浅论大型高速岩质滑坡流体化理论研究

《浅论大型高速岩质滑坡流体化理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西南交通大学博士学位论文大型高速岩质滑坡流体化理论研究姓名：刘涌江申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：胡厚田2002.4.1西南交通大学博士研究生学位论文第1页摘要近年来，国内外相继发生了许多大型高速岩质滑坡，所有这些大型高速滑坡在其运动过程中都不同程度地表现出流体化的特点，这种流体化现象使得滑坡岩体的运动速度、运动距离成倍增加，大大地扩大了致灾范围。基于这一点，本文对大型高速岩质滑坡的流体化现象进行了全面而系统的研究：通过风洞模型实验，研究了大型高速滑坡凌空飞行阶段的空气动力学效应，研究了飞行中滑坡岩体在与途中不动山体发生碰撞时的解体破碎效应，通过滑坡岩体高速碰撞模型实验研究了滑坡岩体

2、解体破碎后部分岩体的加速运动效应，并应用离散单元法再现了云南头寨沟大型滑坡启动高速、近程碰撞、远程碎屑流运动的全过程，研究了岩体解体破碎后形成不同类型碎屑流的运动规律及运动方程，并对头寨滑坡流体化运动机理进行了实例分帆／取得了以下主要结论和成果：(1)对于大型高速滑坡，大多在启程活动阶段已获得了高速，这使得这类滑坡在其离开剪出口之后以凌空飞行的形式向前运动，在其飞行过程中，滑坡岩体与空气强烈作用，并产生空气动力学效应，滑坡岩体在因碰撞而产生的解体破碎效应及部分岩体的加速运动效应的作刷下，在远程活动阶段，以高速碲屑流的形式向前运动。因此，其整个运动过程具有明显的流体化运动特点。(2)首次在风洞实

3、验室进行了针对大型高速滑坡凌空飞行阶段空气动力学效应的模型实验，研究了影响飞行滑坡岩体空气动力学效应的不同因素；应用流体力学有限单元法对飞行滑坡岩体的空气动力学效应进行了数值模拟。并在此基础上，求得了大型高速滑坡岩体凌空飞行运动的微分方程式。(3)首次应用碰撞过程应变能“分配”原理及岩体破坏的能量条件．导出了滑坡岩体在碰撞时发生破坏的临界速度公式及碰撞后滑坡岩体的平均速度和运动方向的确定公式，导出了碰撞过程用于岩体破碎的能量计算公式，并在此基础上，利用功耗原理，提出了滑坡岩体破碲后平均块度的计算关系式，从而较完整地分析了滑坡岩体碰撞的解体破碎效应。(4)首次进行了滑坡岩体的高速碰撞模型实验，研

4、究了碰撞解体后不同速度段岩体体积的分布规律，并应用峰值Extreme函数对实验结果进行了数据拟合，确定出了各形状参数的取值范围，从而得到了滑坡岩体高速碰撞后不同块体的分布函数，并在此基础上研究了滑坡岩体碰撞后部分岩体的加速运西南交通大学博士研究生学位论文第2页动效应，得出了获得加速的岩体比例与滑坡总体积及碰撞速度的关系。(5)通过离散元数值模拟，形象地揭示和仿真再现了头寨大型高速滑坡岩体失稳破坏后大变形阶段的运动过程、与小山头碰撞后的解体破碎效应及破碎后部分岩体的加速运动效应。(6)分别应用二相流理论研究了固液型碎屑流流速分布，得出了流速分布及浓度分布的方程式，并进一步研究了固液型碎屑流流动过

5、程的弛豫现象，得出了固液型碎屑流的运动方程；同时，分析了固气型碎屑流(即于碎屑流)的运动特点，给出了固气型碎屑流的Boltzmann方程，得出了干碎屑流的临界坡角条件tga≥tgp’，并给出了满足此条件下干碎屑流的运动方程。(7)应用上述研窥成果对头寨滑坡流体化运动机理进行了实例分析，结果与实际符合较好。弘I本论文的创新之处在于，首次在风洞实验室进行了针对大型高速滑坡凌空飞行阶段空气动力学效应的实验研究，首次进行了滑坡岩体高速碰撞模型实验，在此基础上研究了滑坡岩体碰撞作用下部分岩体的加速运动效应：应用二相流理论研究了大型高速岩质滑坡远程阶段干、湿碎屑流的运动特点，并分别得出了各自的运动方程。在

6、上述研究内容的基础上，首次提出了大型高速岩质滑坡的流体化运动理论，进一步完善了大型高速岩质滑坡的研究体系，为大型高速远程滑坡预测及大型水电工程、铁路、公路工程勘察设计提供理论依据，达到防灾减灾的目的≯关键词：高速岩质滑坡；流体化：空气动力学效应：碰撞；加速运动效应；二相流西南交通大学博士研究生学位论文第3页AbstractRecentyears，manylargehigh-speedrockslidesburstforthinsuccessionallovertheworld．Theselandslidesgowithfluidizationpeculiaritydifferentdegree

7、incourseoftheirmotion，andtheirspeedanddistanceincreaseseveraltimesbecauseofthefluidization，therebythedisasterareagreatlybroaden．Onthebaseofabove，thepaperstudiessystematicallythefluidizationoflargehigh