基于FLO-2D数值模拟的泥石流流动与堆积影响因素研究.pdf

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1、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报１００４－９６６５／２０１６／２４（２）０２２８０７ＤＯＩ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１６．０２．００８基于ＦＬＯ２Ｄ数值模拟的泥石流流动与堆积影响因素研究梁鸿熙尚敏徐鑫（三峡大学土木与建筑学院宜昌４４３００２）摘要泥石流和普通的山体滑坡不同，它是发生在山区的一种含有砂土和石块的暂时性水流，具有宾汉体的性质和运动阻塞双重特性，国内外众多学者在流动学实验及流动学模型的基础上，对数值模拟方法进行了大量研究，通过泥石流的灾害范围、运动速度、运动时间与实际情况进行对比，开发出适用于泥石

2、流预报的数值模拟程序，ＦＬＯ２Ｄ就是其中之一。工程实践证明，在对泥石流组成物质的流动特性研究基础上，对泥石流移动及沉积特性进一步研究是非常重要的。本文运用ＦＬＯ２Ｄ流动模型数值模拟方法对泥石流的移动特性进行模拟，以此分析泥石流流动及堆积特性与黏性系数和屈服应力的关系。通过分析得到：随着黏性系数的增大，泥石流流速呈非线性减少；屈服应力作为影响泥石流发生及停止的因素，随着屈服应力的增大，流深也随着增大，但在泥石流移动特性中，屈服应力对泥石流流速的影响并不明显；随着黏性系数的增加，泥石流冲击力减小，而随着屈服应力的增加，泥石流的冲击力则增大。关键词数值模拟ＦＬＯ２Ｄ黏

3、性系数屈服应力中图分类号：Ｐ６４２．２３文献标识码：ＡＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＴＨＥＩＮＦＬＵＥＮＣＥＦＡＣＴＯＲＳＯＦＦＬＯＷＡＮＤＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮＯＦＤＥＢＲＩＳＦＬＯＷＢＡＳＥＤＯＮＴＨＥＦＬＯ２ＤＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＬＩＡＮＧＨｏｎｇｘｉＳＨＡＮＧＭｉｎＸＵＸｉｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＣｈｉｎａＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｃｈａｎｇ４４３００２）ＡｂｓｔｒａｃｔＤｅｂｒｉｓｆｌｏｗｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅｃｏｍｍｏｎｌａｎｄｓｌｉｄｅ．Ｉｔｉｓａｋｉｎｄｏｆｔｅｍｐｏｒ

4、ａｒｙｗａｔｅｒｗｉｔｈｓａｎｄａｎｄｓｔｏｎｅｓｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎａｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓａｒｅａ．Ａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｓｈｏｗｎ，ｔｈｅｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｗｉｔｈｔｈｅｎａｔｕｒｅｏｆＢｉｎｇｈａｍＢｏｄｙａｎｄｍｏｖｉｎｇｊａｍｓ．Ｍａｎｙｓｃｈｏｌａｒｓｈａｄｍａｄｅｍａｎｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｂａｓｅｄｏｎｒｈｅｏｌｏｇｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｍｏｄｅｌ．Ａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｓｃｏｐｅ，ｍｏｖｅｍｅｎｔｓｐｅｅｄａｎｄｍｏｖｅｍｅｎｔｔｉｍｅｏ

5、ｆｔｈｅｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｓｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｔｈｅｆｏｒｅｃａｓｔｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗ．ＴｈｅＦＬＯ２Ｄｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅ．Ａｓｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅｐｒｏｖｅｄ，ｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｅｂｒ

6、ｉｓｆｌｏｗｓｕｂｓｔａｎｃｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｍｏｖｅｍｅｎｔａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｖｉｓｃｏｓｉｔｙｙｉｅｌｄｓｔｒｅｓｓ，ｗｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｈｅｍｏｖｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｂｙＦＬＯ２Ｄｍｏｄｅｌ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｅｃｏｎｃｌｕｄｅｔｈａｔｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓｒｅｄｕｃｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｖｉｓｃｏｓｉｔｙ，

7、ａｎｄｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｉｓ收稿日期：２０１５－０１－３０；收到修改稿日期：２０１５－０５－０５．第一作者简介：梁鸿熙（１９９１－），男，硕士生，土木与建筑学院地质工程专业．Ｅｍａｉｌ：４２１４８６２８２＠ｑｑ．ｃｏｍ通讯作者简介：尚敏（１９７７－），男，博士，副教授，主要从事地质灾害机理与防治研究．Ｅｍａｉｌ：ｓｕｍｍｉｎｇ＠１２６．ｃｏｍ２４（２）梁鸿熙等：基于ＦＬＯ２Ｄ数值模拟的泥石流流动与堆积影响因素研究２２９ｎｏｎｌｉｎｅａｒ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｙｉｅｌｄｓｔｒｅｓｓ，ｔｈａｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐａｃｔｆａｃ