中文摘要：

运动特性规律性认识和运动计算敏感参数是落石被动防治的基础，但由于其运动过程随机性强，难以重现、记录和较精确的分析，给相关研究带来了困难，并导致有关科学认识严重滞后于应用领域的需要。以高速相机配合高速运动分析软件作为落石运动过程的观测和分析工具，进行系统大比尺模型试验和现场滚石试验，结合落石实例反分析、落石数值计算等研究手段，探求落石块度大小、形状、运动坡段坡度、坡段组合、坡表状态及植被特征等对其运动参数、运动模式、威胁范围、致灾能力的影响规律，获取相应偏移比、法向及切向恢复系数、滚动摩擦系数等敏感参数变动规律及量值，进而得到落石运动有关科学认识和敏感参数取值建议。为落石运动计算中形状、运动模式假定，计算模型及敏感因子取舍，敏感参数取值等提供科学依据，以从根本上推进落石运动计算、威胁区域预测、风险评价及被动防治等应用研究领域的科学进展。

结论摘要：

运动特性规律性认识和运动计算敏感参数是落石被动防治的基础，但由于其运动过程随机性强，难以重现、记录和较精确的分析，导致有关科学认识严重滞后于应用领域的需要。以高速相机配合高速运动分析软件作为落石运动过程的观测和分析工具，进行系统大比尺模型试验和现场滚石试验，结合落石实例反分析、落石数值计算等研究手段，研究了落石块度大小、形状、运动坡段坡度、坡段组合、坡表特征等对其运动特性及敏感参数取值的影响规律，得到以下结论 (1) 落石运动能力和威胁范围随着块度大小的增加而增大；不同形状落石运动能力和威胁范围为球形大于圆柱状大于方形，长条形落石最小；为力求反映落石形状对运动参数的影响，可考虑采用圆柱状落石假定。 (2) 运动坡段特征方面上陡下缓坡落石威胁范围和运动能力最大，其次是台阶坡，上缓下陡坡最小，当存在台阶时会出现较大的动能损耗；坡表越硬则落石运动能力越强，相反越软则有较好的消能效果。从坡角来看，55度左右的运动坡段落石会有最大的运动能力和威胁范围；据此建议在落石被动防治方案中，可采用台阶配合缓冲层的边坡布置，以利用台阶、坡形和缓冲层的消能能力。 (3) 落石运动速度、落石形状、坡型对偏移比无显著影响，落石质量越大，偏移比有越小的趋势。对于房屋、基础设施等静态受威胁对象建议取偏移比为0.1控制横向威胁范围；对于铁路、公路而言，建议取偏移比为0.3作为被动防治中横向威胁范围的计算依据。 (4) 边坡表面覆盖层越坚硬，坡面倾角越缓，下落高度越小，落石质量越大，则所得切向恢复系数越大，形状对切向恢复系数无明显影响。坡表铺装的软硬程度对法向恢复系数的取值影响最大，坡表越松软、碰撞发生的坡面越缓则法向恢复系数越小，而形状、下落高度和质量对法向恢复系数的大小无明显影响。坡表越松软、坡表越陡则滚动摩擦系数越大，而质量对滚动摩擦系数无明显影响，形状对滚动摩擦系数应有显著影响。 (5) 依据以上研究成果建议依据落石运动坡表坡度和坡表软硬程度对切向恢复系数、法向恢复系数和滚动摩擦系数进行取值，并给出了建议取值表。本项目研究成果为落石运动计算中形状、运动模式假定，敏感参数取值等提供了科学依据，有助于推进落石运动计算、威胁区域预测、风险评价及被动防治等应用研究领域的科学进展。