泥石流中巨砾的启动、搬运规律以及冲击力研究

发布时间：2017-10-18 07:20

  本文关键词：泥石流中巨砾的启动、搬运规律以及冲击力研究

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【摘要】：“5.12”汶川大地震诱发了大量泥石流、崩塌及滑坡等次生地质灾害,导致坡面大面积的岩土体松动,在短时降雨条件下转变为大量的松散堆积物质,且在松散堆积物中随处可见直径大于1m的巨砾与大小不等的砾石;其松散堆积物不仅为泥石流的爆发提供了物源条件,其中的巨砾还加剧了泥石流对房屋、桥墩及坝体的危害。因此,对于泥石流中巨砾的启动、搬运规律以及启动后的冲击力的研究,不仅是对泥石流危险评估、建筑物抗泥石流强度评估的重要指标,同时也为各种泥石流防治工程的设计工作提供了重要的参数。本文基于野外勘察,以泥石流中巨砾为研究对象,采用室内物理实验方法,深入对泥石流中巨砾的启动及搬运规律机理研究。通过大量室内大型水槽实验,考虑不同形状及不同质量的巨砾、泥石流不同固相体积浓度的浆体对巨砾的启动、搬运规律以及冲击力的影响。主要研究成果如下:(1)在同一工况条件下,不同形状的巨砾有着截然不同的启动及搬运方式,而不同质量的巨砾也有着不同的启动及搬运方式。(2)在不同工况条件下,泥石流浆体的流动速度随着固相体积浓度的增大而减小。同一巨砾在不同工况下的启动方式是一致的,以及搬运方式也是类似,只是运移的加速度与平均速度不同而已,巨砾运移的平均速度随着浆体固相体积浓度的增大而减小。(3)泥石流浆体的冲击信号是一条较为光滑的曲线,在频率域内,由于泥石流浆体的冲击作用时间长,故其冲击信号往往集中于低频段;但泥石流中巨砾的冲击作用却为离散的脉冲信号,并且巨砾的冲击作用时间极短,故在频率域内,其冲击信号集中于高频段。(4)巨砾的冲击力值与巨砾质量和巨砾运移速度有关,同一工况条件下,当巨砾的运移速度超过某一值时,其冲击力大小由巨砾运移的速度决定,而当巨砾运移速度较小时,其冲击力大小随着巨砾的质量增大而增大。随着泥石流浆体固相体积浓度的增大,巨砾的冲击力明显减小,就同一巨砾在两种工况条件下置于水槽同一位置,由此可以得出其冲击力随着巨砾运移速度的增大而增大。
【关键词】：泥石流 巨砾 搬运规律 固相体积浓度 冲击力
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.23
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 前言9-19
• 1.1 选题依据及研究意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 泥石流中颗粒运移状态的研究11-13
• 1.2.2 泥石流中巨砾的冲击作用的研究13-16
• 1.2.3 综述进展16-17
• 1.3 主要的研究内容及创新点17-19
• 1.3.1 主要研究内容17-18
• 1.3.2 主要技术路线18-19
• 第二章 泥石流中巨砾影响实例研究19-26
• 2.1 泥石流概况20
• 2.2 地形地貌特点20-21
• 2.3 地层岩性21-23
• 2.4 泥石流堆积体特征23-24
• 2.5 泥石流中巨砾对结构的破坏影响24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 巨砾在泥石流中启动及搬运规律的物理模拟试验26-46
• 3.1 引言26
• 3.2 水槽试验概况26-30
• 3.2.1 试验目的26
• 3.2.2 试验材料26-28
• 3.2.3 试验仪器28-30
• 3.3 巨砾启动及搬运规律物理模拟试验过程分析30-35
• 3.3.1 试验过程31-32
• 3.3.2 试验过程分析32-35
• 3.4 试验数据分析35-44
• 3.4.1 加速度数据分析35-38
• 3.4.2 姿态结果分析38-41
• 3.4.3 角度结果分析41-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 不同级配的泥石流浆体中巨砾的启动及搬运规律研究46-65
• 4.1 前言46
• 4.2 固相体积浓度为 0.365 的水槽试验46-53
• 4.2.1 试验方案46-47
• 4.2.2 试验过程分析47-49
• 4.2.3 试验数据分析49-53
• 4.3 固相体积浓度为 0.395 的水槽试验53-61
• 4.3.1 试验方案53
• 4.3.2 试验过程分析53-56
• 4.3.3 试验数据分析56-61
• 4.4 不同级配的浆体条件下巨砾启动及运移规律分析61-63
• 4.5 本章小结63-65
• 第五章 不同级配的泥石流浆体中巨砾的冲击力研究65-74
• 5.1 前言65
• 5.2 泥石流冲击试验65-73
• 5.2.1 固相体积浓度为 0.365 的水槽试验65-69
• 5.2.2 固相体积浓度为 0.395 的水槽试验69-73
• 5.3 本章小结73-74
• 结论与展望74-76
• 1 结论74-75
• 2 展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-79

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