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滑坡碎屑流冲击拦挡结构的离散元模拟
Discrete element simulation of the impact of landslide debris flow on resistive structures

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张睿骁 1   樊晓一 1,2 *   姜元俊 3  
文摘 拦挡结构可以有效减小滑坡致灾范围、减弱致灾强度。文章以滑坡碎屑流为研究对象,通过对比模型试验和数值模拟结果,校正三维离散元模拟参数,进而研究不同坡脚角度和挡板高度对冲击力、最大水平运动距离的影响。研究结果表明:三个坡脚角度碎屑流冲击力的变化过程存在明显区别,坡脚角度为35°和45°时,冲击力时程曲线经历了两个显著的变化阶段:线性增大、线性减小。而坡脚角度为55°时,碎屑流冲击力时程曲线出现三个变化阶段:线性增加、恒力阶段、线性减小。挡板高度越高,恒力阶段的持续时间越短,冲击力线性减小阶段时间越长。小颗粒(2. 5 ~ 10 mm)对挡板的冲击效应显著;中等颗粒(10 ~ 25 mm)随着挡板高度的增加,对挡板的冲击效应逐渐增大;而大颗粒(25 ~ 60 mm)作用在挡板上的冲击效应出现突变,与其他两种颗粒对比,整个运动过程冲击效应不显著。碎屑流的运程随着挡板高度的增加逐渐减小。对比三个坡脚角度下挡板的拦挡效果,坡脚角度α≤45°时,拦挡效果显著。
其他语种文摘 Construction of resistive structures can effectively reduce the deposit area of landslides and weaken the intensity of hazard. In this study,the landslide-debris flow is examined by using the 3D discrete element method,whose parameters are calibrated by comparing the results of the model tests and those of the numerical simulations. The influence of different slope gradients and the height of barrier on the impact force and the maximum of the horizontal running distance are further studied. The results indicate that for the three experiments with different slope gradients there are obvious differences in the impact force variation processes. When the slope gradient is 35° or 45°,the magnitude of the landslide-debris flow impact force undergoes two significant stages: linear increase and linear decrease. When the gradient is 55°,there are three stages of change in the time-history curve: linear increase,constant force stage and linear decrease. The higher the height of barrier is,the shorter the time duration of the constant force stage,and the longer the linear decrease stage is. Small particles (2. 5 ~ 10 mm) have significant impact effects on the barrier. With the increasing height of barrier,the impact effect of the medium particles (10 ~ 25 mm) on the barrier gradually increases. The impact effect of large particles (25 ~ 60 mm) on the barrier has an abrupt change. Compared with other two kinds of particles,this impact effect is not significant during the whole motion. The running distance of the landslide-debris flow gradually decreases with the increasing height of barrier. Comparison of the resistance effects of the barrier under three slope gradients shows that the resistance effect is significant when the slope gradient α≤45°.
来源 水文地质工程地质 ,2019,46(1):148-155 【核心库】
DOI 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2019.01.20
关键词 滑坡 ; 碎屑流 ; 拦挡结构 ; 冲击力 ; 最大水平运动距离
地址

1. 西南科技大学土木工程与建筑学院, 四川, 绵阳, 621010  

2. 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室, 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室, 四川, 绵阳, 621010  

3. 中国科学院成都山地灾害与环境研究所, 四川, 成都, 610041

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 1000-3665
学科 地质学;铁路运输
基金 国家自然科学基金项目 ;  西南科技大学研究生创新基金资助
文献收藏号 CSCD:6413652

参考文献 共 18 共1页

1.  曾庆利. 茂县新磨特大滑坡-碎屑流的发育特征与运移机理. 工程地质学报,2018,26(1):193-206 被引 15    
2.  刘传正. 深圳红坳弃土场滑坡灾难成因分析. 中国地质灾害与防治学报,2016,27(1):1-5 被引 19    
3.  杨海龙. 偏转角度对滑坡-碎屑流运动影响的模型试验. 山地学报,2017,35(3):316-322 被引 8    
4.  宋东峰. 贵阳海马冲"5·20"山体滑坡排险. 人民长江,2016,47(11):5-9 被引 3    
5.  甘建军. 浙江遂昌苏村滑坡基本特征与成因机理分析. 灾害学,2017,32(4):73-78 被引 3    
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7.  吴越. 滑体下滑及冲击受灾体过程中的能耗规律模型试验. 岩石力学与工程学报,2011,30(4):693-701 被引 9    
8.  段晓冬. 碎屑流冲击挡墙的土拱效应研究. 自然灾害学报,2015,24(5):92-102 被引 5    
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14.  Jiang Y J. Experimental investigation of dry granular flow impact via both normal and tangential force measurements. Geotechnique Letters,2015,5(January/March):33-38 被引 8    
15.  Jiang Y J. Influence of particle characteristics on impact event of dry granular flow. Powder Technology,2015,270:53-67 被引 12    
16.  袁小一. 高速远程滑坡-碎屑流超前冲击气浪分析. 水文地质工程地质,2016,43(6):113-119 被引 5    
17.  杨海龙. 沟谷偏转型滑坡-碎屑流运动机理研究,2018 被引 7    
18.  Jiang Y J. Cushion layer effect on the impact of a dry granular flow against a curved rock shed. Rock Mechanics & Rock Engineering,2018,51(7):2191-2205 被引 4    
引证文献 6

1 张睿骁 滑坡-碎屑流冲击导引结构的离散元模拟 水文地质工程地质,2019,46(5):161-168
被引 3

2 袁斌 颗粒棱度指标的改进及其对剪切特性的影响 水文地质工程地质,2020,47(4):167-173
被引 3

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论文科学数据集

1. 碎屑流沿斜坡向下运移堆积过程模拟数据(2018-2021)

2. 高位滑坡碎屑流动力传递过程预实验数据(2021)

数据来源:
国家青藏高原科学数据中心

1. 2019年京津冀1:5万山区滑坡灾害隐患点数据

2. 2019年京津冀1:5万山区泥石流灾害隐患点数据

3. 岷江上游土地利用对泥石流发生敏感性分析数据集(2005-2013年)

数据来源:
国家对地观测科学数据中心
PlumX Metrics
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