无粘性散粒堆积体运动与堆积特性的模型试验和数值模拟研究

发布时间：2020-03-18 11:02

【摘要】：近年来受到强烈地震和极端气象事件的影响,我国滑坡-碎屑流频繁发生,造成了巨大的生命财产损失,对其运动机制和波及范围一直是国内外学者们研究的重点。但是到目前为止仍没有取得公认的、普遍接受的滑坡-碎屑流运动机理,所以在碎屑散粒体的运动堆积机制上仍有待研究。采用室内模型试验和数值模拟相结合的方法,模拟了在特定条件下滑坡-碎屑流的运动和堆积过程。首先以球形颗粒堆积体为研究对象,开展室内模型试验探索了堆积体体积和小颗粒含量变化对散粒体运动堆积的影响,并且结合数值模拟对散粒体运动堆积进行分析。得到如下结果:(1)球形散粒体的滑动堆积具有的反序现象,随着体积的增大,这种现象更为明显;球形散粒体在加速阶段有着明显的横向扩展现象,受大粒径颗粒含量影响较大。(2)颗粒末端距坡底距离很大程度上取决于先抵达坡底颗粒的停积距离;后续抵达坡底的颗粒,有些大粒径颗粒可以跳动越过先前停积的小颗粒继续向前运动,停积在前部或小颗粒的上方,小粒径颗粒则更多的被阻挡在堆积物的末端。(3)堆积体末端颗粒分布受体积影响较大;前端颗粒的停积距离很少受体积和颗粒级配的影响。然后以大小一致的方形颗粒堆积体为研究对象,对初始堆积体上不同位置颗粒的滑动和堆积过程中的轨迹进行分析,模拟了不同工况条件下堆积体的堆积分布,并进行了简要分析。结果表明:(1)方形颗粒堆积体中不同位置颗粒运动方式并不相同,上层颗粒主要以跳动及滚动为主,中间层颗粒主要以滑动为主,并伴随着少许颗粒滚动,下层颗粒则多以滑动方式运动。(2)颗粒的运动方式并不固定,颗粒在运动过程中多种运动方式相互交替。(3)在启动加速阶段,前排边缘处颗粒在横向扩展达到最大后,停止横向扩展,保持垂直坡脚线向下运动;后排颗粒一直保持横向扩展状态,直到坡底。通过已开展的模型试验和数值模拟,分析了无粘性散粒在启动加速过程中的运动状态以及不同因素对颗粒运动堆积分布的影响。所得成果可为更近一步深入研究滑坡-碎屑流运动及堆积提供一定参考作用。
【图文】：

地质灾害,灾害,隐患,贵州

山区较多且分布广泛，山区(包括丘陵和高原)占据了全国陆地，地形复杂，地质构造复杂，所以地质灾害隐患分布广泛。近烈地震和极端气象事件频发的影响，地质灾害正处于多发态势国共发生地质灾害 2966 起，其中滑坡 1631 起，占总数的 55总数的 28.9%，泥石流 339 起、地面塌陷 122 起、地裂缝 9 造成 105 人死亡、7 人失踪、73 人受伤，直接经济损失约 14.我国国土上发生的各类地质灾害之中，滑坡类地质灾害出现频坡灾害产生的各种损失也最大，给我国社会经济的发展，基础生命财产安全问题带来了巨大隐患。我国是饱受滑坡地质灾害家之一，，特别是在我国西南地区，如云南、贵州、四川等地区灾区附近，在 2008 年特大地震中产生了大量的震裂松散堆积下容易发生滑坡。如图 1.1所示为2018年我国地质灾害具体分质灾害中，西南地区的重庆、四川、贵州、云南和西藏共发生占总数的 35.2%。滑坡灾害的时有发生，对该地区造成了非利的社会影响和巨大的经济损失。

无粘性散粒堆积体运动与堆积特性的模型试验和数值模拟研究

关岭滑坡碎屑流灾害现场航拍图
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P642.2

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