冲击荷载作用下泥石流拦挡坝变形破坏机制

发布时间：2017-12-15 03:28

本文关键词：冲击荷载作用下泥石流拦挡坝变形破坏机制

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【摘要】：泥石流是一种常见的山区地质灾害,在运动过程中会产生巨大的冲击力。而拦挡坝是泥石流灾害综合防治系统中重要的工程措施之一,泥石流拦挡坝时有在泥石流冲击荷载作用下发生损毁破坏现象,而一旦发生溃坝,坝体所拦挡的固体物质便会参与泥石流运动,增大其冲击力,增强其破坏性。为此,尽可能减小泥石流拦挡坝在冲击荷载作用下的损毁破坏,最大限度保障人民生命财产安全,探讨冲击荷载作用下泥石流拦挡坝变形破坏机制有着重要的理论价值和现实意义。通过对拦挡坝结构的技术特点和泥石流冲击力的分析计算,结合现场拦挡坝损毁情况调查结果,利用数值仿真模拟软件LS-DYNA和ANSYS,探讨冲击荷载作用下泥石流拦挡坝致损机制,主要研究成果如下:(1)在阐述泥石流形成条件和运动特征的基础之上,分析了泥石流冲击荷载的作用特点,并依据修正的Hertz接触理论,尝试性推导了坝体在块石冲击作用下发生弹塑性变形时其最大变形量δ_(ymax)的量化公式:(2)考虑冲击荷载作用下拦挡坝的三类损毁情况(坝体损毁、坝基损毁和坝肩损毁),以此分析其致损特征。在此基础上,尝试性提出冲击荷载作用下坝基和坝肩的破坏演进模式。其中,坝基破坏后,坝体发生倾倒的演进模式为:坝基遭受冲刷—坝基裸露—坝基悬空—坝体倾倒破坏。坝肩损毁的破坏演进模式为:坝肩周围岩土体遭受浸泡、冲刷—坝肩结构稳定性衰减—坝肩受冲击—坝肩损毁。(3)以LS-DYNA为工具,模拟了拦挡坝在块石撞击作用下的坝体结构响应,以其模拟结果分析了块石撞击作用特点,反演了块石撞击作用下坝体的变形破坏过程,分析了坝体的致损破坏机制;以ANSYS为工具,模拟了三种不同迎水面坡比的坝体模型在泥石流浆体冲击作用下的坝体结构响应,发现坝体迎水面坡比越大的坝体模型在同一冲击荷载作用下,其产生的位移和应力也越大,对坝体的安全威胁也更大。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.23

【参考文献】

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