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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2021-11-12

Rockfall落石研究：实验为rockfall落石软件数值模拟提供基础

来源：slf作者：金土石科技

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现场工作流程：对所用石头进行标记、数字化和仪器化，然后记录飞行路径数据和高程模型，并将数据用作 RAMMS :: ROCKFALL 模拟的输入和比较值。

SLF 在雪和雪崩研究方面有着悠久而成功的传统。为实际使用而开发的仿真软件 RAMMS 也源于这一传统。近年来，久经考验的雪崩模块已经扩展到泥石流、滑坡和落石模块。来自案例研究的数据，但也越来越多地来自实地研究，为RAMMS提供了基本信息为ROCKFALL软件来测试和验证。目的是通过实验记录一块石头的整个飞行路径，包括旋转速度、冲击力、跳跃高度和距离等信息。实验首先从形状和大小方面选择合适的石头，然后装备带传感器。这些传感器能够测量高达 400 倍的重力加速度（特技飞行员体验的重力加速度约为 10 倍）以及高达每秒11转的旋转。普通视频记录提供地形轨迹的图像，结合来自传感器的时间信息，可以估计跳跃距离和高度。

Rockfall 研究员安德林·卡维泽 (Andrin Caviezel) 带着这个重约 800 公斤的标本，然后用直升

Flüelapass (GR) 上的实验与过去两年一样，SLF 研究人员于 2019 年夏季在进行着落石实验。他们不使用天然石材，而是使用混凝土制成的人造石材。在第一组实验中，它们都具有相同的立方体形状，但重量不同，最轻的重44公斤，最重的约2670公斤。使用这种人造石材的优点是它们可以很好地相互比较，并且可以大量生产相同的石块。通过这种方式，可以在不不改变形状差异的情况下研究重量对运动行为的影响。确定形状的影响将是进一步实验的核心部分。
一个大约 40 度陡峭、300 米长的斜坡作为测试场地。当研究人员让石头滚下斜坡时，附着在石头上的传感器测量所有三个轴的旋转和加速度。这些传感器是苏黎世联邦理工学院集成系统研究所Luca Benini 周围小组的一项特殊开发。跳动距离是用高精度 GPS 设备测量的。此外，研究人员首次使用高分辨率 8K 同步摄影测量。两到三个摄像头每秒从不同角度记录 25 张图像。这允许得出关于跳跃距离的结论，并且理想情况下，记录允许从立体图像以 3D 方式重建石头的完整飞行路径。获得的数据作为检查仿真软件 RAMMS :: ROCKFALL 进一步开发的基础。研究人员进行的一系列系统测试提供了比案例研究更精确和全面的数据基础。

在 Chant Sura 的发射平台上接近 200 公斤的石头。

在斯瓦尔巴群岛的实验
2017 年 9 月，RAMMS 团队的成员有第二次机会在挪威斯瓦尔巴群岛开展落石实验日。偏远地区荒无人烟，因此提供了许多合适的测试区域。实验日是斯瓦尔巴特群岛大学中心 (UNIS) 学生研讨会的一部分。除了讲座和练习，SLF研究人员还与学生一起进行实验。他们将石块数字化，为它们配备传感器并记录它们如何在空中飞行以及在何处停止。此外，他们还与 UNIS 的研究人员一起在地面激光扫描仪的帮助下创建了一个地形模型。然后他们使用在练习部分获得的数据。

在称重和石头形状映射过程中扔出的大约 70 颗额外石头中的 9 颗。

已经进行的实验结果表明，落石过程中的轮状运动比以前假设的更重要。所获得的知识不断地融入进一步实验的规划以及传感器和数据采集的进一步开发中。通过这种方式，RAMMS :: ROCKFALL 模拟已经可以与实验进行比较。这有助于使模拟程序越来越接近现实。这旨在为从业者提供一种有价值的校准仪器，以支持他们进行危害分析和绘图工作。ROCKFALL 是 RAMMS 模拟软件的第三个模块。该模型使用新开发的接触定律计算石体和地形表面之间的每一次接触。它模拟复杂的运动序列，如滚动、滑动和跳跃或方向的突然变化。通过这种方式，可以确定石头跳跃的高度和距离，它们以什么速度落向山谷，地形对轨迹的影响以及它们着陆或停止的位置。
此外，新模型可以使用真实的 3D 石头形状，并可以计算出它们的轨迹。向前迈出了一大步，因为到目前为止，许多计算机程序只能模拟简单的球形。在实践中，能够进行统计评估尤为重要，这对于规划保护措施至关重要，例如落石防护网的尺寸和位置。

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