三维离散元法解析砂型泥石流细观运动特征研究
本文选题:三维离散元方法 + 泥石流 ; 参考:《地下空间与工程学报》2017年05期
【摘要】:基于散体介质理论的三维离散元数值分析方法,引入粘滞阻尼模型考虑系统耗能效应,求解固体作用力和流体连续性方程,充分考虑流固耦合作用,对中、细标准砂泥石流过程进行仿真分析,得到不同砂型泥石流破坏过程及渗流场、颗粒速度场、孔隙率、颗粒接触数等参数变化规律。分析表明,中砂、细砂分别表现出分层渐进式和流滑型的破坏模式,这与已有物理试验现象吻合,验证该模型的适用性,并从渗流场分布规律深刻解释该现象发生机理。泥石流过程中土颗粒速度矢量变化规律从细观上揭示了隐藏在颗粒内部的相互碰撞、摩擦、滑动等复杂运动特点,从宏观上揭示了中砂土坡脚薄弱位置率先突破,主滑动体形成直至完全失稳的分级渐进式破坏过程。进一步分析了土体孔隙率和平均接触数分布云图变化规律,中砂泥石流过程中随颗粒运动,滑动体孔隙率逐渐增大,颗粒接触数逐渐减小,并且这种发展趋势逐渐往坡后方土体蔓延;进一步揭示了中砂泥石流分级渐进破坏过程与颗粒速度场分析规律一致。分析结果表明了该模型方法在模拟泥石流这种大变形、流固耦合问题上的适用性,这对泥石流复杂机理的更深入探索是有益的。
[Abstract]:Based on the theory of granular medium, the three-dimensional discrete element numerical analysis method is used. The viscous damping model is introduced to consider the energy dissipation effect of the system, and the equations of solid force and fluid continuity are solved, and the fluid-solid coupling is fully considered. The process of fine standard sand debris flow is simulated and analyzed, and the variation rules of parameters such as the failure process and seepage field, particle velocity field, porosity and particle contact number of debris flow in different sand molds are obtained. The analysis shows that the medium sand and fine sand show the failure modes of progressive stratification and flow slip respectively, which agree with the existing physical experiment phenomenon, and verify the applicability of the model, and explain the occurrence mechanism of the phenomenon from the seepage field distribution law. In the process of debris flow, the variation law of velocity vector of soil particles reveals the complex movement characteristics of collision, friction, sliding and so on, and the weak position of the foot of the middle sand slope is the first to break through macroscopically. The progressive failure process of the main sliding body until it is completely unstable. The distribution of porosity and average contact number of soil mass is further analyzed. The porosity of sliding body increases gradually and the contact number of particles decreases with the movement of particles in the process of middle sand debris flow. This trend of development gradually spreads to the soil behind the slope, which further reveals that the progressive failure process of middle sand debris flow is consistent with the law of particle velocity field analysis. The results show that the model method is suitable for simulating the large deformation and fluid-solid coupling of debris flow, which is beneficial to the further exploration of the complex mechanism of debris flow.
