三峡库区龙门寨危岩体崩塌产生涌浪研究
发布时间：2022-01-27 01:18
长江两岸高耸的危岩体对航道、沿岸居民带来巨大安全隐患。大宁河属于长江一级支流,龙门寨危岩体位于大宁河上,距离巫山县城仅1 km。利用FLOW-3D软件,模拟了145 m、175 m两种水位工况下龙门寨危岩体崩塌产生涌浪过程和涌浪传播过程。模拟结果表明,涌浪在145 m水位工况下最大浪高约为17.9 m,175 m水位工况下最大浪高约为11.6 m;在巫山县的五个码头处,两种水位工况最大涌浪爬高分别约为10.9 m、3.8 m;根据涌浪高度,对大宁河进行危险分区,145 m水位工况下极高危险区长度约4.4 km,很高危险区长度约1.9 km;175 m水位工况下极高危险区长度约3.0 km,很高危险区长度约1.0 km。研究结果有助于防控龙门寨危岩体潜在涌浪灾害危害,保障大宁河航道和巫山县码头安全,同时也为三峡库区滑坡涌浪灾害提供了预警依据。
【文章来源】：地质力学学报. 2020,26(04)CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
巫山县城周边典型滑坡-涌浪灾害点分布图
图1 巫山县城周边典型滑坡-涌浪灾害点分布图龙门寨危岩体的总体积约为30.4×104m3，高宽比为4.75，是典型的柱状危岩体（图3）。危岩体基座处的岩体常年处于145～175 m水位变化中，受长期水位变化的影响，其岩体强度逐年降低。当前，160～177 m间岩体的劈裂说明基座压力和水岩作用已经开始对基座岩体产生压破坏。若基座岩体所遭受的破坏越来越强烈，基座则会被完全压碎，整个危岩体随即发生压溃式破坏。
岩质崩塌形成过程是一个岩土体与外界物理、化学环境相互作用的过程（王军朝和孙金辉，2019）。现阶段对危岩体崩塌可采用的计算简化模型有多种，例如刚性体、可变形体和颗粒体模型等。根据龙门寨危岩体可能的解体破坏特点，此次研究采用颗粒流模型（黄波林等，2019）。颗粒体的流动状运动特性可利用剪切应力τ或剪切率来描述（Teufelsbauer et al.,2011）。而剪切应力模型采用的Mih模型（Huang et al.,2017）是在Bagnold的颗粒流物理试验和相应等式基础上，通过试验而得到的球形颗粒的剪应力等式。颗粒内部剪切应力与颗粒间流体黏滞度、颗粒几何尺寸（直径）、密度、碰撞弹性恢复系数和运动速度密切相关。上述等式与Mih(1999）所做颗粒流试验结果吻合度很高。颗粒与水体的相互作用采用了两相流模型。两相流模型通过假定同一单元内的不同相满足连续动量平衡而进行力和运动的传递。两相流模型由水和颗粒各自的速度和体积百分比、流体压力、拖曳系数等控制。单纯的水体运动所采用的是较为常用的RNGk-ε湍流模型（Zhang et al.,2008），它有利于描述涌浪的复杂运动和能量耗散。
【参考文献】：
期刊论文
[1]巫山段消落带岸坡库岸再造模式及典型案例分析[J]. 刘新荣,景瑞,缪露莉,韩亚峰,邓志云,熊超. 岩石力学与工程学报. 2020(07)
[2]川东红层缓倾角岩质崩塌特征与稳定性分析[J]. 王军朝,孙金辉. 地质力学学报. 2019(06)
[3]三峡库区黑石板滑坡涌浪分析[J]. 霍志涛,黄波林,张全,闫国强,卢书强,范意民. 水利水电技术. 2020(01)
[4]基于物理模拟试验的滑坡涌浪波幅预测研究综述[J]. 汪洋,刘继芝娴,张宇,殷坤龙,霍志涛. 华南地质与矿产. 2018(04)
[5]长江干线宜昌至武汉段航运发展对策分析[J]. 刘涛,彭东方,刘均卫. 水利水运工程学报. 2019(01)
[6]区域地质灾害危险性评价研究——以宣汉地区为例[J]. 王天河,汤明高,李云杰,王嵩志. 水利水电技术. 2018(11)
[7]新疆伊宁县喀拉亚尕奇滑坡动力学特征研究[J]. 杨龙伟,魏云杰,王文沛,朱赛楠,张楠. 地质力学学报. 2018(05)
