基于EDEM的碎屑流运动规律及冲击性能研究

发布时间：2021-08-05 05:06

　　泥石流运动规律及其冲击性能对于泥石流灾害的影响范围及严重程度具有重要决定意义。出于泥石流这类多相介质的复杂性,本文采用离散元仿真软件EDEM 2018对碎屑流冲击流槽试验进行了数值模拟研究,考虑流槽坡度、底部拦挡结构角度以及颗粒级配的影响,在已有研究成果的基础上对固体颗粒运动过程及冲击性能展开了系统研究。本文将数值模拟结果与现存试验数据进行了对比分析,验证了数值模拟方法的可靠性,在此基础上得出了以下结论:（1）在拦挡结构角度与颗粒级配相同的情况下,流槽坡度越大,对应的碎屑流运动速度与冲击力的峰值也越大;（2）在流槽坡度与级配相同的情况下,拦挡结构越陡,与其相互作用的固体颗粒数量越多,碎屑流越快达到速度和冲击力峰值,且对应的速度与冲击力峰值也越大;（3）在运动过程中,各颗粒级配的碎屑流均出现反序现象,且细颗粒含量的提升可提高碎屑流运动速度,但同时冲击力降低,而粗颗粒含量的提升可增大碎屑流对拦挡结构的冲击力,对于运动速度的影响较小。 

【文章来源】：工程地质学报. 2020,28(05)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

流槽试验装置示意图(Jiang et al.,2013)

在颗粒级配选取方面，Jiang et al.(2013)所选取的物质组成中粒径为10～20imm的颗粒占比在95%左右(图3)，已有研究表明对于粒径10～20imm的颗粒占比在95%以上的情况，由于粒径小于10imm的颗粒在初始颗粒样品中的质量百分比相对较低，忽略尺寸小于10imm的颗粒对计算结果的影响(Shen et al.,2018)，故本文直接选取10～20imm间的线性颗粒级配作为数值模拟中的物质组成如图3所示。图3 颗粒级配曲线

图2 数值模拟模型组成此外，固体颗粒参数及接触参数如表1和表2所示，其中颗粒杨氏模量、泊松比、密度等参数主要根据颗粒介质数值模拟中的常用值进行设置(Salciarini et al.,2010)。对于接触参数，由于本文模拟的固体颗粒均为球形，而实际多为带棱角且表面不光滑的粗糙颗粒，因此在Jiang et al.(2013)的试验基础上，本文通过增大静摩擦系数，减小滚动摩擦系数来尽可能还原真实颗粒情况，具体取值如表2所示。

【参考文献】：
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本文编号：3323125