基于SPH方法的滑坡涌浪及其对重力坝冲击作用研究

发布时间：2017-11-06 22:04

  本文关键词：基于SPH方法的滑坡涌浪及其对重力坝冲击作用研究

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【摘要】：库区边坡在极端情况下有可能发生失稳,造成大量土石体涌入河道,特别是在狭窄的河谷,会形成巨大的涌浪。涌浪对航道及挡水建筑物造成冲击,可能会导致河道内船只倾覆、挡水建筑物损坏,并威胁下游库区人民的人身和财产安全。现如今,我国的水利工程主要集中在西南部,这些地区工程地质条件多为高边坡、软基土等,滑坡涌浪问题日益突显出来。所以研究滑坡涌浪过程和影响它的因素,以及它对挡水建筑物的作用尤其有意义。本文针对滑坡涌浪的产生及传播过程,在滑坡涌浪数值模拟中对粒子间距、滑块初始下落速度、水深和滑块宽度这四个因素对涌浪要素、涌浪过程和右侧边界冲击压力的影响,以及高低水位下涌浪对挡水重力坝的冲击作用展开研究。本文主要做了以下三个方面的工作：(1)基于SPH方法建立刚性滑块入水模型,对滑坡体入水激起涌浪以及涌浪的传播过程进行了细致的模拟,给出涌浪过程中不同时刻滑块位置与流体分布、滑块位移-时间曲线以及滑块附近流体的速度场。通过波幅值和自由面波形比较,验证了SPH方法在模拟涌浪方面的可行性以及模型的可靠性。(2)采取变量控制的方法,通过设置不同的变量参数,针对滑坡涌浪模拟中粒子间距、水深、滑块初始下落速度、滑块宽度这些因素进行单一分别考虑,分析它们各自对涌浪要素、涌浪过程和右侧边界的冲击压力影响。(3)选取有代表性的Koyna重力坝作为研究对象,建立SPH与有限元耦合模型,与ANSYS模型进行静力对比,验证耦合模型可靠性。在此基础上,研究高低水位下滑坡涌浪对挡水重力坝特征点的位移、拉应力和坝面压强的作用。研究表明,不仅涌浪对大坝造成冲击影响,库水压缩波在其中的作用也不可忽略。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV223;TV642.3

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本文编号：1149561