不同粒径分布滑坡碎屑流运动参数及冲击力力链特性研究
受场地地层岩性特征及构造等因素的影响，不同滑坡岩土体在运动过程中与坡道及沟谷发生碰撞、铲刮，进而破碎解体，形成松散的、具有一定粒径分布的碎屑流，并最终连续冲击山区建筑结构，导致承灾体位移，变形，乃至倾覆破坏等灾难性后果。开展不同粒径分布岩土体运动参数及冲击力力链特性研究有助于分析碎屑流相关致灾机理，为山区建筑动力响应机制的相关理论研究及工程实践提供参考。 结合灾害现场滑源区岩性分层现象，本文以滑坡岩土体粒径分布作为研究因素，运用模型试验与数值模拟相结合的手段，依照典型滑坡尺寸构建滑槽模型、选用Hertz-Mindlin本构模型确立模型参数、建立数值模拟试验，分析不同粒径分布条件下(包括粒序分布条件和级配条件)滑坡岩土体运动参数及冲击力力链特性的演化特征。 1)在宏观层面上，滑坡岩土体中各粒径颗粒的平均速度受颗粒粒径及滑源区初始粒序的共同影响，且初始粒序对各颗粒平均速度影响更大；在堆积形态方面，粒径大小对厚度方向上的粒序排布影响较大，而滑源区粒序分布对单种颗粒的堆积形态影响较大；在颗粒分选作用下，颗粒粒径成为控制峰值冲击力的主要因素，而滑源区粒序分布则通过决定滑体堆积形态控制了准静态堆积阶段碎屑流的冲击力。 2)在细观层面上，碎屑流在运动过程中，力链总数会经历一个先波动减小再增加最后保持稳定的过程，并且力链总数与颗粒的平均速度呈负相关关系；碎屑流在冲击挡墙过程中，大颗粒和中等粒径颗粒均可能产生强、超强力链，二者中越靠近初始堆积体表面的颗粒，其产生强、超强力链的概率越大；碎屑流在运动过程中，不同方向的颗粒分选效应存在先后关系，沿厚度方向的颗粒分选率先发生并促进了运动方向的颗粒分选。 3)在不同颗粒级配条件下，碎屑流在运动过程中，力链配位数，强、超强力链占比会经历一个先波动减小再增加最后保持稳定的过程，并且力链配位数与颗粒的平均速度呈负相关关系；岩土体颗粒级配中的不均匀系数Cu是影响力链配位数、超强力链、强力链、弱力链占比的主要因素；在碎屑流冲击挡墙过程中，强、超强力链主要集中于底部区域，并且随着粗大颗粒含量的增加，超强力链配位数峰值的作用位置逐渐升高。
滑坡碎屑流;粒径分布;力链特性;运动机理;冲击作用
西南科技大学
硕士
土木工程
樊晓一
2021
中文
TU457
2021-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）