基于三维地形仿真的高原落石运动特征分析

落石是青藏高原峡谷交通道路的主要安全隐患,充分了解落石的运动特征和过程对于危险性评估及防治灾害十分重要.文章运用无人机(UAV)和三维激光扫描仪(3D laser scanner)所采集的边坡和危岩数据,使用Pix4D软件将采集数据建立为高精度三维仿真模型,并利用Unity3D对不同工况下的落石运动特征和堆积位置进行仿真分析.结合仿真分析结果在野外进行模型试验,验证了三维仿真分析方法的可行性与准确性.研究结果表明:基于三维地形仿真的高原落石运动形式更为真实和准确;当落石块体及边坡坡度越大,落石速度、加速度、位移也越大;当落石形状的球度值越大,落石的速度、加速度和位移也越大;落石以坠落式失稳比倾倒和滑动失稳的运动速度和加速度更大、位移更远.仿真分析与野外试验的速度、加速度和位移曲线拟合度R2=0.956.因此,三维仿真分析方法比普通数值模拟更加精确、合理,有利于公路边坡落石灾害工程整治的设计.