基于接触理论的落石三维运动特性分析

基本信息
批准号:51809289
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:28.00
负责人:林兴超
学科分类:
依托单位:中国水利水电科学研究院
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:段庆伟,赵宇飞,傅睿智,陈淑婧,黄畅,李林昊
关键词:
落石岩体结构面接触理论恢复系数
结项摘要

Rockfall is one of the most common geological disasters in mountain area. Although it is small, it has great harm to people's life and property and engineering construction due to its frequent occurrence, high occurrence, randomness and wide influence. Rockfall is a dynamic problem of rock masses colliding with slopes repeatedly. Due to the complexity of three-dimensional contact problems, the prediction problem of three-dimensional rockfall motion is still not solved. This project is based on the "contact" theory proposed by Shi Genhua 2015:Based on 3D rock joints network technology, the relationship between rockfall initial shape and rock mass structure is studied. A fast algorithm for rockfall model considering uncertainty of rock mass structure is proposed.The indoor test of recovery coefficient of different contact modes was carried out. On the basis of this, the empirical method of obtaining the recovery coefficient of contact mode, contact kinetic energy and contact material is proposed.The development of the local contact calculation algorithm, the calculating formula of different modes of motion characteristics of rockfall, realize the whole process of rockfall motion simulation, the rockfall movement rule prediction and protection measures optimization design method in the framework of risk analysis, this method provides for rockfall mitigation methods and technical support.

落石是山区常见地质灾害之一,虽然规模较小,但是由于发生频繁、突发性高、随机性强、影响范围大等特点对人民生命财产、工程建设造成极大危害。同时,落石是岩块与边坡反复接触、相互碰撞的动力学问题,由于三维接触问题的复杂性,三维落石运动规律预测问题仍未很好解决。本项目以石根华2015年提出的“接触理论“为核心开展研究工作:以现场结构面测量、落石形状调查和三维结构网络模拟技术为基础,研究落石初始形状与岩体结构之间的相关关系,实现考虑岩体结构不确定性的落石模型快速生成算法;结合接触理论基本概念进行不同接触模式下落石恢复系数的室内试验,提出考虑接触模式、接触动能及接触材料的恢复系数经验取值方法;开发局部接触计算算法,推导不同模式下落石运动特性计算公式,揭示落石与边坡碰撞相互作用机制,实现落石运动全过程模拟,在风险分析的理论框架下提出落石运动规律预测和防护措施优化设计方法,为落石灾害防治提供技术支撑。

项目摘要

落石是山区常见地质灾害之一,虽然规模较小,但是由于发生频繁、突发性高、随机性强、影响范围大等特点对人民生命财产、工程建设造成极大危害。同时,落石是岩块与边坡反复接触、相互碰撞的动力学问题,由于三维接触问题的复杂性,三维落石运动规律预测问题仍未很好解决。本项目以石根华2015年提出的“接触理论“为核心开展研究工作:以开展的现场结构面测量、落石形状调查和三维结构网络模拟技术为基础,揭示落石初始形状受岩体结构特征控制的规律,提出基于矩阵表达式的三维落石模型快速生成算法;结合接触理论基本概念研制专用设备开展了不同接触模式下落石恢复系数的室内试验,提出了考虑接触模式、接触动能及接触材料的恢复系数经验取值方法;开发局部接触计算算法,推导不同模式下落石运动特性计算公式,揭示落石与边坡碰撞相互作用机制,实现落石运动全过程模拟,在风险分析的理论框架下提出落石运动规律预测和防护措施优化设计方法,为落石灾害防治提供技术支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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