落石冲击隧道洞口结构形状因素影响研究

宋东旭

(中国水利水电第十一工程局有限公司，郑州 450001)

0 引 言

落石灾害由于其难预测、大质量和强冲击的特点，成为山区常见的极具威胁的自然灾害之一，落石产生的灾害已经严重影响了我国西部多山区的交通安全，每年都会有关于落石灾害的事故发生，严重威胁人们的生命财产安全。目前落石与隧道洞口结构发生碰撞时所产生的冲击作用包括落石冲击力以及结构在冲击作用下的动力响应。在发生碰撞时的冲击作用跟落石本身的几何特性、起始下降高度以及结构本身的特性相关，冲击力大小是进行落石防护工程设计的重要考虑因素。

在落石灾害中，落石形状的随机变化也十分显著，根据统计和分析，将落石形状分成了五大类，包括球形、圆盘形、圆柱形、圆锥形和多棱角形，这五大类又可以进一步细分成21小类[1]。当不同形状落石冲击垫层表面时，其冲击端形状的随机变化又会产生不同的冲击效果，因此，研究落石形状对落石冲击效应的影响十分必要。

文章借助ANSYS/LS-DYNA有限元动力分析软件来模拟不同工况情况下，不同形状落石冲击设有砂垫层的混凝土结构进行模拟，通过结果对比，分析落石形状对冲击作用的影响，为实际设计施工提供参考。

1 工程概况

峨汉高速第二标段第12合同段，位于四川省雅安市汉源县顺河乡境内，总长7021m(左右线平均)，左线起讫里程 ZK104 + 545-ZK111+ 554，全长约7km；主洞右线起讫里程 K104+525-K111+558，全长7km；大岩隧道进口端地形陡峭，洞口附近为巨厚松散坡积体，洞口下方为陡峭边坡、旁边是S306省道，隧道洞口路面标高至S306省道高差为18.8m。……