發(fā)布時(shí)間：2024-05-19 05:52

　　準(zhǔn)確預(yù)測(cè)滑坡滾石隨機(jī)碰撞后的力學(xué)特性對(duì)滾石災(zāi)害預(yù)測(cè)與防治工作具有重要的意義。為了探究影響滾石—壁面碰撞過(guò)程的隨機(jī)因素,本文選取了碰撞過(guò)程中4個(gè)主要影響因素(入射速度、初始旋轉(zhuǎn)角速度、入射角度以及碰撞角度),建立滾石隨機(jī)碰撞理論模型,基于接觸理論得到滾石碰撞過(guò)程中的基本方程,進(jìn)而推導(dǎo)出滾石碰撞后速度公式,并且結(jié)合工程算例分析了入射速度、入射角以及初始旋轉(zhuǎn)角速度對(duì)滾石的反彈速度、運(yùn)動(dòng)軌跡以及總動(dòng)能的影響。結(jié)果顯示:(1)滾石顆粒入射速度、角度以及旋轉(zhuǎn)角速度對(duì)碰撞過(guò)程影響顯著;(2)當(dāng)滾石入射速度增加時(shí),滾石碰后水平運(yùn)動(dòng)距離呈線性增大,垂向最大彈跳高度和碰后總動(dòng)能成冪函數(shù)型增大;(3)當(dāng)滾石入射角增大時(shí),滾石碰后水平運(yùn)動(dòng)距離、垂向彈跳高度均呈減小趨勢(shì),前者幅度遠(yuǎn)大于后者,碰后總動(dòng)能隨著入射角的增大不斷減小;(4)當(dāng)滾石的初始旋轉(zhuǎn)由順時(shí)針變?yōu)槟鏁r(shí)針增大時(shí),滾石發(fā)生回彈現(xiàn)象,水平運(yùn)動(dòng)距離不斷增大,垂向最大彈跳高度逐漸減小,碰后的總動(dòng)能隨著初始旋轉(zhuǎn)的改變先減小后增大。該隨機(jī)碰撞模型可為滾石的運(yùn)動(dòng)軌跡以及沖擊能量的預(yù)測(cè)以及滾石災(zāi)害防治提供一定的理論依據(jù)。

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1滾石隨機(jī)碰撞模型

本文針對(duì)自然界中的滾石碰撞過(guò)程,選取4個(gè)主要影響因素(入射速度、初始旋轉(zhuǎn)角速度、入射角度以及碰撞角度),基于接觸理論建立隨機(jī)碰撞模型;將理論模型結(jié)果結(jié)合實(shí)際工程算例,重點(diǎn)分析入射速度、入射角以及初始旋轉(zhuǎn)角速度三個(gè)隨機(jī)影響因素對(duì)滾石碰撞過(guò)程的影響規(guī)律。1基于滑坡滾石碰撞的隨機(jī)模型

圖2理論模型結(jié)果與野外試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

在相同沖擊粒徑、入射速度及角度的條件下,考慮滾石碰撞位置的隨機(jī)性,得到反彈顆粒速度均值和方差的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果[24]對(duì)比如圖2所示(其中ρ=2390kg/m3),實(shí)心方形離散點(diǎn)代表試驗(yàn)值,圓形離散點(diǎn)則為理論計(jì)算均值(未考慮初始旋轉(zhuǎn)),空心離散點(diǎn)代表考慮初始旋轉(zhuǎn)時(shí)的理論模型反彈速....

圖3滾石碰撞示意圖

表2滾石沖擊計(jì)算參數(shù)Tab.2Rockfallimpactcalculationparameters參數(shù)名稱質(zhì)量/kg半徑/m密度/(kg·m-3)k1k2參數(shù)值1000.1023900.620.15表1計(jì)算結(jié)果與野外試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比Tab.1C....

圖4不同入射速度下滾石力學(xué)特性變化曲線:(a)反彈速度(b)反彈角速度(c)運(yùn)動(dòng)軌跡(d)總動(dòng)能

通過(guò)改變?nèi)肷渌俣鹊拇笮?分析對(duì)碰撞過(guò)程的影響。假定滾石碰撞的入射角為50°,碰撞角為60°,滾石的物理參數(shù)如表2所示,其初始旋轉(zhuǎn)角速度為100rad/s。結(jié)果如圖4所示。結(jié)果表明,在其他條件一定時(shí),入射速度增大,反彈線速度以及角速度都隨之增大,且與運(yùn)動(dòng)方向一致,而對(duì)于垂向速度分....

本文編號(hào)：3977687