拦石墙缓冲层结构设计

闫朝国+++屈春燕

摘 要：缓冲层是拦石墙体系的重要组成部分，其主要作用是缓冲落石对圬工墙体的冲击作用，并向墙体传递扩散冲击能量，其安全性在一定程度上决定了整个拦石墙的安全，合理的选择结构材料也能够减少工程造价，对不同的结构材料进行研究具有现实意义。

关键词：拦石墙；缓冲层；冲击能量

1 概述

拦石墙作为崩塌危岩体被动防护的主要治理手段已被广泛采用，在采取主动清危、加固条件差的情况下尤为适宜。由圬工材料墙体、墙背缓冲层及后部落石槽组成。为避免圬工墙体直接承受落石冲击，墙体背后需设缓冲层，缓冲落石冲击作用，并向墙体传递扩散冲击能量。可采用土质缓冲层或废旧轮胎缓冲层。

2 土质缓冲层

2.1 设计依据

拦石墙计算采用冲击力及土压力二者中较大值进行拦石墙圬工墙体设计。落石嵌入缓冲层单位面积阻力可根据嵌入缓冲层的最大深度确定缓冲层的厚度，缓冲层的厚度应大于嵌入深度，土质缓冲层结构如图1所示。

2.2 冲击力、土压力及嵌入深度计算

落石冲击力计算

拦石墙及其缓冲层的结构设计所采用落石冲击力P可以按以下两种途径计算。

拦石缓冲层结构设计所采用落石嵌入回填土最大深度X可按式下式计算：

式中：Pa-主动土压力（kN/m）；γ-土体容重，取18-20kN/m3；Ka-主动土压力系数；H-墙高（m）；φ-土的内摩擦角；ε-墙背与铅垂线夹角；δ-土与墙背间的摩擦角，取0.5φ；β-墙顶土坡坡度，取20°；

3 废旧轮胎缓冲层

废旧轮胎由橡胶、帘布层等材料组成，受到压缩后表现出明显的弹性特征，被落石冲击变形后会迅速恢复，能够多次重复压缩回弹过程。衰减时间大幅度增加，能量衰减明显，如图2所示。单独一个轮胎缓冲能力有限，可通过在废旧轮胎内填充砂石或设置多层轮胎进行缓冲防护，并可在轮胎内填充聚氨酯泡沫等空隙结构的轻质材料，不同废旧轮胎的磨损及老化程度不一，空间充足的情况下宜多层布置，轮胎缓冲层结构如图3所示。

4 缓冲层的选择

缓冲层材料的选择要综合考虑崩塌落石的力学参数、原材料的来源及工程所在地的实际情况。土质缓冲层应压实，不能坍塌堵槽甚至被复垦。轮胎缓冲层应选择同规格废旧轮胎，轮胎应连接牢固，在空间充足的情况下宜多层布置。

参考文献

[1]叶四桥，陈洪凯，唐红梅.基于落石计算的半刚性拦石墙设计[J].中国铁道科学，2008（2）.

[2]罗祥，石少卿，严庆平，等.利用废旧轮胎防治滚石的数值模拟分析[J].中国地质灾害与防治学报，2011（4）.

[3]鄧力源，石少卿，汪敏，等.废旧轮胎防在新型柔性拦石墙结构中的应用与数值分析[J].后勤工程学院学报，2015（1）.