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近年来，伴随地震频发，滚石灾害必将呈长期高发态势，对其有效防治已成为我国社会经济发展的重要保障。在众多滚石灾害防护措施中，棚洞工程是最为有效且环保的方式之一，然而，我国滚石灾害及棚洞工程研究基础还比较薄弱，减灾防灾能力还难以满足国家经济建设和公共安全的需要。因此，科学认识滚石灾害的形成演化规律，发展有效的棚洞工程防护关键技术，是我们面临的一个重大课题。为此，论文针对现阶段滚石灾害减灾基础理论及棚洞工程研究存在的问题，搭建滚石灾害动力过程数值仿真平台，系统开展滚石冲击钢筋混凝土棚洞冲击动力响应理论及数值研究，从而构建滚石冲击棚洞动力过程的定量分析理论与方法，进一步研发滚石棚洞耗能垫层结构、新型耗能减震棚洞等一系列滚石防治关键技术，为滚石防灾减灾领域提供技术支持。论文取得了如下成果: (1)提出一种滚石冲击荷载下棚洞钢筋混凝土板动力响应理论解 基于Olsson冲击动力控制方程，通过引入数值压痕试验，提出一种滚石冲击钢筋混凝土板动力响应问题的理论方法。该方法可用于滚石冲击荷载下棚洞钢筋混凝土板动力响应分析，最终为棚洞工程的设计提供理论支持。 (2)揭示EPS垫层在滚石冲击棚洞过程中的耗能减震机理 通过理论及数值分析，揭示了EPS垫层在滚石冲击棚洞过程中的耗能减震机理，并得到如下结论:EPS垫层结构可延缓滚石与棚洞结构接触时间，大幅度降低滚石冲击力的峰值，具有良好的耗能减震效果;冲击过程中，滚石冲击力峰值随EPS垫层厚度的增加而减小，但当EPS厚度达到一定程度时，伴随EPS垫层厚度的增加，冲击力将保持不变，故在设计EPS垫层厚度时，要同时考虑冲击力大小与材料成本的关系;同时，滚石冲击力峰值随EPS材料密度的减小而降低，但在较大冲击力作用下，密度较小的EPS垫层容易发生冲切破坏而失去其耗能作用，故EPS密度的选取并非越小越好，具体设计要同时兼顾缓冲性能与抗冲切破坏特性。 (3)揭示泡沫铝垫层在滚石冲击棚洞过程中耗能减震机理 泡沫铝作为一种良好的耗能减震材料，在山地灾害领域却未曾应用，论文将泡沫铝材料引入滚石灾害防护领域。并对其进行一系列数值仿真工作，得到结论如下:与单纯泡沫铝结构相比，夹芯板泡沫铝结构可有效防止被保护结构发生较大变形，从而更为有效的保护结构;耗能减震方面，相同泡沫铝垫层厚度下，夹芯板的吸能效果好于单面板，且更加优于单纯泡沫铝结构;同时，加入钢板的泡沫铝垫层结构可有效防止垫层结构产生较大的变形。但当钢板厚度增大到一定程度时，钢板在滚石冲击作用下塑性变形变小，不利于泡沫铝夹芯板能量耗散，且伴随上下层钢板厚度增大对于结构物的保护起到了明显的作用;伴随上下层泡沫铝厚度不断增大，泡沫铝夹芯板结构耗能作用变化不明显，然而，泡沫铝厚度的增加可对保护物结构的位移控制起到显著作用。 (4)棚洞示范工程建设与推广应用 论文研究成果引起了公路、铁路、水电、国土等部门的广泛兴趣，并已成功应用于多项工程:都汶高速公路桃关隧道出口滚石灾害防护工程、丽江-攀枝花高速公路跨运煤缆车棚洞工程等、雅安震后临时轻钢结构棚洞等，部分工程已经历多次滚石冲击考验，在西部山区交通道路及灾后重建中发挥了重要作用，具有一定的工程应用价值。