杨少军,吕 梁,钟汉清,余志祥,高明昌,刘 琛

(1.中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043； 2.西南交通大学土木工程学院,成都 610031)

引言

危岩落石为山区常见地质灾害，严重威胁着山区交通基础设施的安全。棚洞结构是危岩落石综合防护体系的重要一环，广泛应用于山区线路隧道洞口处。棚洞顶板上铺设缓冲层后对落石冲击的缓冲效应显著。

近年来，相关学者在落石冲击棚洞相关领域开展了较为系统的研究。王东坡等[1]采用数值模拟方法对比了EPS垫层和砂垫层对棚洞混凝土板的耗能作用；裴向军等[2]采用动力有限元分析不同冲击能量下多组砂土垫层厚度组合的动力响应及耗能缓冲机理；王琦等[3]以废弃橡胶轮胎作为垫层材料，采用动力有限元法研究落石冲击速度、垫层厚度对结构动力响应的影响；江巍等[4]取不同厚度的缓冲土层，分析不同坠落高度条件下落石经过土体缓冲后对结构的冲击力。文献[5-16]开展了滚石在不同冲击角度下棚洞结构的动力力学响应、落石对框架门式棚洞的动力响应、悬臂式棚洞在滚石冲击荷载下的动力响应等研究。

超高性能混凝土[17-18](简称UHPC或RPC)具有高力学性能、高耐久性能等优势，在棚洞主体结构中应用前景广阔，而UHPC棚洞板铺设砂土层时对落石冲击的缓冲性能未见报道。本文建立UHPC棚洞板在不同厚度砂土缓冲层下的有限元模型，模拟不同冲击能级下的落石冲击力、砂土层耗能比例、板的动力响应等，据此对比不同厚度砂土层的缓冲性能，为今后落石防护棚洞结构的优化设计提供参考。……