [7] 黄润秋, 刘卫华. 基于正交设计的滚石运动特征现场试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2009, 28 (5): 882-891. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX200905006.htm

    HUANG Run-qiu, LIU Wei-hua. In-situtest study of characteristics of rolling rock blocks based on orthogonal design[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2009, 28 (5): 882-891. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX200905006.htm
    [8] 吕庆, 孙红月, 翟三扣, 等. 边坡滚石运动的计算模型[J]. 自然灾害学报, 2003, 12 (2): 79-84. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZRZH200302013.htm

    LU Qing, SUN Hong-yue, ZHAI San-kou, et al. Evaluation models of rockfall trajector[J]. Journal of Natural Disasters, 2003, 12 (2): 79-84. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZRZH200302013.htm
    [9] 沈秦. 地质力学模型试验技术的进展[J]. 长江科学院院报, 2001, 18 (5): 32-36. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CJKB200105007.htm

    SHEN Qin. Development of geomechanic model experiment techniques[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2001, 18 (5): 32-36. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CJKB200105007.htm
    [10] 阳友奎, 周迎庆, 姜瑞琪, 等. 坡面地质灾害柔性防护的理论与实践[M]. 北京: 科学出版社, 2005.

    YANG You-kui, ZHOU Ying-qing, JIANG Rui-qi, et al. Theory and Practice of Flexible Protectionto Slope GeologicalDisasters[M]. Beijing: Science Press, 2005. (in Chinese)
  • 加载中
图(2) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  696
  • HTML全文浏览量:  106
  • PDF下载量:  511
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-12-25
  • 刊出日期:  2011-04-25

目录

    /

    返回文章
    返回