[8]滑坡涌浪对坝面冲击压力的影响因素研究[J]. 李静,陈健云,徐强,孙迅. 水利学报. 2018(02)
[9]狭窄型库区河道滑坡涌浪的形成及其传播规律[J]. 谢海清,蒋昌波,邓斌,黄宗伟. 交通科学与工程. 2017(04)
[10]库岸滑坡涌浪首浪高度试验研究[J]. 彭辉,吴凡,金科,殷少飞,韩凯. 水利水电技术. 2017(12)
本文编号：3611477
【文章来源】：地质力学学报. 2020,26(04)CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
巫山县城周边典型滑坡-涌浪灾害点分布图
图1 巫山县城周边典型滑坡-涌浪灾害点分布图龙门寨危岩体的总体积约为30.4×104m3，高宽比为4.75，是典型的柱状危岩体（图3）。危岩体基座处的岩体常年处于145～175 m水位变化中，受长期水位变化的影响，其岩体强度逐年降低。当前，160～177 m间岩体的劈裂说明基座压力和水岩作用已经开始对基座岩体产生压破坏。若基座岩体所遭受的破坏越来越强烈，基座则会被完全压碎，整个危岩体随即发生压溃式破坏。
岩质崩塌形成过程是一个岩土体与外界物理、化学环境相互作用的过程（王军朝和孙金辉，2019）。现阶段对危岩体崩塌可采用的计算简化模型有多种，例如刚性体、可变形体和颗粒体模型等。根据龙门寨危岩体可能的解体破坏特点，此次研究采用颗粒流模型（黄波林等，2019）。颗粒体的流动状运动特性可利用剪切应力τ或剪切率来描述（Teufelsbauer et al.,2011）。而剪切应力模型采用的Mih模型（Huang et al.,2017）是在Bagnold的颗粒流物理试验和相应等式基础上，通过试验而得到的球形颗粒的剪应力等式。颗粒内部剪切应力与颗粒间流体黏滞度、颗粒几何尺寸（直径）、密度、碰撞弹性恢复系数和运动速度密切相关。上述等式与Mih(1999）所做颗粒流试验结果吻合度很高。颗粒与水体的相互作用采用了两相流模型。两相流模型通过假定同一单元内的不同相满足连续动量平衡而进行力和运动的传递。两相流模型由水和颗粒各自的速度和体积百分比、流体压力、拖曳系数等控制。单纯的水体运动所采用的是较为常用的RNGk-ε湍流模型（Zhang et al.,2008），它有利于描述涌浪的复杂运动和能量耗散。
【参考文献】：
期刊论文
[1]巫山段消落带岸坡库岸再造模式及典型案例分析[J]. 刘新荣,景瑞,缪露莉,韩亚峰,邓志云,熊超. 岩石力学与工程学报. 2020(07)
[2]川东红层缓倾角岩质崩塌特征与稳定性分析[J]. 王军朝,孙金辉. 地质力学学报. 2019(06)
[3]三峡库区黑石板滑坡涌浪分析[J]. 霍志涛,黄波林,张全,闫国强,卢书强,范意民. 水利水电技术. 2020(01)
[4]基于物理模拟试验的滑坡涌浪波幅预测研究综述[J]. 汪洋,刘继芝娴,张宇,殷坤龙,霍志涛. 华南地质与矿产. 2018(04)
[5]长江干线宜昌至武汉段航运发展对策分析[J]. 刘涛,彭东方,刘均卫. 水利水运工程学报. 2019(01)
[6]区域地质灾害危险性评价研究——以宣汉地区为例[J]. 王天河,汤明高,李云杰,王嵩志. 水利水电技术. 2018(11)
[7]新疆伊宁县喀拉亚尕奇滑坡动力学特征研究[J]. 杨龙伟,魏云杰,王文沛,朱赛楠,张楠. 地质力学学报. 2018(05)
[8]滑坡涌浪对坝面冲击压力的影响因素研究[J]. 李静,陈健云,徐强,孙迅. 水利学报. 2018(02)
[9]狭窄型库区河道滑坡涌浪的形成及其传播规律[J]. 谢海清,蒋昌波,邓斌,黄宗伟. 交通科学与工程. 2017(04)
[10]库岸滑坡涌浪首浪高度试验研究[J]. 彭辉,吴凡,金科,殷少飞,韩凯. 水利水电技术. 2017(12)
本文编号：3611477
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