基于颗粒流程序分析河道采砂对堤防稳定性的影响

发布时间：2021-02-11 23:17

　　为了研究河道采砂对河堤稳定性的影响,采用颗粒流程序（PFC）从细观角度监测并分析采砂坑形状、离堤脚的距离及采砂坑深度3个参数的变化对堤防稳定性的影响,得到堤防坡顶、坡中和坡底筑堤材料孔隙率随采砂坑参数变化的规律;运用强度折减法原理和特征点位移判据法计算堤防抗滑稳定安全系数,得出河道采砂方式与堤防抗滑稳定性的内在联系。研究结果表明:孔隙率变化可反映土体细观颗粒变化,利用孔隙率可以追踪在不同采砂条件下河堤各部位细观土体的流失破坏过程;河道采砂方式对堤防抗滑稳定性有较大的影响,采砂坑离堤脚越近,堤防抗滑稳定安全系数越低。因此,在正常设计中采砂坑与堤脚之间应保持足够的安全距离。 

【文章来源】：长沙理工大学学报(自然科学版). 2020,17(03)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

河道采砂模型示意图

在采砂过程中,随着采砂坑离堤脚的距离s、采砂坑形状θ和采砂坑深度h的改变,堤防材料的物理参数(孔隙率)会随之改变。为了探究其变化规律,本研究基于颗粒流程序(particle flow code,PFC)建立了长20 m、高10 m,由10 000个颗粒单元组成的河堤边坡离散元模型,如图2所示。在模型计算之前,颗粒单元在重力的作用下通过5 000次循环,使模型达到稳定状态,然后从细观角度定性研究采砂坑离堤脚的距离s、采砂坑形状θ和采砂坑深度h对堤防稳定的影响。3 参数确定

1) 在3种不同的参数组合开挖方式下,坡顶孔隙率呈减小趋势。这是因为堤防在开挖后,在左侧静水压力和重力的作用下,堤防颗粒向下、向左(右)移动,如图4(d)所示,填补了因堤防开挖所产生的孔隙。但在时步为10 000左右时,参数组合3的坡顶孔隙率发生了改变,呈增大趋势,这是因为参数组合3与参数组合1,2相比,采砂坑离堤脚的距离s发生了明显的变化,且随着s的逐渐增大,采砂坑形状θ和采砂坑深度h对堤防的影响相应变小。图4 参数组合1不同时步的位移矢量图

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3029871