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基于Rockfall数值模拟的边坡落石防护网修复加固方案研究

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防灾减灾工程学报 2024年第2期44卷 313-321页

作者：陈媛刘然罗常炜孙涛覃壮恩侯争军杨宝全四川大学山区河流保护与治理全国重点实验室水利水电学院四川成都610065 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 中国安能集团第三工程局有限公司四川成都611130 成都星景智能科技有限公司四川成都610073

某水电站尾水支洞边坡多次发生落石灾害,原被动防护网已发生局部破损,严重威胁着尾水支洞施工期和运行期的安全,需对原防护网进行修复加固。由于山体陡峭、地貌复杂,人工调查无法确定落石源,采用高精度无人机航摄初步排查出四处可疑危... 详细信息

某水电站尾水支洞边坡多次发生落石灾害,原被动防护网已发生局部破损,严重威胁着尾水支洞施工期和运行期的安全,需对原防护网进行修复加固。由于山体陡峭、地貌复杂,人工调查无法确定落石源,采用高精度无人机航摄初步排查出四处可疑危险源区域,利用Rockfall软件进行落石轨迹模拟计算,通过对比分析计算成果与观测到的落石落点位置与威胁区域分布情况,反分析确定了两处落石源。在此基础上,根据落石源的落石运动特征,复核分析了原防护能力不足的原因,发现原防护网的能级和高度不足是导致落石灾害发生的主要原因。通过提高防护网的能级和高度,提出了原位修复和增高加固两种方案。研究结果表明:两种方案均能有效减小落石威胁区域面积、降低落石率、改善运动特征参数。其中增高加固方案的防护效果更加显著,落石被全部拦截,落石弹跳高度和动能的最大值分别降低了69.64%、66.02%。对被动防护网破损部位的修复加固,综合考虑现场实际情况与落石模拟计算成果进行修复方案设计更为科学合理。研究成果可为该工程的落石防护方案提供科学依据,为类似工程设计与落石分析提供参考。

关键词：落石灾害被动防护网落石轨迹模拟落石源确定修复加固效果

基于离散元的滚石灾害被动防护网设计方法研究

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水资源与水工程学报 2023年第4期34卷 175-182,190页

作者：张飞云冯德敏胥杨兰月李金霖赵天豪马春辉中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都611130 中铁十一局集团第五工程有限公司重庆400000 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048

被动防护网是边坡滚石灾害的有效防治措施,如何有效、精准和经济地设计被动防护网,对提升抵御自然灾害的综合防范能力具有重大意义。针对频发的滚石灾害,构建了基于离散元的边坡滚石灾害被动防护网设计方法。通过建立精细的边坡、滚石... 详细信息

被动防护网是边坡滚石灾害的有效防治措施,如何有效、精准和经济地设计被动防护网,对提升抵御自然灾害的综合防范能力具有重大意义。针对频发的滚石灾害,构建了基于离散元的边坡滚石灾害被动防护网设计方法。通过建立精细的边坡、滚石和被动防护网离散元模型,分析滚石运动轨迹、拦截滚石数目以及拦截效率等指标,以确定高度、长度等被动防护网参数;通过监测滚石的速度、冲击能变化为被动防护网选型提供建议;通过分析被动防护网撞击断面上不同位置的形变变化规律,确定最佳防护工况下被动防护网的最大形变位置。以某大型水电站的库区道路建设为例,采用被动防护网离散元设计方法对滚石灾害进行定量分析,确定被动防护网尺寸为长度30 m、高度5 m时较为适宜,该设计能够使碎石拦截效率达到92%,防护网材料应能抵御108.5 kJ的冲击能。根据上述分析可知,基于离散元的边坡滚石灾害被动防护网设计方法能够定量评估滚石灾害的影响范围与影响程度,从而为水利水电、道路、桥梁等工程建设中的滚石防控措施设计提供方法与经验。

关键词：边坡滚石灾害被动防护网离散元能量分析被动防护网设计

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被动防护网中U形消能件的力学性能分析

工程力学 2016年第6期33卷 114-119,145页

作者：汪敏石少卿崔廉明阳友奎后勤工程学院军事土木工程系重庆401311 布鲁克(成都)工程有限公司四川成都611731

U形消能件是被动防护网中的一种新型消能构件,由钢板带、圆柱滚轴和套头组成,主要功能是降低作用在锚杆及钢丝绳上的荷载,吸收落石的冲击能量。由于国内尚未有相关设计理论和工程应用经验,为此对U形消能件进行了重复性拟静力拉伸试验,... 详细信息

