基于离散元-有限差分耦合的滚石冲击棚洞垫层动力响应研究

• 作者: 王东坡 刘浩 裴向军 孙新坡 周良坤 刘彦辉
• 来源期刊: 振动与冲击
• 关键词: 滚石 棚洞 冲击角度 离散元-有限差分耦合
• 年，卷（期）: 2021,（19）
• 页码范围: 246-253
• 页数: 8页
• 分类号: TU313
• 语种: 中文
• DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2021.19.031

摘要

在棚洞结构顶部覆盖一层砂土缓冲垫层能有效减小滚石对棚洞顶板的冲击力,以往多采用有限元方法开展研究,无法考虑砂土垫层离散特征,研究手段有待改进.以棚洞垫层物理模型试验为原型,考虑砂土颗粒离散性和棚洞混凝土结构的连续性,采用离散元-有限差分耦合算法,其中离散元模拟砂土垫层,有限差分法模拟棚洞混凝土结构,在充分发挥两种模拟方法优势下,开展滚石以不同角度、不同速度冲击棚洞垫层的动力响应数值模拟研究,通过对受冲击棚洞支座反力、棚洞顶板位移、滚石冲击力分析,揭示棚洞结构的动力响应特征.研究结果表明:冲击角度和冲击速度对支座反力影响显著,冲击角度增大,支座反力随之增大.相对而言,在较小冲击角度下,支座反力受冲击角度的影响较大,而较大冲击角度下,冲击速度的影响则更明显;冲击力方面,伴随冲击角度和冲击速度增大,滚石冲击力随之增大,较大冲击角度下,角度的增大对冲击力的提升更加明显;棚洞顶板中心处竖向位移值随冲击角度和冲击速度的增大而显著增大,且在较小冲击角度下,冲击角度对顶板位移的影响更大,而较大冲击角度下,冲击速度的影响更为显著.