落石是地质构造发育山区经常发生的一种自然灾害。落石灾害发生突然,随机性强,破坏力大,严重威胁人类生命和财产安全。随着西部大开发战略的纵深实施和一带一路的建设,在山区将会进行大量的基础建设,对落石必须采取行之有效的工程防护措施。本文对落石冲击下缓冲防护开展研究,具有重要应用价值和理论意义。本文对国内外在落石方面的研究现状做了评述,针对建筑物屋面对落石冲击的防护,提出了四种防护缓冲方案:1)纯砂层防护;2)纯土层防护;3)底层放置XPS板上层覆砂复合防护;4)底层放置XPS板上层覆土复合防护。利用《落石冲击下电力构筑物的破坏机理及防护措施研究》课题试验平台,进行落石冲击试验。在混凝土板上铺设不同缓冲材料,改变砂垫层或土垫层的厚度,通过不同高度的落石冲击试验分析,获得落石冲击加速度过程和混凝土板支反力的动力响应过程。分析试验数据,得到冲击作用持时、峰值、冲击力随时间变化形态等重要结果;对比分析了不同防护缓冲方案缓冲效果,对屋面板的设计及防护提供参考。对现有文献的几种冲击力计算方法结果与本文试验值进行比较,总结出了几种方法的适用条件并提出改进意见。本文的主要结论如下:(1)砂(土)垫层在受到相同高度的落石冲击时,落石冲击加速度峰值和混凝土板支反力峰值都会随着砂(土)垫层厚度的减小而增大。垫层为砂时,落石冲击加速度峰值和混凝土板支反力峰值的增长趋势近似为指数增长,而垫层为土时,它们的增长趋势相对较为缓慢。(2)相同厚度的砂(土)垫层,在受到相同高度的落石冲击时,四个角柱受到板传递来的冲量基本一致。当落石下落高度较高时,应主要关注落石高度对冲击过程的影响,可以借此指数增长模式,来估算较大下落高度落石对屋面板的冲击能量。(3)在抗冲击过程中,依靠XPS板的变形和破损,可以较明显的消耗冲击能量。整体来说,相同条件下,缓冲垫层选取纯土时,缓冲效果要好于纯砂,推荐使用缓冲层为土+XPS板组合的形式。(4)国内相关冲击力计算方法计算得到的冲击力事实上是落石冲击过程冲击力的平均值,所得计算结果小于实际测得的最大冲击力,对于实际工程设计而言是偏危险的状态,建议采取合适的放大系数进行改进。日本道路公团和瑞士 Labiouse等推荐的方法由于是由试验得来,得到的最大冲击力是比较符合实际的。(5)在探究最为关注的落石最大冲击力情况下,建议使用日本道路公团方法和瑞士Labiouse算法,但要注意一些重要参数(如拉梅常数、缓冲土层变形模量)的选取,在不同厚度缓冲土层及不同落石冲击角度情况下,需要注意参数的折算。