不同颗粒级配滑坡岩土体运动分选机制及冲击作用研究

论文摘要

受场地地形条件及地层岩性特征等因素的影响,不同滑坡岩土体沿斜坡或沟谷高速运动过程中,产生碰撞、挤压、剪切和摩擦等相互作用,造成岩土体不同程度的破碎、解体,并最终转化成粒度组成各异的高速滑坡碎屑流体,连续冲击山区建筑结构,导致了承灾建筑结构的移位、变形、失稳及倒塌。开展不同颗粒级配滑坡岩土体运动分选机制及冲击作用相关研究,不仅有助于完善对滑坡灾害运动学及动力学的相关认识,而且能对山区建筑结构设计及滑坡碎屑流的规划防治工作提供重要的理论依据。本文以滑坡岩土体颗粒级配作为研究因素,以灾害现场滑坡堆积体反粒序分布结构这一地质特征为依据,运用模型试验与数值模拟相结合的手段,分析不同颗粒级配滑坡岩土体运动及冲击过程中的运动学及动力学参数演化特征。1)单一粒径滑体与混合粒径滑体运动冲击过程的对照试验表明,混合粒径滑体运动过程中的颗粒分选效应会导致其获得更强的流动性、更高的运动速度和更大的冲击力,颗粒反序现象的形成是由消散压力、振动筛分、大颗粒碰撞分离、小颗粒耗能较大率先停积等因素共同作用的结果;2)进一步地,用于定量化表征滑体粒度分选演化过程的无量纲参数指标和7)表明,颗粒级配一定,初始粒度分布不同的情况下,在滑体运动过程中,颗粒之间的接触越少,颗粒分选程度的变化越大,颗粒分选程度的较大变化对应于滑体保持较高的动能或发生较低的能量耗散,从而导致滑体将保持更高的能量来加剧冲击作用;3)最后,对基于不同破碎程度的4种特征级配滑体的研究结果表明,滑体流动性、运动速度以及最大冲击力均随滑体控制粒径d60的增大而增大,各组滑体等效冲击高度主要集中于最大堆积厚度的三分之一处,且控制粒径d60越大,等效冲击作用高度越大。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 滑坡碎屑流运动机理研究
•     1.2.2 滑坡碎屑流冲击作用研究
•     1.2.3 现有研究的不足
•   1.3 研究内容、创新点以及研究思路
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 创新点
•     1.3.3 研究思路
• 2 研究方法
•   2.1 模型试验
•   2.2 离散元数值模拟
•     2.2.1 离散元法基本假定
•     2.2.2 Hertz-Mindlin（ no slip）接触模型
•     2.2.3 参数标定
•   2.3 模拟结果与模型试验验证
•   2.4 本章小结
• 3 滑坡碎屑流反粒序堆积特性
•   3.1 引言
•   3.2 试验设计
•   3.3 单一及混合粒径滑体堆积特征分析
•     3.3.1 单一粒径滑体模型堆积形态分析
•     3.3.2 混合粒径滑体模型堆积形态分析
•   3.4 单一及混合粒径滑体运动速度分析
•     3.4.1 单一粒径滑体模型运动速度分析
•     3.4.2 混合粒径滑体模型运动速度分析
•   3.5 单一及混合粒径滑体冲击力分析
•     3.5.1 单一粒径滑体模型冲击力分析
•     3.5.2 混合粒径滑体模型冲击力分析
•   3.6 颗粒反序现象成因机制讨论
•   3.7 本章小结
• 4.滑坡碎屑流颗粒分选效应
•   4.1 引言
•   4.2 试验设计
•   4.3 颗粒分选效应对滑体运动及冲击作用的影响
•     4.3.1 颗粒分选效应定量化评价指标
•     4.3.2 颗粒分选效应对滑体冲击过程的影响
•   4.4 颗粒分选效应影响机制分析
•   4.5 本章小结
• 5 颗粒级配对滑坡碎屑流运动特性及冲击作用的影响
•   5.1 引言
•   5.2 试验设计
•   5.3 不同颗粒级配滑体的分选效应与动能特征分析
•     5.3.1 滑体颗粒分选效应演化过程
•     5.3.2 颗粒级配对动能的影响
•   5.4 颗粒级配对碎屑流冲击作用的影响
•     5.4.1 颗粒级配对碎屑流冲击力的影响
•     5.4.2 颗粒级配对碎屑流冲击作用位置的影响
•     5.4.3 等效冲击力与作用位置之间的关系
•   5.5 岩土体颗粒级配影响机制分析
•   5.6 本章小结
• 6 结论及展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李天话

导师: 樊晓一

关键词: 滑坡碎屑流,颗粒级配,颗粒分选效应,运动机理,冲击作用

来源: 西南科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 西南科技大学

基金: 国家自然科学基金(编号:41877524),工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室开放基金项目(编号:18kfjk10),西南科技大学研究生创新基金项目(编号:18ycx088)

分类号: TU43

总页数: 74

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