【摘要】：滑坡入水產生的涌浪是一種次生災害,嚴重時能直接影響航行安全、導致停航禁航,沖毀下游居民房屋、農田、公路等,威脅居民的生命財產安全,以及破壞水工建筑物致其失穩(wěn)。樁柱是廣泛用于橋梁、碼頭等涉水建筑物的一種結構。滑坡產生的涌浪作用在樁柱的沖擊力對整個涉水建筑物的穩(wěn)定性及安全性有至關重要的影響。通過物理模型試驗及數值模擬計算,研究滑坡涌浪對樁柱作用力的特性。主要成果如下:(1)基于物理試驗數據,對樁柱動水壓強沿時程變化特性進行研究,分析了其沿時程變化特征、影響因子及規(guī)律等;并對比分析首浪相同情況下,樁柱結構在涌浪、規(guī)則波及孤立波作用下動水壓強的異同;運用逐步回歸分析法對影響因子進行篩選,得到樁柱動水壓強極值的計算公式,且極值公式中冪函數的擬合程度最高,明確了樁柱所受動水壓強的大小。(2)采用數值模擬軟件Flow3D對滑坡涌浪進行模擬,在物理模型試驗的基礎上,加入滑速v及大尺寸滑塊等因子對樁柱結構受到的總力進行分析。直觀分析不同時刻下數值水槽的自由液面變化、z=0.445m及z=0.425m處x-y平面流場特征、y=0.4m處x-z平面流場特征、靜水面波壓力及樁柱受到的總力,并進一步分析樁柱總力沿時程變化規(guī)律及其隨影響因子的變化。(3)樁柱動水壓強及總力的變化特征類似,即涌浪傳播至樁柱的一瞬間產生一個正向極值,接著產生一個負向極值,隨后兩者的值皆在小范圍內波動并衰減。當滑塊尺寸和下滑速度一定時,會產生體積涌浪,這部分涌浪攜帶了大部分能量,而動水壓強極值及總力極值往往也是由這部分能量產生。
【圖文】：

試驗在長沙理工大學水利實驗中心的波浪水槽中進行，水槽長５０ｍ，寬０．８ｍ，高逡逑１．０ｍ，底坡為平底，底坡為水泥抹面，邊壁為玻璃。水槽上安裝了大連理工大學研制的逡逑造波控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可模擬孤立波、規(guī)則波、不規(guī)則波等海洋及內河湖泊中的各種相逡逑關波浪。斜坡位于水槽中段，斜坡面采用木板制成，可以調整角度，滑塊采用混凝土方逡逑塊模擬，其尺寸為邋0．２Ｘ0．２Ｘ0．ｌｍ３、０．２Ｘ０．２Ｘ０．２ｍ３邋與邋０．３Ｘ０．２Ｘ０．２ｍ３。本實驗共布逡逑置了４個浪高儀�？拷逼乱欢说臑棰偬柪烁邇x，從斜坡到樁柱依次為②－④號。逡逑如圖１所示，樁柱位于水槽中心線，選用ＰＶＣ管作為樁柱模型，樁柱外徑０．０４５ｍ，逡逑壁厚０．００２ｍ，長０．８ｍ，以保證能同時完成９個測點的測量。樁柱距滑塊入水點１．５ｍ，逡逑水槽底垂直向上０．０５ｍ處布置第一個測點，然后由下至上每０．０５ｍ布置一個測點，由此逡逑研究動水壓強在樁柱垂直方向上的變化規(guī)律。隨后選取部分工況測得樁柱處的浪高數據，逡逑得出傳播至樁柱處的涌浪首浪浪高與周期，再用具有同樣浪高與周期的孤立波與規(guī)則波逡逑進行對樁柱作用力的對比試驗，，由此更直觀地分析涌浪與其他波浪的不同之處。逡逑

＿＿邐＾邋ｐ＾ｊ邋，邐，逡逑＃櫻rPǎ眨剩剩rP椋蹋剩蓿椋]3?圖２．３滑塊尺寸圖逡逑２．２實驗儀器及設備逡逑２．２．１水槽及造波系統(tǒng)逡逑本實驗在長沙理工大學水利實驗中心風浪槽中進行，水槽長５０ｍ，寬０．８ｍ，高１．０ｍ，逡逑水槽端頭配有造波機，端尾設有多孔隙消波介質。造波控制系統(tǒng)Ｗａｖｅｍａｋｅｒ是由大連理逡逑工大學研發(fā)制作的，該系統(tǒng)可以模擬形狀穩(wěn)定且重復性好的實驗所需的規(guī)則波、不規(guī)則逡逑波、孤立波和橢圓余弦波等波浪類型。逡逑１０逡逑
【學位授予單位】：長沙理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TV139.2;TU473.1

【參考文獻】

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本文編號：2664320