RocFall2 全面的二维落石统计分析程序

       RocFall2是一个2D统计分析程序，旨在帮助评估有落石风险的斜坡。该程序可以确定整个斜坡的能量、速度和弹跳高度包络线，以及岩石位置端点。该程序还可以计算沿斜坡剖面的能量、速度和弹跳高度的分布。它可以绘制分布图并自动计算综合统计数据。RocFall2还允许用户执行集中质量和刚体落石分析。

主要特点：

项目设置

• 从集中质量和刚体方法中选择

• 按岩体或冲击速度标度法向恢复系数Scale normal coefficient of restitution by rock mass or impact velocity

• 可重复结果的伪随机数生成

• 高级模拟设置

集中质量法

• 将每块岩石建模为只有质量的粒子

• 使用法向和切向恢复系数对影响进行建模

• 模拟伪旋转Models pseudo-rotation

• 使用摩擦角滑动的模型

刚体法

• 定义岩石形状、大小和质量：

      多边形岩石形状和光滑形状

      自定义多边形岩石形状

• 使用动态摩擦系数和滚动摩擦对滑动和滚动进行建模

• 随滑动距离变化的摩擦力

• 粘塑性地面阻力

• 植被斜坡的森林阻尼

• 可变的斜坡粗糙度

Seeders

• 使用点种子器、点种子器系列和线种子器指定岩石来源位置。

• 无限数量的岩源位置

• 播种器启动速度和旋转的概率设置

• 伪随机数生成

Slope

• 对斜坡几何形状没有限制（例如，悬垂部分）

• 统计定义的材料属性

• Model crest loss

• 统计学定义的斜坡顶点Statistically defined slope vertices

• 导入/导出材料属性

• 导入.dxf、.crsp（版本3和4）文件

• 根据线段长度和角度定义坡度

增强障碍分析

• 无限数量的障碍

• 单变量屏障敏感性分析

• 双变量屏障敏感性分析

• 可重复使用的屏障特性

• 内置库包括Maccaferri、Trumer-Schutzbauten、Geobrugg、PFEIFER Protective Structures 和 RISP barriers

• 自定义障碍

• 根据意大利、奥地利规范或Non-factored方法检查屏障设计

土质护堤

• 三角形、梯形或自定义护堤形状

• 计算护堤的影响或指定具有无限强度的护堤

数据收集器

• 在任何地点收集信息/统计数据

过滤器

• 根据标准组合定义高级过滤器

• 过滤岩石路径以创建统计数据/图表

制作图表

• 岩石端点位置的直方图

• 沿着坡度绘制最大、平均和/或百分位数图（能量、速度、弹跳高度等）。

• 分布图显示特定位置的反弹高度、能量等的分布（与包络图相同的数据）

• 为特定位置（影响位置、能量等）创建直方图或累积分布

• 在Endpoint位置、包络线图和分布图中，添加了切换end reasons、播种机、岩石类型和岩石形状的选项。

• 从RocFall3批量导出的斜坡部分的跳动距离和障碍影响的组图

Output

• 将图形/绘图复制到剪贴板

• 一键将绘图传输到Excel

• 将属性表添加到模型视图

• 将坡度、岩石路径、障碍物、收集器和护堤导出为.dxf 格式

• 将几何图形/参数复制到剪贴板

• 高级报告生成

• 将屏幕保存到图像文件或捕获到剪贴板

• 轻松添加斜坡和斜坡/图表视图

• 动画落石轨迹

• 显示接触点

• 保存计算路径

报告生成器

• 将视图添加到您的报告

• 将障碍设计报告添加到您的报告中

• 打印导出或导出为PDF

通用材料类型库

• 包括恢复系数表

• 包括摩擦系数表

• 岩石密度表

常见问题

1. 我应该使用什么恢复系数？

      恢复系数的范围为0到1。系数1仅适用于完全弹性材料。在斜坡撞击之后，岩石会以相同的速度/高度反弹回来（即没有能量损失）。另一方面，使用系数0假设材料完全无弹性。受到斜坡撞击后，岩石不会反弹。

