
RAMMS::Rockfall采用创新的接触算法模拟落石运动,与多数仅依赖恢复系数的落石模拟程序不同。该模型能真实还原岩石形态,在三维地形中计算其运动轨迹,涵盖跳跃高度、线速度、角速度、旋转动能及总动能等参数。针对软质可压实土壤引入了新型刮擦机制,可确定性模拟落石的所有运动形式(跳跃、滚动与滑动)。用户既可逐条检视单条轨迹动力学特征,也可对多条轨迹集合进行统计分析。
全新RAMMS::ROCKFALL模型采用混合计算方法,融合了刚体力学与软质可压实土壤的刮擦机制。该模型支持对任意三维多面体(包括天然岩石形态)进行精确建模,通过引入真实岩石形状,能更准确地反映不同地质环境下产生的岩石形态与尺寸的自然差异性。此举使得我们能够更真实地模拟落石运动行为,同时整合岩石形态与特定场址落石灾害的启动力学特征。下文将重点说明新版本的核心功能(刮擦效应、森林、拦挡坝及防护网)。

RAMMS::ROCKFALL理论
1 非光滑力学框架
RAMMS::ROCKFALL的理论框架

2 能量耗散
新型能量耗散模型基于可压实软土受刚体冲击时的功能定理。

3 坝体相互作用
计算冲击力、贯入深度及可能回弹后的运动轨迹。

4 倒木影响
由于过去缺乏有效的模拟工具,倒地枯木的影响长期被忽视。如今这一局面已被改变!


图. a) 采用RAMMS::ROCKFALL模块模拟的运动轨迹,叠加于AscTec Falcon 8采集的数字高程模型;b) 实验堆积分布与校准后模拟结果的对比。

图. 五次选定实验的四维轨迹重建。轨迹颜色对应其合成平移速度——最高速度约30米/秒通常出现在悬崖跳跃后的最长腾空阶段。图中标出了悬崖层面与转接碎石场的边界。插图为对应的原位传感器数据流,显示合成冲击加速度与角速度。传感器数据图中用橙色阴影标注了悬崖跳跃起点与进入碎石场时段。RF16第2次运行与RF16第4次运行中,研究的刮擦痕迹用灰色阴影标示。

图 EOTA221试验岩块在瑞士达沃斯尚特苏拉真实斜坡上的滚落轨迹:(左)显式算法,(右)隐式算法。对比时所有岩块采用相同的初始姿态。图(c)和(d)展示了具有相同初始姿态的典型轨迹在滚落过程中三轴角速度变化(x轴=绿色,y轴=红色,z轴=蓝色;棕色曲线=地形高程,黑色曲线=质心高程)。隐式算法会形成轮式运动模式并预测更长的运动距离。(在线彩图)

图 RAMMS落石模块图形用户界面
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