U形消能件是被动防护网中的一种新型消能构件,由钢板带、圆柱滚轴和套头组成,主要功能是降低作用在锚杆及钢丝绳上的荷载,吸收落石的冲击能量。由于国内尚未有相关设计理论和工程应用经验,为此对U形消能件进行了重复性拟静力拉伸试验,试验结果表明:U形消能件具有较好的重复拉伸性能;由于钢板带材料的塑性强化效应,U形消能件在前三次重复拉伸试验中,启动力阈值和耗能能力逐渐增大,在第四次重复拉伸试验中,钢板带发生了类似疲劳破坏的脆性断裂。依据重复拉伸试验现象及相关结果的研究,提出了采用能量法对消能件启动力阈值和耗能性能进行理论分析,建立了U形消能件启动力阈值和静力耗能能力的理论计算方法,并与试验结果进行了对比验证,理论计算方法可作为U形消能件工程设计的依据。

关键词：被动防护网 U形消能件耗能力学分析拟静力试验

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落石冲击作用下不同连接方式被动防护网的受力分析

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中国铁道科学 2016年第2期37卷 17-25页

作者：刘成清陈林雅齐欣西南交通大学土木工程学院四川成都610031

以常用的RX-025型被动防护网为原型,考虑材料非线性、几何非线性及摩擦接触等因素,运用ANSYS软件,建立钢柱与钢丝绳网及钢柱与基础采用不同连接方式的被动防护网结构模型,进行不同落石冲击能量作用下不同连接方式被动防护网的受力性能... 详细信息

以常用的RX-025型被动防护网为原型,考虑材料非线性、几何非线性及摩擦接触等因素,运用ANSYS软件,建立钢柱与钢丝绳网及钢柱与基础采用不同连接方式的被动防护网结构模型,进行不同落石冲击能量作用下不同连接方式被动防护网的受力性能研究。结果表明:上下支撑绳对钢丝绳网的垂直变形影响很大;在相同落石冲击能量作用下,钢柱与钢丝绳网仅在柱顶和柱脚处连接(两点连接)时,结构的变形比多点连接明显,结构受到的最大冲击荷载、拉锚绳及支撑绳的受力更小,耗能能力更好;钢柱与基础间铰接连接时可显著降低钢柱轴力,提高被动防护网结构的防护能级;建议被动防护网的钢柱与钢丝绳网间优先采用两点连接,钢柱与基础间优先采用铰接连接。

关键词：被动防护网落石冲击连接方式受力分析数值模拟

基于落石运动特征分析的被动防护网设计方案研究

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水利与建筑工程学报 2023年第3期21卷 74-83页

作者：刘然罗常炜孙涛覃壮恩侯争军杨宝全陈媛四川大学水利水电学院四川成都610065 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点试验室四川成都610065 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 中国安能集团第三工程局有限公司四川成都611130 成都星景智能科技有限公司四川成都610073

崩塌落石是山区常见的地质灾害之一,采取有效的工程措施对危岩体进行防护治理十分必要。针对某水电站厂区自然边坡高位危岩体的安全防护设计开展研究,利用无人机航摄建立了高精度三维边坡模型,运用Rockfall数值软件模拟分析典型危岩体... 详细信息

崩塌落石是山区常见的地质灾害之一,采取有效的工程措施对危岩体进行防护治理十分必要。针对某水电站厂区自然边坡高位危岩体的安全防护设计开展研究,利用无人机航摄建立了高精度三维边坡模型,运用Rockfall数值软件模拟分析典型危岩体高危险区的落石运动特征与受灾影响范围。根据计算结果提出以被动防护网为主的防护方案及其主要技术参数,通过对比分析不同参数下的防护效果,定量确定了最优参数的防护方案。研究结果表明:在进厂交通洞上方的灌溉渠沿线设置一道高度为6 m、张拉长度100 m的RXI-150型被动防护网可有效优化危岩体落石的动能分布序列,显著提高落石拦截率,降低厂区的落石灾害风险,取得了良好的防护效果。研究成果可为该水电站边坡工程的防护设计提供了科学依据,为类似工程设计与落石分析提供参考。

关键词：落石灾害被动防护网数值模拟落石运动特征受灾影响范围防护效果