本文選題：三維離散元方法 + 泥石流��； 參考：《地下空間與工程學(xué)報(bào)》2017年05期

【摘要】：基于散體介質(zhì)理論的三維離散元數(shù)值分析方法,引入粘滯阻尼模型考慮系統(tǒng)耗能效應(yīng),求解固體作用力和流體連續(xù)性方程,充分考慮流固耦合作用,對(duì)中、細(xì)標(biāo)準(zhǔn)砂泥石流過(guò)程進(jìn)行仿真分析,得到不同砂型泥石流破壞過(guò)程及滲流場(chǎng)、顆粒速度場(chǎng)、孔隙率、顆粒接觸數(shù)等參數(shù)變化規(guī)律。分析表明,中砂、細(xì)砂分別表現(xiàn)出分層漸進(jìn)式和流滑型的破壞模式,這與已有物理試驗(yàn)現(xiàn)象吻合,驗(yàn)證該模型的適用性,并從滲流場(chǎng)分布規(guī)律深刻解釋該現(xiàn)象發(fā)生機(jī)理。泥石流過(guò)程中土顆粒速度矢量變化規(guī)律從細(xì)觀上揭示了隱藏在顆粒內(nèi)部的相互碰撞、摩擦、滑動(dòng)等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),從宏觀上揭示了中砂土坡腳薄弱位置率先突破,主滑動(dòng)體形成直至完全失穩(wěn)的分級(jí)漸進(jìn)式破壞過(guò)程。進(jìn)一步分析了土體孔隙率和平均接觸數(shù)分布云圖變化規(guī)律,中砂泥石流過(guò)程中隨顆粒運(yùn)動(dòng),滑動(dòng)體孔隙率逐漸增大,顆粒接觸數(shù)逐漸減小,并且這種發(fā)展趨勢(shì)逐漸往坡后方土體蔓延;進(jìn)一步揭示了中砂泥石流分級(jí)漸進(jìn)破壞過(guò)程與顆粒速度場(chǎng)分析規(guī)律一致。分析結(jié)果表明了該模型方法在模擬泥石流這種大變形、流固耦合問(wèn)題上的適用性,這對(duì)泥石流復(fù)雜機(jī)理的更深入探索是有益的。
[Abstract]:Based on the theory of granular medium, the three-dimensional discrete element numerical analysis method is used. The viscous damping model is introduced to consider the energy dissipation effect of the system, and the equations of solid force and fluid continuity are solved, and the fluid-solid coupling is fully considered. The process of fine standard sand debris flow is simulated and analyzed, and the variation rules of parameters such as the failure process and seepage field, particle velocity field, porosity and particle contact number of debris flow in different sand molds are obtained. The analysis shows that the medium sand and fine sand show the failure modes of progressive stratification and flow slip respectively, which agree with the existing physical experiment phenomenon, and verify the applicability of the model, and explain the occurrence mechanism of the phenomenon from the seepage field distribution law. In the process of debris flow, the variation law of velocity vector of soil particles reveals the complex movement characteristics of collision, friction, sliding and so on, and the weak position of the foot of the middle sand slope is the first to break through macroscopically. The progressive failure process of the main sliding body until it is completely unstable. The distribution of porosity and average contact number of soil mass is further analyzed. The porosity of sliding body increases gradually and the contact number of particles decreases with the movement of particles in the process of middle sand debris flow. This trend of development gradually spreads to the soil behind the slope, which further reveals that the progressive failure process of middle sand debris flow is consistent with the law of particle velocity field analysis. The results show that the model method is suitable for simulating the large deformation and fluid-solid coupling of debris flow, which is beneficial to the further exploration of the complex mechanism of debris flow.
【作者單位】： 福建工程學(xué)院土木學(xué)院;地下工程福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;福建省土木工程新技術(shù)與信息化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;同濟(jì)大學(xué)地下建筑與工程系;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(41272296,51504070,51508099) 福建工程學(xué)院�？蒲袉�(dòng)基金(GY-Z14069) 福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2016J01205)
【分類號(hào)】：P642.23

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