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第一篇 崩塌滚石灾害形成演化机理研究3

第1章 危岩调查与崩塌滚石灾害防治技术概述3

1.1 高陡斜坡危岩调查3

1.2 崩塌滚石灾害形成条件分析5

1.3 崩塌滚石灾害防治技术概述6

1.3.1 主动防护6

1.3.2 被动防护10

1.4 滚石防护工程措施作用原理及适用范围16

第2章 岩体裂隙开挖卸荷扩展与失稳机理20

2.1 基本假设及模型20

2.2 临界裂纹扩展分析21

2.2.1 压剪状态下裂隙扩展分析21

2.2.2 主应力σ1不变，减小围压σ3引发岩体裂隙扩展分析23

2.2.3 主应力σ1、围压σ3同时减小引发裂隙扩展机理24

2.2.4 σ1、σ3保持不变，主应力方向发生旋转引发裂隙扩展分析25

2.3 算例26

2.4 本章小结27

第3章 强震荷载诱发岩体崩塌的力学机理28

3.1 震波特征与岩体裂缝的扩展形态28

3.1.1 地震波特征及作用模式28

3.1.2 震波作用下后缘裂缝的拉剪破坏29

3.1.3 危岩裂缝扩展的临界加速度30

3.1.4 裂缝岩体的扩展量计算32

3.1.5 岩体裂缝扩展的累积及其失稳破坏33

3.2 算例34

3.3 本章小结36

第4章 震后暴雨型岩质滑坡启动机理37

4.1 降雨作用下裂缝的扩展贯通机理37

4.2 基于上限定理的暴雨型岩质滑坡稳定性分析39

4.2.1 极限分析上限定理39

4.2.2 岩质滑坡体启动过程中的内外力功率分析40

4.2.3 基于上限定理的岩质坡体稳定性分析41

4.3 算例41

4.4 本章小结43

第5章 滚石冲击荷载作用下土体屈服特性研究44

5.1 研究现状44

5.2 Hertz接触力学44

5.3 滚石冲击荷载下土体初始屈服压力45

5.4 滚石对地面的冲击47

5.5 算例48

5.6 本章小结49

第6章 滚石坡面法向冲击动力响应特性研究50

6.1 基于接触理论的滚石坡面法向冲击特性研究50

6.1.1 基于完全弹性接触理论的冲击响应分析51

6.1.2 基于弹塑性接触理论的冲击响应分析51

6.2 滚石对坡面法向冲击的数值计算52

6.3 计算结果与敏感度的对比分析55

6.3.1 冲击速度对滚石冲击特性的影响55

6.3.2 滚石半径对冲击特性的影响58

6.4 本章小结60

第7章 滚石冲击碰撞恢复系数研究61

7.1 问题的提出61

7.2 滚石法向碰撞恢复系数62

7.3 滚石切向碰撞恢复系数63

7.4 算例65

7.5 本章小结66

第8章 滚石坡面运动预测67

8.1 滚石的坡面运动67

8.1.1 滚石与坡面初次冲击回弹67

8.1.2 滚石与坡面任意次冲击回弹分析69

8.2 滚石碰撞恢复系数70

8.2.1 滚石法向碰撞恢复系数70

8.2.2 滚石切向碰撞恢复系数71

8.3 算例71

8.4 本章小结73

第9章 地震诱发滑坡的危险性区划研究74

9.1 Newmark滑坡永久位移计算模型74

9.1.1 地震诱发滑坡危险性区划74

9.1.2 地震诱发滑坡危险性区划结果分析76

9.2 本章小结77

第二篇 崩塌滚石灾害防治关键技术研究81

第10章 滚石对防护结构的冲击压力计算81

10.1 问题的提出81

10.2 滚石法向冲击接触理论83

10.2.1 基本假设83

10.2.2 球形压模压入半空间问题83

10.2.3 考虑垫层材料弹塑性效应的接触力学修正84

10.3 滚石荷载下垫层材料的冲击特性研究85

10.3.1 完全弹性条件下的冲击特性85

10.3.2 弹塑性条件下的冲击特性86

10.4 作用在滚石防护结构上的冲击压力86

10.5 算例87

10.6 本章小结88

第11章 考虑弹塑性变形的泥石流大块石冲击力计算90

11.1 引言90

11.2 Hertz接触力学91

11.3 Hertz接触应力的弹塑性修正92

11.4 大块石对构筑物的非弹性冲击92

11.5 大块石对构筑物的冲击压力计算94

11.6 算例95

11.7 本章小结96

第12章 轻钢结构棚洞动力仿真及其优化设计研究98

12.1 计算条件及要求98

12.1.1 棚洞钢结构基本尺寸98

12.1.2 棚洞所受荷载98

12.1.3 材料参数98

12.2 计算模型99

12.2.1 几何模型99

