新型泥石流格宾拦挡坝静动力性能研究

发布时间：2017-08-25 08:53

  本文关键词：新型泥石流格宾拦挡坝静动力性能研究

  更多相关文章： 泥石流 格宾拦挡坝 ANSYS/LS-DYNA 冲击力 动力响应

【摘要】：泥石流是山区常见的一种自然灾害,往往具有暴发突然、破坏性大的特点,并兼有崩塌、滑坡和洪水破坏的双重作用,其危害程度比单一的灾害更严重,是大多数山地国家和地区造成经济损失和人员伤亡的灾害之一。宕昌县作为受泥石流危害最严重的城市之一,近年来受自然和人为因素的共同影响,尤其是受汶川地震的影响,中小型泥石流时有发生,防治工程也随之开展。随着防治技术的多样化、成熟化及鉴于传统拦挡坝的众多缺点,格宾坝被应用于泥石流的防治中。本文以国家示范工程—新型泥石流格宾拦挡坝为背景,介绍了坝体的施工过程。泥石流的冲击力巨大,一部分来自于巨型石块,另一部分来自于泥浆。本文用ANSYS/LS-DYNA模拟了其在块石冲击作用下的冲击力、应力分布、位移、加速度、支反力、球体的动能,并与传统浆砌石拦挡坝的动力响应进行了对比,并模拟了其在不同球体冲击速度下的动力响应以及坝体在后期泥石流淤满库存时的静力性能。最后,通过改变台阶高度及布置方式形成三种不同坝型,并将之与实际工程坝型的动力响应进行对比,优选出在冲击荷载下格宾坝的较优坝型。由格宾坝与浆砌石坝的对比分析及不同冲击速度下的动力响应可知:(1)坝体的材料性能决定冲击力的大小,格宾坝能够更好地缓冲冲击力;(2)格宾坝的各部位能够协调变形使应力能够均匀传递,极大地降低应力的峰值,使坝体材料得到充分利用,具有较好的安全性能;(3)当球体的冲击速度大于12m/s时,坝体整体应力较大,产生的冲击力在峰值持续时间较长,同时,结构上部变形也较大,说明坝体已不再适合承受更大的冲击荷载及能量。通过比较四种不同坝型格宾坝的动力响应,结果表明:迎流面为垂直面的格宾坝的位移、冲击力、支反力等均较小,综合评价可知该拦挡坝的抗冲击性能更优越。以上的研究结果为宕昌格宾拦挡坝工程的应用作了验证,也为以后泥石流防治工程的设计提供了参考。
【关键词】：泥石流 格宾拦挡坝 ANSYS/LS-DYNA 冲击力 动力响应
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.23;TV31
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题背景与研究意义10-13
• 1.2 泥石流防治技术研究现状13-19
• 1.2.1 关于泥石流的研究现状13-15
• 1.2.2 关于泥石流防治技术及格宾石笼坝的研究现状15-19
• 1.3 研究思路、主要研究内容与技术路线19-21
• 1.3.1 研究思路19
• 1.3.2 主要研究内容19-20
• 1.3.3 技术路线20-21
• 第2章 数值模拟理论及方法21-26
• 2.1 软件介绍21-23
• 2.2 功能特点23
• 2.3 主要算法23-24
• 2.4 LS- DYN A的沙漏控制方法24-25
• 2.5 LS- DYN A程序对本课题的适用性25-26
• 第3章 冲击荷载下的静动力性能研究26-44
• 3.1 工程概况及工程施工26-30
• 3.1.1 工程概况26-28
• 3.1.2 工程施工28-30
• 3.2 动力响应分析30-41
• 3.2.1 有限元模型31-32
• 3.2.2 数值模拟结果的对比分析32-38
• 3.2.3 不同速度对格宾坝体动力响应的影响38-41
• 3.3 泥石流冲击淤积后结构静力模拟分析41-42
• 3.3.1 建模材料参数及压力分布的选取41
• 3.3.2 静力有限元分析41-42
• 3.4 小结42-44
• 第4章 格宾坝坝型的优选44-51
• 4.1 引言44-45
• 4.2 应力云图45-46
• 4.3 冲击力的对比分析46
• 4.4 球体动能的对比分析46-47
• 4.5 坝体加速度的对比分析47
• 4.6 坝体支反力的对比分析47-48
• 4.7 位移的对比分析48-50
• 4.8 小结50-51
• 第5章 施工建议及工程监测51-57
• 5.1 格宾坝在施工过程中注意的问题及建议51-52
• 5.1.1 基础的处理51
• 5.1.2 材料的选取51-52
• 5.2 工程监测52-57
• 5.2.1 水文气象52-53
• 5.2.2 监测内容53
• 5.2.3 方案设计53-56
• 5.2.4 数据采集56-57
• 结论和展望57-59
• 结论57
• 展望57-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录64

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本文编号：736172