基于FDM-DEM的高位危岩体防护网位置优化技术研究
尹振华1，2，李健1，2，邢哲源1，2，崔健1，2，张革3，孙利1
（1. 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081； 2. 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道系统全国重点实验室，北京 100081； 3. 三峡大学，湖北宜昌 443002）
摘要：高位危岩体崩塌灾害严重威胁山区铁路运营安全，传统落石防护网布设采用简单的落石势能及轨迹计算作为依据，无法描述危岩体崩塌破坏形式及下落过程中由于自身结构面存在导致的撞击碎裂过程，导致计算结果与实际落石的运动轨迹与势能偏差较大，难以实现防护网的合理布设。基于连续-非连续介质耦合方法（FDM-DEM），结合连续介质方法（FDM）模拟岩体整体变形破坏、非连续介质方法（DEM）精准刻画块体撞击碎裂与离散运动优势，构建高位危岩体从启动破坏、加速下滑到滞留稳定的全运动过程数值模型，还原危岩体在自然工况下崩塌体破坏及撞击碎裂过程的运动特性。研究结果表明：崩塌体每次与地面发生撞击后，动能会显著下降40%左右，基于动能变化规律，可将防护网分别设置在落石与地面两次碰撞的关键位置，能够最大限度发挥拦截效能；通过系统分析落石运动过程中速度与能量的动态变化特征，充分利用落石在运动碰撞过程中的自然消能及解体作用，能够精准锁定落石防护网的合理布设点位。研究成果可以为危岩体防护网布设位置的科学优化提供科学依据。
关键词：山区铁路；高位危岩体；崩塌落石；连续-非连续耦合；防护网
中图分类号: U213.1;P642.23 文献标识码: A DOI: :10.13238/j.issn.1004-2954.202601130002