基于弹塑性修正Hertz接触理论的落石冲击力计算方法.pdfVIP

第 23卷 第 3期 中国地质灾害与防治学报 Vo1．23 No．3 2012年9月 TheChineseJournalofGeologicalHazardandControl Sep．2012 基于弹塑性修正Hertz接触理论的落石冲击力计算方法 刘 茂 (四川省地质工程勘察院 ，四川 成都 610072) 摘要 ：本文 以弹塑性修正的Hertz接触理论为基础 ，考虑落石冲击缓冲层过程 的复杂性和缓冲层厚度 的影响，结合路 基规范方法的落石冲击深度公式，得 出落石最大冲击力计算方法。以 日本道路公 团方法计算结果上浮 40％为基准 值 ，引入参数影响系数 ，拟合 出参数影响系数 ‘多项式函数 ，采用 S．Kawahara等教授 的试验结果，对杨其新方法进 行修正，拟合 出其高值 (h=0．5m)与低值 (h=3．0m)比值 的多项式函数。本文方法与陈氏方法进行 比较得知：陈氏方 法 的最大冲击力低 值稍高于本文方 法，其范 围为 1．05～1．02(何=5～30m)。运用布 西涅斯 克解，推导 出 了落石冲 击 荷载作用于拦石墙背部的附加应力计算公式，为拦石墙构筑物 的结构设计打下 了理论基础。 关键词 ：落石 ；缓冲层 ；弹塑性 ；修正 的Hertz接触理论 ；冲击力；布西涅斯克解 文章编号 ：1003—8035(2012)03—0021．07 中图分类号 ：P642．21 文献标识码 ：A 崩塌落石主要发生在 山区，就世界范围来说，只 准值 ，计算最大冲击力高值受影响的参数影响系数 要是多山国家 ，崩塌落石就有分布。中国是崩塌落石 ()，其次，运用杨其新教授方法计算 出最大冲击力 分布较多的国家之一 ，特别是西南 、西北地 区，崩塌落 高值与低值的 比值 ，以求 出最大冲击力低值 ，求其一 石分布较为广泛 ，对其危害范 围内的各种构筑物 ，人 定厚度缓冲层的最大冲击力 内插即可，最后 ，运用布 类生命财产造成重大损失 。崩塌落石 的危害主要是 西涅斯克解计算落石最大冲击力通过缓冲层引起拦 落石的冲击破坏 ，因此 ，就被动 防护措施 的拦石墙 石墙背部的附加应力 ，使拦石墙结构设计具有一定理 (图 1)而言，其尺寸 的拟定和结构的设计 ，不仅要 结 论基础 。 合落石的运动特征 ，还要考虑拦石墙 自身的稳定性。 1 弹塑性修正的Hertz接触理论 拦石墙是由缓冲层和构筑物组成 ，拦石墙的稳定性计 算主要是计算构筑物的稳定性 ，对构筑物的稳定性验 两个物体互相接触时 ，物体材料的屈服强度作为 算就是求解构筑物所受的外部作用力 ，作用于拦石墙 一 个分界点 ，当最大接触压应力大于物体材料的屈服 构筑物背部的外部作用力，主要由缓冲层的主动土压 强度时，就会在强度较低接触处产生塑性变形区。 力和落石冲击力通过缓冲层 引起 的附加应力共 同作 假设落石与缓冲层的碰撞满足 Hertz接触条件 ， 用 。 则缓冲土体在产生塑性变形区前为完全弹性接触 的 条件下 ，接触压力与法 向变形之间的关系为 ，： P ： R÷ (1) j 式 中：P——接触压力 (kPa)； 6——法