12.2.2 有限元模型100

12.2.3 边界条件100

12.2.4 载荷情况100

12.3 计算结果分析100

12.3.1 静力学分析100

12.3.2 滚石冲击作用下棚洞钢结构的动力学响应102

12.4 本章小结111

第13章 新型耗能减震滚石棚洞作用机制研究113

13.1 金属耗能减震器（SDR）的动塑性特性114

13.1.1 平均压跨荷载114

13.1.2 金属耗能减震器的简化本构模型115

13.2 滚石冲击特性与棚洞板弯曲变形116

13.2.1 基本假设116

13.2.2 滚石对棚洞板的弹性冲击116

13.2.3 棚洞板弯曲弹性变形117

13.3 耗能减震滚石棚洞结构动力响应117

13.3.1 耗能减震器未发生褶皱屈服时的冲击耗能特性118

13.3.2 耗能减震器进入褶皱屈服后的冲击耗能特性119

13.4 算例120

13.5 本章小结122

第14章 滚石冲击荷载下棚洞结构动力响应123

14.1 滚石对棚洞结构冲击的数值模拟123

14.1.1 问题描述123

14.1.2 模型材料参数及本构模型124

14.1.3 数值计算模型125

14.2 棚洞动力响应数值计算成果126

14.2.1 冲击压力与时间的关系126

14.2.2 冲击位移与时间的关系127

14.2.3 滚石冲击弹坑形状128

14.2.4 滚石冲击接触压力分布130

14.2.5 滚石冲击角度对冲击特性的影响132

14.3 本章小结133

第15章 滚石冲击钢筋混凝土棚洞板动力响应理论研究135

15.1 冲击荷载下钢筋混凝土板动力控制方程135

15.2 基于静力压痕试验的滚石－钢筋混凝土板接触特性研究136

15.2.1 问题描述137

15.2.2 静力压痕数值试验138

15.2.3 滚石冲击荷载下钢筋混凝土棚洞板的动力响应139

15.3 本章小结141

第16章 滚石防护棚洞EPS垫层结构缓冲作用研究143

16.1 滚石冲击EPS垫层模型143

16.2 静力压痕试验及结果分析145

16.3 基于本章方法的滚石冲击棚洞动力响应146

16.3.1 冲击力与时间的关系147

16.3.2 冲击位移与时间的关系148

16.3.3 本章方法与动力有限元解的比较148

16.4 本章小结150

第17章 混凝土路面在滚石冲击下的动力响应研究151

17.1 滚石对棚洞结构冲击的数值模拟152

17.1.1 问题描述152

17.1.2 模型材料参数及本构模型153

17.1.3 数值计算模型153

17.2 棚洞动力响应数值计算成果155

17.2.1 冲击压力与时间关系155

17.2.2 冲击深度与时间关系156

17.2.3 混凝土路面弹坑及应力云图156

17.2.4 压应力分布158

17.2.5 冲击速度及回弹160

17.2.6 冲击速度与冲击压力及冲击深度的关系161

17.3 本章小结162

第三篇 崩塌滚石灾害工程防治实例分析167

第18章 攀枝花宝鼎特大桥滚石棚洞工程实例167

18.1 棚洞结构冲击过程的数值模拟167

18.1.1 问题描述167

18.1.2 棚洞动力响应数值计算结果171

18.2 本章小结176

第19章 桃关隧道柔性钢结构棚洞177

19.1 工程背景177

19.2 有限元模型及材料参数179

19.3 滚石冲击下柔性钢结构棚洞动力响应结果180

19.3.1 不同冲击位置下棚洞钢结构动力响应分析180

19.3.2 不同截面尺寸棚洞钢结构的动力响应分析182

19.4 本章小结184

第20章 芦山震后S210线应急轻钢棚洞动力响应185

20.1 工程背景185

20.2 新型轻钢结构棚洞构造187

20.3 滚石冲击荷载下轻钢结构棚洞动力响应与优化计算188

20.3.1 轻钢结构棚洞动力有限元模型构建188

20.3.2 材料参数及计算工况189

20.3.3 滚石冲击荷载下轻钢结构棚洞动力响应190

20.4 本章小结194

第21章 都—汶公路彻底关大桥桥墩抗滚石冲击防护研究195

21.1 问题提出195

21.1.1 灾情描述195

21.1.2 崩塌体地层岩性及其稳定性评价197

21.2 大桥桥墩抗滚石冲击防护垫层设计199

21.3 桥墩防护垫层结构动力限元模型200

21.4 计算结果与讨论201

21.5 本章小结204

参考文献205