【摘要】：滑坡入水產(chǎn)生的涌浪是一種次生災(zāi)害,嚴(yán)重時(shí)能直接影響航行安全、導(dǎo)致停航禁航,沖毀下游居民房屋、農(nóng)田、公路等,威脅居民的生命財(cái)產(chǎn)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(jié)構(gòu)�；庐a(chǎn)生的涌浪作用在樁柱的沖擊力對(duì)整個(gè)涉水建筑物的穩(wěn)定性及安全性有至關(guān)重要的影響。通過物理模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬計(jì)算,研究滑坡涌浪對(duì)樁柱作用力的特性。主要成果如下:(1)基于物理試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)樁柱動(dòng)水壓強(qiáng)沿時(shí)程變化特性進(jìn)行研究,分析了其沿時(shí)程變化特征、影響因子及規(guī)律等;并對(duì)比分析首浪相同情況下,樁柱結(jié)構(gòu)在涌浪、規(guī)則波及孤立波作用下動(dòng)水壓強(qiáng)的異同;運(yùn)用逐步回歸分析法對(duì)影響因子進(jìn)行篩選,得到樁柱動(dòng)水壓強(qiáng)極值的計(jì)算公式,且極值公式中冪函數(shù)的擬合程度最高,明確了樁柱所受動(dòng)水壓強(qiáng)的大小。(2)采用數(shù)值模擬軟件Flow3D對(duì)滑坡涌浪進(jìn)行模擬,在物理模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,加入滑速v及大尺寸滑塊等因子對(duì)樁柱結(jié)構(gòu)受到的總力進(jìn)行分析。直觀分析不同時(shí)刻下數(shù)值水槽的自由液面變化、z=0.445m及z=0.425m處x-y平面流場(chǎng)特征、y=0.4m處x-z平面流場(chǎng)特征、靜水面波壓力及樁柱受到的總力,并進(jìn)一步分析樁柱總力沿時(shí)程變化規(guī)律及其隨影響因子的變化。(3)樁柱動(dòng)水壓強(qiáng)及總力的變化特征類似,即涌浪傳播至樁柱的一瞬間產(chǎn)生一個(gè)正向極值,接著產(chǎn)生一個(gè)負(fù)向極值,隨后兩者的值皆在小范圍內(nèi)波動(dòng)并衰減。當(dāng)滑塊尺寸和下滑速度一定時(shí),會(huì)產(chǎn)生體積涌浪,這部分涌浪攜帶了大部分能量,而動(dòng)水壓強(qiáng)極值及總力極值往往也是由這部分能量產(chǎn)生。
【圖文】：

試驗(yàn)在長(zhǎng)沙理工大學(xué)水利實(shí)驗(yàn)中心的波浪水槽中進(jìn)行，水槽長(zhǎng)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(xué)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(nèi)河湖泊中的各種相逡逑關(guān)波浪。斜坡位于水槽中段，斜坡面采用木板制成，可以調(diào)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(shí)驗(yàn)共布逡逑置了４個(gè)浪高儀�？拷逼乱欢说臑棰偬�(hào)浪高儀，從斜坡到樁柱依次為②－④號(hào)。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(zhǎng)０．８ｍ，以保證能同時(shí)完成９個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量。樁柱距滑塊入水點(diǎn)１．５ｍ，逡逑水槽底垂直向上０．０５ｍ處布置第一個(gè)測(cè)點(diǎn)，然后由下至上每０．０５ｍ布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，由此逡逑研究動(dòng)水壓強(qiáng)在樁柱垂直方向上的變化規(guī)律。隨后選取部分工況測(cè)得樁柱處的浪高數(shù)據(jù)，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(jìn)行對(duì)樁柱作用力的對(duì)比試驗(yàn)，，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(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備逡逑２．２．１水槽及造波系統(tǒng)逡逑本實(shí)驗(yàn)在長(zhǎng)沙理工大學(xué)水利實(shí)驗(yàn)中心風(fēng)浪槽中進(jìn)行，水槽長(zhǎng)５０ｍ，寬０．８ｍ，高１．０ｍ，逡逑水槽端頭配有造波機(jī)，端尾設(shè)有多孔隙消波介質(zhì)。造波控制系統(tǒng)Ｗａｖｅｍａｋｅｒ是由大連理逡逑工大學(xué)研發(fā)制作的，該系統(tǒng)可以模擬形狀穩(wěn)定且重復(fù)性好的實(shí)驗(yàn)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(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TV139.2;TU473.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2664320