本文關(guān)鍵詞：泥石流沖擊力計(jì)算方法實(shí)驗(yàn)研究　出處：《成都理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：泥石流是山區(qū)的典型地質(zhì)災(zāi)害之一,具有較大的危害性。泥石流沖擊瞬間會(huì)釋放出大量前期逐漸積累的物質(zhì)和巨大能量,具有極大的沖擊破壞力。這種破壞力主要表現(xiàn)為淤埋和沖擊破壞,尤其是沖擊破壞最為顯著。經(jīng)前人研究可知,泥石流沖擊力由泥石流漿體動(dòng)壓力和大塊石撞擊力兩部分組成,而造成結(jié)構(gòu)破壞的主要因素是大塊石的沖擊。因此系統(tǒng)而深入的研究泥石流大石塊的沖擊力的計(jì)算模型,并藉此制定出有效的防災(zāi)、減災(zāi)措施,不僅具有很大的理論意義和巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,同時(shí)對(duì)保護(hù)人民的生命安全具有不可忽視的意義。泥石流巨石沖擊力不僅與巨石本身的物理特性有關(guān)還與泥石流本身的性質(zhì)有關(guān),由于影響因素過(guò)多,因此研究泥石流沖擊力比較困難。本文將泥石流巨石沖擊力的研究分成滾石在空氣和泥漿兩種介質(zhì)中的沖擊力研究,假設(shè)無(wú)論在何種介質(zhì)下,滾石和被撞物體撞擊瞬間,滾石沖擊力計(jì)算公式中與質(zhì)量、彈性模量和速度的關(guān)系式是不變的。最終泥石流巨石沖擊力的計(jì)算公式較滾石沖擊力計(jì)算公式只是系數(shù)變化。而泥石流沖擊力的計(jì)算公式的系數(shù)與泥石流的級(jí)配、屈服應(yīng)力、容重等因素有關(guān)。通過(guò)量綱分析推導(dǎo)出滾石沖擊力的影響因素有撞擊物體的質(zhì)量、撞擊速度、撞擊物體與被撞物體的彈性模量和撞擊方向與平面的夾角,并得到了各影響因素之間的關(guān)系。然后通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集和分析驗(yàn)證理論推導(dǎo),最終得到滾石沖擊力計(jì)算模型,為了使所得到的滾石沖擊力計(jì)算模型能應(yīng)用到實(shí)際的工程中,最后通過(guò)多組實(shí)驗(yàn)分析得到泥石流沖擊力的計(jì)算公式。在這一系列的實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)論有:(1)本文通過(guò)量綱分析方法得到一個(gè)量綱和諧的滾石沖擊力公式。該公式F=C(EM2V4)1/3f(sina),從公式中可以看出滾石的沖擊力與撞擊物體的質(zhì)量M、撞擊速度V、綜合彈性模型E及撞擊方向與平面的夾角a的正弦有關(guān)。E=E1E2/(E1+KE2E1),其中E1為撞擊物體的彈性模量,E2為被撞物體的彈性模量。(2)通過(guò)多組實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析,最終確定系數(shù)C=0.261,K=2,f(sina)=sin1/2a。因此得到滾石沖擊力的計(jì)算公式為F=0.261(E1*E2/(E1+2E2)V4M2)1/3sin1/2a。將該模型與國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和野外數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比,公式吻合度很好,并且該模型不受大尺度限制,可用于野外實(shí)際情況。(3)在滾石沖擊力實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)多組實(shí)驗(yàn)得到在清水介質(zhì)下,滾石的沖擊力計(jì)算模型中的速度、質(zhì)量、和綜合彈性模量的關(guān)系都沒(méi)有發(fā)生變化。只是系數(shù)發(fā)生了變化,最終C=0.212。最終在水下滾石沖擊力的計(jì)算公式為F=0.212(E1*E2/(E1+2E2)V4M2)1/3sin1/2a。(4)將清水介質(zhì)換成純漿體介質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)多組實(shí)驗(yàn)得到在粒徑相同的漿體中,沖擊力計(jì)算模型中系數(shù)C的大小隨著τ/rgd1的增大而不斷減小并得到一個(gè)量綱和諧的關(guān)系式為C=0.19(τ/rgd1)^(-0.1)。其中τ為泥石流屈服應(yīng)力,r為泥石流容重,d1為漿體的粒徑,因?yàn)樵谀嗍鳚{體中的最大粒徑為0.00005m,因此取d1=0.00005m。在漿體介質(zhì)中,滾石沖擊力計(jì)算公式中的系數(shù)C均小于清水中的系數(shù)。從能量的角度,泥漿中的物質(zhì)比清水更能吸收沖擊能量,因此比在清水中沖擊力小。(5)用1mm-2mm,2mm-5mm,5mm-10mm,10-20mm,20mm-50mm五種粒徑配制不同屈服應(yīng)力和容重的泥石流使五種粒徑都能懸浮在漿體中。然后進(jìn)行試驗(yàn),通過(guò)多組實(shí)驗(yàn)得到在泥石流介質(zhì)下,泥石流中巨石的沖擊力計(jì)算模型中的系數(shù)C=0.225(τ/rgd1)(-0.1)(d/d0)0.05,其中d表示試驗(yàn)中懸浮粒徑,而d0為一般漿體中的砂的粒徑,d0為常數(shù)d0=0.002m,當(dāng)d/d0快速增大時(shí),C/(t/rg)(-0.1)增大并不明顯。這也表明在泥石流介質(zhì)下,滾石沖擊力計(jì)算公式的系數(shù)比較穩(wěn)定,不會(huì)隨著懸浮粒徑的增大變化過(guò)于明顯。(6)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的整理,最終得到泥石流沖擊力的計(jì)算模型F=0.225(τ/rgd1)(-0.1)(d/d0)0.05(EM2V4)1/3sina0.5,并且該模型與國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和野外數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比,公式吻合度很好。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P642.23

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