落石冲击下压实度对红层泥岩垫层缓冲机制影响研究

作     者：刘奇 刘先峰 李建国 袁胜洋 谭伟 胡金山 LIU Qi;LIU Xianfeng;LI Jianguo;YUAN Shengyang;TAN Wei;HU Jinshan

作者机构：西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 新疆工程学院土木工程学院新疆乌鲁木齐830023 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043 

基　　金：中铁第一勘察设计院集团有限公司科研项目(院科20-06) 中央引导地方科技发展专项资金资助项目(ZYYD2023B02) 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2024年第21卷第7期

页      码：2735-2744页

摘      要：西南地区山地众多,落石频发,红层地质分布广泛,工程上红层隧道区可用红层泥岩作为棚洞垫层材料以抵抗落石冲击。但红层泥岩为细粒黏性缓冲材料,与无黏性粗粒材料不同,压实度对其缓冲机制影响仍不明晰,为此开展落石冲击红层泥岩垫层材料模型试验及数值模拟研究。通过搭建室内落石冲击试验平台,进行红层泥岩材料不同压实度下的模型冲击试验,监测落石及垫层内加速度大小,研究压实度对垫层缓冲效果的影响规律,并借助离散元(PFC)与有限差分(FLAC)耦合方法对模型试验进行了对比验证,揭示了压实度对红层泥岩垫层缓冲机制的影响规律。研究结果表明:1)不同压实度中(K=0.9、0.8、0.7),压实度越低,落石冲击力越小,K=0.7的冲击力较K=0.9减少54.08%;2)垫层内峰值加速度随水平距离增加呈指数衰减,且压实度越小,垫层加速度衰减越显著;3)重复冲击使垫层缓冲效果存在劣化现象,导致落石冲击力及垫层内加速度增加,工程中需加以注意;4)压实度低时,力链越不稳定,力链因易破坏重组而无法提供长期、稳定阻力,致使落石冲击力降低;同时垫层松散使冲击波传播时间增加,垫层吸收更多能量;因此,压实度低时垫层具有更好的缓冲效果。研究结果可为西南地区红层泥岩垫层材料的应用提供借鉴。

主 题 词：落石冲击 压实度 红层泥岩 垫层 缓冲机制 

学科分类：081401[081401] 08[工学] 0814[工学-地质类] 

D　O　I：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231516

馆 藏 号：203141370...