突破!西南交大科研團(tuán)隊(duì)給道路加上了“金鐘罩”


西南交通大學(xué)就有這么一支研究團(tuán)隊(duì);近十年來一直在研究柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù),形成了讓落石崩塌,變得“溫良可馴”的“太極功夫”
【MBAChina網(wǎng)訊】中國是多山國家,落石崩塌地質(zhì)災(zāi)害,對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了嚴(yán)重影響——如何讓“兇猛“的落石崩塌災(zāi)害乖乖就范實(shí)現(xiàn)以柔克剛,需要高超的“太極功夫”西南交通大學(xué)就有這么一支研究團(tuán)隊(duì);近十年來一直在研究柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù),形成了讓落石崩塌,變得“溫良可馴”的“太極功夫”
▲模型試驗(yàn)
▲數(shù)值模擬技術(shù)
高位落石沖擊具有沖擊力大、沖擊能量大和破壞效應(yīng)巨大等特點(diǎn),特別在中國西部高山峽谷區(qū)域,高位落石風(fēng)險(xiǎn)隱患較為普遍,且分布區(qū)域廣泛,對交通形成了巨大的威脅,對其進(jìn)行有效防治一直是地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域的技術(shù)難題。引導(dǎo)式防護(hù)系統(tǒng)是一種新型的柔性防護(hù)技術(shù),與傳統(tǒng)的固坡、攔擋等工程手段相比,其充分利用了“以柔克剛”的原理,通過對滾石下落全過程軌跡的抑制和引導(dǎo),從而實(shí)現(xiàn)更為有效的防治效果,具有防護(hù)性能高、施工周期短、易維護(hù)、不影響生態(tài)環(huán)境等優(yōu)勢。
▲自由落體沖擊試驗(yàn)
6月4日,由西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院防護(hù)結(jié)構(gòu)研究中心聯(lián)合四川奧思特邊坡防護(hù)工程有限公司,在重慶市涪陵區(qū)開展了高位落石沖擊防護(hù)的原位試驗(yàn)。據(jù)悉,本次試驗(yàn)是世界上首次同類型原位足尺試驗(yàn)。
防護(hù)結(jié)構(gòu)研究中心歷經(jīng)近十年研究開發(fā),針對結(jié)構(gòu)防護(hù)技術(shù)取得了諸多理論、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用成果,有力促進(jìn)形成了我校特色優(yōu)勢學(xué)科方向。本次試驗(yàn)采用的新型引導(dǎo)式高位落石柔性防護(hù)系統(tǒng)是該中心與奧思特公司聯(lián)合開發(fā)的最新成果。中心在整合被動和主動防護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上,首次提出了引導(dǎo)防護(hù)的原創(chuàng)理論,并開發(fā)形成了分布式多級耗能引導(dǎo)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。與既有柔性防護(hù)技術(shù)不同,新系統(tǒng)遭受強(qiáng)沖擊作用時(shí),基于“主動控制”并結(jié)合專門的結(jié)構(gòu)技術(shù)措施,對高位落石進(jìn)行攔截、壓制、引導(dǎo)和收攏,實(shí)現(xiàn)攔截、引導(dǎo)和輔助清理等功能的一體化整合。
據(jù)悉,為了驗(yàn)證新技術(shù),防護(hù)結(jié)構(gòu)研究中心和奧思特公司曾于2018年結(jié)合貴州某山地大規(guī)模清危爆破工程,大膽嘗試進(jìn)行了原位驗(yàn)證試驗(yàn),試驗(yàn)表明,由于采用了先進(jìn)的分布式耗能與引導(dǎo)控制技術(shù),系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超過十萬千焦的綜合防護(hù)耗能,與傳統(tǒng)防護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相比,防護(hù)能力提高兩個(gè)數(shù)量級,且可以回收利用。
▲現(xiàn)場試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)
▲實(shí)際災(zāi)害防護(hù)效果
防護(hù)結(jié)構(gòu)研究中心與奧思特公司為了本次試驗(yàn)的順利開展,籌備了接近一年時(shí)間,先后完成選址、模擬分析、設(shè)計(jì)和制造安裝。
西南交通大學(xué)余志祥老師和奧思特呂漢川董事長牽頭完成本次試驗(yàn)方案設(shè)計(jì),許滸老師、齊欣老師及奧思特研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)開展現(xiàn)場試驗(yàn),防護(hù)結(jié)構(gòu)研究中心多名博士、碩士研究生參與了試驗(yàn)工作,試驗(yàn)參加人員累計(jì)超過30人。
試驗(yàn)?zāi)P桶惭b在高度為85米、坡度約65度的陡坡上,僅由14根鋼柱支撐,防護(hù)面積超過一萬平米。為了獲取寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù),試驗(yàn)使用了3臺無人機(jī)、3臺高速攝影機(jī)、若干臺高清普速攝影機(jī)和數(shù)十套力學(xué)傳感器及數(shù)據(jù)采集儀器。
4日上午10點(diǎn)整,沖擊試驗(yàn)正式開始。重量不等的大型撞擊塊從85米高的陡崖上釋放,撞擊塊高速滾落,并帶動大量破碎巖體沖擊系統(tǒng),經(jīng)系統(tǒng)攔截、壓制、引導(dǎo)后堆積至坡底。在系統(tǒng)無修復(fù)條件下,試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行了多次,分別驗(yàn)證了單體、多體群發(fā)及多體跟隨沖擊等工況。試驗(yàn)過程中,現(xiàn)場持續(xù)爆發(fā)出雷鳴般的掌聲和歡呼聲。
試驗(yàn)中還出現(xiàn)了有趣的現(xiàn)象,第二次沖擊試驗(yàn)時(shí),撞擊塊的提升掛鉤與網(wǎng)面形成糾纏,無法下落,試驗(yàn)老師胸有成竹,果斷指揮釋放第三次撞擊塊,通過系統(tǒng)的引導(dǎo)功能,有效控制前后兩次撞擊塊的滾落路徑,實(shí)現(xiàn)了前后兩個(gè)撞擊塊的空中撞擊,解決了落石掛網(wǎng)的問題。試驗(yàn)老師稱:這種復(fù)雜地形條件下,發(fā)生打彈珠似的跟隨撞擊現(xiàn)象,充分體現(xiàn)了新型系統(tǒng)優(yōu)秀的落石軌跡引導(dǎo)能力。
本次試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了引導(dǎo)式高位落石柔性防護(hù)系統(tǒng)大型足尺沖擊試驗(yàn)的世界首秀,并實(shí)現(xiàn)了防護(hù)系統(tǒng)在無修復(fù)狀態(tài)下抗連續(xù)沖擊,是柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的突破性進(jìn)展,意味著西南交通大學(xué)在防護(hù)工程領(lǐng)域的理論與技術(shù)研究邁入了一個(gè)新的高度,引起了國內(nèi)外同行廣泛關(guān)注。
本次試驗(yàn)得到了重慶市涪陵區(qū)政府和奧思特邊坡防護(hù)公司的大力支持,到場觀摩的單位有自然資源部地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)指導(dǎo)中心、重慶應(yīng)急管理中心、中鐵二院、成都鐵路局、中國臺灣地質(zhì)學(xué)會、中國臺灣宜蘭大學(xué)、中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院等近20家單位,試驗(yàn)觀摩者包含技術(shù)研發(fā)及應(yīng)急管理專家逾百余名。
(本文轉(zhuǎn)載自西南交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 ,如有侵權(quán)請電話聯(lián)系13810995524)
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