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基于能量分析的落石对棚洞垫层冲击力学研究

王永东  周天跃  柴伦磊  赵海平  郑卓琦  
【摘要】:基于能量分析的方法研究了落石对棚洞垫层的冲击力学行为。考虑缓冲垫层弹塑性对落石冲击过程的影响,研究了冲击过程中的成坑变形所需能量、垫层与落石之间相互摩擦所产生的内能以及棚洞自身耗能的影响,根据动能定理得到了冲击深度以及冲击压力的计算表达式;同时将本方法同已有的计算方法进行了对比分析。研究结果表明:用于成坑变形所消耗的能量占总能量比重最大,其值约为总冲击能量的50%;垫层与落石之间由于摩擦所产生的内能占比次之,其值约为30%并且随着冲击能量的增大而下降;棚洞结构自身耗能约占总能量的20%并随着冲击能量的增加而不断减少;在考虑了摩擦耗能以及结构自身耗能的影响之后,对落石冲击压力的计算结果同半理论半经验的日本道路公团方法以及基于实验数据的瑞士方法较为接近。

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