技术特征:
1.在崩塌落石地质灾害中获取兼顾材料损伤的接触压力、最大接触压应力与接触变形的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:设定接触面为半径为a的圆,首先对接触压应力分布进行确认:式中:p(r)为接触压应力,p为接触压力,a为接触半径;最大接触压应力p
max
位于r=0处:接触变形由两部分组成:δ=δ1+δ2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中:δ1、δ2分别为2个接触体的变形量;接触变形量与接触面积之间有如下关系:a2=rδ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中:r为等效半径,r1、r2为2个球体的半径;接触压力p、最大接触压应力p
max
与接触变形δ之间的关系为:式中:e为等效弹性模量,e1、μ1、e2、μ2为两个接触体的弹性模量和泊松比;进一步的,根据球形颗粒在冲击荷载下的荷载
‑
变形响应特性构建相应的冲击损伤理论模型:式中:d为球形颗粒直径,为有效刚度,式中:d为球形颗粒的冲击损伤,k为初始刚度;将冲击损伤变量d定义为:式中:δ
c
为球形颗粒发生冲击破坏时的压缩变形量,当δ=δ
c
,损伤d=1;γ为冲击损伤指数;进一步的,将颗粒的损伤变量d定义为:
其中:e分别为颗粒的有效弹性模量和初始弹性模量;δ
y
、δ
m
、δ
c
分别为颗粒发生初始屈服时所对应的接触变形量、颗粒碰撞过程中的最大接触变形量及颗粒发生完全破坏即d=1时对应的变形量,三者之间满足δ
y
<δ
m
≦δ
c
;由此可得到考虑材料损伤的接触压力、最大接触压应力与接触变形之间的关系为:2.在崩塌落石地质灾害中获取落石对钢筋混凝土桩板墙冲击力的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:落石确认为以速度v0运动的质点,钢筋混凝土桩板墙为静止的平面,将冲击速度沿水平和垂直方向分解:v
x
=v0sinθ,v
y
=v0cosθ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)式中:v0、v
x
、v
y
分别为落石接触到钢筋混凝土桩板墙瞬时的总冲击速度、水平冲击速度和垂直冲击速度;θ为冲击角度;对钢筋混凝土桩板墙造成冲击破坏的是水平冲击,仅考虑落石的水平冲击作用,有:式中:m1、m2分别为钢筋混凝土桩板墙和落石的质量;v1为钢筋混凝土桩板墙的运动速度;p为落石对钢筋混凝土桩板墙的冲击力;可得:度;p为落石对钢筋混凝土桩板墙的冲击力;可得:式中:m为等效质量,对δ积分:在最大压缩量时,得到最大压缩量为:
进一步求出落石产生的最大冲击力:进一步得到相应的最大落石冲击压应力为:考虑由于冲击碰撞导致的材料损伤,得到考虑损伤的落石最大冲击力为:3.崩塌落石地质灾害中钢筋混凝土桩板墙动态响应的获取方法,其特征在于:将钢筋混凝土桩板墙在落石冲击下的冲击力
‑
变形关系曲线划分3个阶段:
①
阶段ⅰ:碰撞初期的弹性加载阶段,落石与钢筋混凝土桩板墙二者之间的接触力确认为弹性接触,得到:式中:δ
y
为钢筋混凝土桩板墙产生初始屈服时的变形值;
②
阶段ⅱ:混凝土桩板墙的塑性损伤加载阶段,接触冲击力超过墙体的屈服强度时导致其产生塑性变形出现损伤,考虑损伤,得到:式中:δ
m
为钢筋混凝土桩板墙的最大变形值;
③
阶段ⅲ:卸载阶段,当钢筋混凝土桩板墙达到压缩最大变形时,落石冲击速度减小为0,墙体积累的弹性变形能发生回弹释放;确认接触冲击力与变形的关系为:式中:d
m
为与钢筋混凝土桩板墙卸载前最大变形值δ
m
所对应的损伤。4.根据权利要求3所述的崩塌落石地质灾害中钢筋混凝土桩板墙动态响应的获取方法,其特征在于:在第
③
阶段,当卸荷完成后,接触应力p(δ)为零,获取对应的墙体残余变形量δ0,即为落石冲击对钢筋混凝土桩板墙造成的塑性变形。5.根据权利要求3所述的崩塌落石地质灾害中钢筋混凝土桩板墙动态响应的获取方法,其特征在于:待定常数δ
y
的确定方法为:钢筋混凝土桩板墙初始屈服时的变形值δ
y
所对应的应力为其初始屈服强度σ
py
,通过材料力学试验测得;落石对钢筋混凝土桩板墙的接触力p
y
与其屈服强度σ
py
之间满足:
式中:e、μ分别为材料的弹性模量和泊松比;a
y
是与泊松比μ有关的材料常数,当μ=0.3和0.4时,a
y
=1.61和1.74;材料的初始屈服点为弹性段和塑性损伤段的交界点,其同时属于弹性段和塑性损伤段,已知材料的屈服强度σ
py
,即可得到此时对应的变形量δ
y
。6.根据权利要求3所述的崩塌落石地质灾害中钢筋混凝土桩板墙动态响应的获取方法,其特征在于:待定常数δ
m
的确定方法为:钢筋混凝土桩板墙的最大冲击力和最大冲击变形同时出现,可得:(24);得到一个关于δm的方程,其中δc为材料发生完全破坏时的冲击变形量,通过试验测得;通过迭代求解该方程即可得到δ
m
。