岩质边坡滚石飞落模型与防治技术

针对公路岩质边坡的滚石灾害问题,建立岩石跳跃滚落的理论分析模型,推导了岩石运动的轨迹方程、滚石第1次落点后的水平速度和竖向速度以及第2次落点的水平距离,计算了滚石掉入构筑物表面的水平距离和对砂垫层的撞击能,并计算了滚石撞入砂垫层的入土深度,分析了撞击能与入土深度的关系,同时推导出了滚石落入砂垫层的冲击压力、最大法向压应力、撞击能以及压入量,并通过2个算例对提出的模型进行验证,根据计算结果选取了合理的防护方式对滚石灾害进行防护。研究结果表明:算例1滚石对砂垫层的压入量为1.28m,设计构筑物上的砂垫层厚度为2m,同时考虑到构筑物的安全储备,滚石撞击坡面后的水平运动距离小于撞击点到公路路缘的水平距离,滚石飞落至地面的撞击能为167kJ,采用型号为AXI-015(防护等级为200kJ)的被动防护网可有效防护构筑物,避免安全事故的发生;算例2滚石落入砂垫层的压入量为0.87m,撞击能为124kJ,设计洞口顶回填1.5m厚的砂垫层,采用防护等级为150kJ的被动防护网可有效防护边坡滚石灾害。采用提出的模型计算并进行防护的效果非常明显,证明了所建模型的可实施性,为以后类似工程提供了有益指导。