【作者单位】: 福建工程学院土木学院;地下工程福建省高校重点实验室;福建省土木工程新技术与信息化重点实验室;同济大学地下建筑与工程系;
【基金】:国家自然科学基金(41272296,51504070,51508099) 福建工程学院校科研启动基金(GY-Z14069) 福建省自然科学基金项目(2016J01205)
【分类号】:P642.23
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 李汝庆,李宗杰,黄兴文,马建平;岱岳区小吕家庄泥石流灾害分析及防治对策[J];山东水利;2001年07期
2 祝有根,周黔生;浙江省泥石流情况简述[J];浙江水利科技;2002年01期
3 刘丽,王建中,王士革;四川省泥石流灾害保险的风险分析与区划[J];自然灾害学报;2003年01期
4 李泳,姚寿福,胡凯衡,陈晓清,崔鹏;从蒋家沟泥石流阵流看泥石流堆积[J];山地学报;2003年06期
5 王首贵;泥石流成因和防治措施初探[J];海河水利;2003年06期
6 刘希林,苏鹏程;四川省泥石流风险评价[J];灾害学;2004年02期
7 陈晓清,李泳,崔鹏;滑坡转化泥石流起动研究现状[J];山地学报;2004年05期
8 赵源,刘希林;泥石流灾害损失评价[J];中国地质灾害与防治学报;2005年03期
9 李晓春;泥石流 危险的流动[J];森林与人类;2005年11期
10 倪化勇,刘希林;泥石流灾害对社会影响的度量分析[J];地质灾害与环境保护;2005年01期
相关会议论文 前10条
1 毛以伟;王珏;谌伟;陈正洪;王仁乔;王丽;;湖北省山洪(泥石流)灾害气象条件分析及其预报研究[A];三峡库区强降水诱发地质灾害研究[C];2005年
2 张春山;;唐秦地区泥石流灾害主要特征与预测[A];中国地质科学院562综合大队文集(13)[C];1998年
3 蒋运志;梁和生;秦艳芬;林政;;泥石流灾害的防范及避险技巧[A];创新驱动发展 提高气象灾害防御能力——S16第二届城市气象论坛——灾害·环境·影响·应对[C];2013年
4 谢洪;钟敦伦;矫震;张金山;;2008年汶川地震重灾区的泥石流[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
5 杨丙章;陈梅芬;;青海西宁市山前泥石流的形成条件[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年
6 李翔;丘小春;叶科峰;;浅谈全州泥石流灾害中的应急测绘技术[A];第十三届中国科协年会第12分会场-测绘服务灾害与应急管理学术研讨会论文集[C];2011年
7 尚志海;刘希林;;泥石流灾害生态环境损失评价方法探讨[A];“中国视角的风险分析和危机反应”——中国灾害防御协会风险分析专业委员会第四届年会论文集[C];2010年
8 王士革;;泥石流灾害2001年灾情总结与2002年灾害趋势初步预测及防治对策[A];中国科协2002年减轻自然灾害研讨会论文汇编之十[C];2002年
9 王猛;刘松敏;高桂芹;;诱发唐山地区泥石流发生的降雨形势特征分析[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
10 任宝林;;扎兰屯市东山泥石流灾害治理工程经济、社会效益浅析[A];资源·环境·循环经济——中国地质矿产经济学会2005年学术年会论文集[C];2005年
相关重要报纸文章 前10条
1 童国庆;日本:开敞式拦截坝防御泥石流[N];中国水利报;2008年
2 刘为民;怒江州泥石流灾害频发[N];云南日报;2008年
3 袁长焕;泥石流还会继续[N];卫生与生活报;2010年
4 张以诚;断言泥石流无法预报“不科学”[N];中国国土资源报;2010年
5 记者 毕子甲;岳阳泥石流:2米高巨石顺流而下[N];新华每日电讯;2011年
6 付晓英;如何防范泥石流[N];人民日报;2011年
7 杨少俊;汛期如何防治泥石流[N];中国水利报;2012年
8 记者 李鹏;震后地区泥石流为何来袭?[N];北京科技报;2013年
9 通讯员 田伟平 记者 罗会江;暴雨来袭 冷木沟没有泥石流[N];中国国土资源报;2013年
10 记者 张登海 黄鹏;马关发生泥石流灾害[N];云南日报;2013年
相关博士学位论文 前5条
1 赵洪涛;甘肃中南部滑坡、泥石流灾害机制及防灾可持续发展研究[D];兰州大学;2010年
2 尚志海;泥石流灾害综合风险货币化评估及可接受风险研究[D];中山大学;2012年
3 铁永波;强震区城镇泥石流灾害风险评价方法与体系研究[D];成都理工大学;2009年
4 张同刚;无控制DEM匹配与差异探测及其在泥石流灾害地区的应用[D];西南交通大学;2006年
5 马强;吉林省泥石流灾害易发性分析与评价[D];吉林大学;2015年
相关硕士学位论文 前10条
1 莫婷;基于流域的攀西地区泥石流灾害危险性评价[D];南京信息工程大学;2015年
2 张曦;泥石流、山体滑坡对云南省经济影响分析[D];云南财经大学;2015年
3 任娟;基于无人机遥感与GIS技术的泥石流灾害监测[D];成都理工大学;2015年
4 马军营;协作无线传感器监测网络中关于多中继选择策略的研究[D];兰州大学;2016年
5 邹杨娟;泥石流灾害风险定量评估[D];电子科技大学;2016年
6 陈莉;小流域尺度泥石流灾害风险分析[D];西南科技大学;2016年
7 陈淋册;四川省雅安市泥石流灾害形成机理及其危险性评价研究[D];石家庄经济学院;2015年
8 杜超;延安市山洪泥石流灾害风险评价及对策[D];长安大学;2012年
9 吴莉娟;凉山州强降雨型泥石流灾害预报预警研究[D];成都信息工程学院;2012年
10 胡浩鹏;北京市泥石流灾害风险评估指标体系及方法研究[D];中国地质大学(北京);2007年
,本文编号:1789982
本文链接:https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/1789982.html