黄河防汛抢险中石块抛投稳定性及对策

发布时间：2021-07-31 20:27

　　抛投物料抢险是汛期黄河岸坡坍塌抢险的主要方式之一,对保证黄河下游安全起到重要作用。为了弄清黄河防汛抢险中抛投的块石在动水中的运动情况,实现黄河下游河道集约化治理和高质量发展,以黄河防汛抢险中的石块为研究对象,采用力学分析和数学建模计算方法,探究了防汛石块动水中落距的影响因素及影响规律。结果表明,汛期河道水流流速、出险部位水深和岸坡坡度是影响防汛石块落距的3个主要因素;流速越大、水深越深、岸坡越陡,防汛石块因水流作用而产生的落距就越大,稳定性就越差;增大防汛石块重量、选定合理的抛投点和实施合理的抛投程序,能够减小防汛石块的落距,提高石块抛投的稳定性。基于此,提出了能够确保黄河汛期岸坡坍塌险情抢护中石块抛投稳定性的有效应对措施,对黄河防汛抢险具有重要的指导意义。 

【文章来源】：水电能源科学. 2020,38(12)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

抛投石块抢险法

防汛石块在动水中产生的落距过大，超出了坍塌范围，不能起到护脚固基的作用，这就是抢险中常遇到的石块“走失”现象。石块的运动情况与其受力密不可分，将入水后石块的受力模型简化为平抛运动（图2）。图2中，落距xd的大小取决于下落高度及水平和竖直两个方向的受力。黄河汛期河道流速增大，导致石块入水后受到的拖曳力变大；水位升高，造成水深增大，下落时间增长，从而导致石块落距xd增大。落距越大，石块的稳定性就越差。3 防汛石块落距xd计算公式及影响因素分析

从防汛石块抛投入水至其到达坡脚有两种途径：(1)入水后不接触坡面直接着床；(2)沿坡面滑滚至坡脚着床，后者在实际防汛抢险中占比较大，见图3(a）。为此，本文建立防汛石块在坡面上的受力分析模型，其断面受力分析示意图见图3(b）。为了简化问题，在对石块进行受力分析时仅考虑主要因素对它的影响，忽略次要因素，并假设石块入水时的初始速度为零。建立如图3所示的坐标系xOy，石块在动水中受到的主要作用力有重力G、浮力Ff、拖曳力FD、上举力FL[8]、摩擦力fx、支持力N。将石块所受到的各种力向斜面方向（Ox）和垂直斜面（Oy）进行分解，可以得到石块沿斜面斜向下的合力FR的计算公式和石块沿z轴方向合力Fz的计算公式，分别为：

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3314136