       对于Rn和Rt的值，材料库是一个起点（Slope > Slope Material Library > Common Types…）。该库提供参考值和相应的引用。然而，鉴于测试或历史数据的可用性，应始终根据现场校准恢复系数。

2. 对于块质量分析，为什么不同质量的岩石具有相似的路径？较重的岩石不应该反弹得更高或用完的时间更长吗？

      对于块质量法，除了岩石质量外，其他一切都保持不变，不同质量的岩石应该具有完全相同的弹跳高度和跳动距离。这是因为：运动的控制方程是直线运动弹丸，其中不使用质量； 和b块质量撞击理论在等式两边都使用质量，因此质量抵消了。

      换句话说，虽然更重的岩石在整个路径中具有更大的动能，但它也有更大的质量来在撞击后将自己推出。阻尼的唯一来源来自恢复系数。要包括质量对阻尼的影响，可以应用按质量缩放Rn（分析>缩放函数>选择按质量缩放Rn）。

3. 我应该从斜坡上扔多少石头？我怎么知道要扔多少才能得到有代表性的分析？

      要投掷的石块数量取决于分析对石块数量的敏感程度。用户可以执行敏感性分析以确定代表性数字。此外，如果将更广泛的统计分布应用于材料和种子器属性，则建议使用更大的样本（即更多的岩石）。

4. 块质量分析与刚体分析之间有什么区别？我应该使用哪一个？

       块质量分析遵循Pfeiffer和Bowen (1989)开发的方法，并假设岩石是一个点/粒子。能量在控制方程中守恒。由于未考虑岩石形状，因此向外角速度是根据用户输入的岩石密度和质量导出的等效半径计算得出的。在块质量分析中，恢复系数基于速度 (V'n = -Rn * Vn)。

       刚体分析假设岩石是无限刚性的，并且在分析中明确考虑了岩石形状。2D冲击理论基于Stronge，恢复系数基于能量（而非速度）。RocFall2中当前的刚体冲击理论不使用切向恢复系数。冲击过程中切向阻尼的唯一来源是摩擦。我们观察到，在某些情况下，仅靠摩擦力不足以使岩石减速，因此我们添加了一个选项以在用户选择（分析>项目设置>常规>刚体）时应用CRSP切向阻尼。

5. 刚体分析中的形状如何影响路径？

       岩石形状可以产生多种效果。形状会引入从质心(COM)到接触点的偏心率/力臂。根据冲击几何形状，可以在冲击时引入角速度。形状也会影响岩石撞击斜坡的位置，如下图所示。有形状的岩石（右侧）的轨迹会受到墙壁的影响。形状也会影响岩石是否可以滑动或滚动。在具有形状的岩石中可以观察到滑动、倾倒或滚动，而在块质量分析中建模为点的岩石只能滑动。

受岩石形状影响的岩石轨迹（左边没有岩石形状的块体，右边有岩石形状的刚体）

6. 在什么情况下岩石会具有非零初始速度？如何确定要使用的初始速度？

       非零速度可能源于振动（例如，地震或人为引起的，例如爆破）。这些速度可以在现场监测，或者如果不确定使用什么值，则可以将统计分布应用于水平、垂直和/或旋转速度。

7. 为什么岩石路径显示在斜坡上方以进行刚体分析？

       对于2D刚体分析，轨迹的计算是在岩石质心(COM)处执行的。平移速度和旋转速度均在COM处计算，这些量构成了接触点速度的基础。

8. 为什么刚体分析的反弹高度看起来非常大？

       使用刚体分析时，我们建议启用Rn缩放（分析>项目设置>刚体>选择按速度缩放Rn或按质量缩放Rn，但不能同时选择两者）。Rn是垂直于斜坡方向的唯一阻尼源。根据经验，Rn比例因子有助于产生更真实的结果（例如弹跳高度）。

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