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滚石运动过程中关键参数的影响分析

原文作者:
  陈宇龙
发布时间:
  2014-08-15
来    源:
  东京大学土木工程系
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摘要:边坡滚石是一种常见的工程地质灾害,滚石运动的复杂性往往与其影响因素密切相关。针对滚石从发源地到终止点之间的运动形态,对影响滚石运动轨迹和能量转换的诸多参数进行了探讨,通过理论比对分析,筛选出主要的影响参数,即边坡坡面还原系数、坡面摩擦角、坡面粗糙度、滚石自转的角速度和滚落状态5 方面进行了系统的模型试验和数值模拟分析,总结出了外在因素以及内部因素耦合作用下的滚石的运动形态。为进一步深入研究滚石运动奠定了基础,为制定相应的工程防护措施提供了参考依据。
0 引 言
    滚石是指个别块石因某种原因从地质体表面失稳后经过下落、回弹、跳跃、滚动或滑动等运动方式中的一种或几种的组合沿着坡面向下快速运动,最后在较平缓的地带或障碍物附近静止下来的一个动力演化过程[1]。当滚石运动范围内有人类活动或人类构筑的设施并引起一定的损失时,就构成了滚石灾害[2]。随着中国国民经济的高速发展,尤其实施西部大开发战略后,国家每年投入数百亿资金用于西部基础工程建设。由于西部山区特有的地形地貌等地质条件,使得工程建设不仅难度大,在建设过程中会遇到各种地质灾害,而且工程投入运营后,地质灾害事故也是频繁发生,滚石灾害的严重性也随之突显出来[3]。滚石运动具有多发性、突发性、随机性,决定了滚石运动影响因素的相关研究变得复杂。自20 世纪五六十年代开始,国外学者便开始进行滚石运动影响因素方面的研究并取得了一些有价值的成果[4-10]。国内在这方面的研究起步比较晚,对滚石运动影响因素的探讨多限于某单一因素的试验研究[11-12]或局部的工程防护[13-15],且尚未形成较为完整的体系。因此,有必要对影响滚石运动轨迹和能量转换的诸多参数做进一步研究。
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