【摘 要】
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滑坡-碎屑流是一种常见的冲击动能大,危害性极强的地质灾害。随着科技和社会的进步,我国基础建设不断的发展,自然界中在野外边坡上留存大量的土石堆积体。在各类诱发因素下,碎屑流会发生运动破坏,碎屑流在运动过程中经常会冲击到边坡上的土石堆积体,从而使得碎屑流的运动体积不断增大,诱发二次灾害。碎屑流常常以离散颗粒物质形式存在,当碎屑流冲击土石堆积体后,堆积体溃散,碎屑流规模变大。这种颗粒物质的运动宏观上具备
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滑坡-碎屑流是一种常见的冲击动能大,危害性极强的地质灾害。随着科技和社会的进步,我国基础建设不断的发展,自然界中在野外边坡上留存大量的土石堆积体。在各类诱发因素下,碎屑流会发生运动破坏,碎屑流在运动过程中经常会冲击到边坡上的土石堆积体,从而使得碎屑流的运动体积不断增大,诱发二次灾害。碎屑流常常以离散颗粒物质形式存在,当碎屑流冲击土石堆积体后,堆积体溃散,碎屑流规模变大。这种颗粒物质的运动宏观上具备高速、离散性,其颗粒结构具有高度的非线性和耗散性。本文采用颗粒流离散元数值模拟手段对碎屑流冲击土石堆积体的溃散-滑动运动过程进行分析。本文通过PFC2D论述碎屑流冲击土石堆积体过程中含石量、摩擦系数以及坡度对颗粒运动特性的影响来对颗粒进行宏观和细观分析。结合试验过程中的运动形态、速度、能量变化以及颗粒运动过程中的力链接触情况,得出如下结论:(1)通过高速碎屑流冲击土石堆积体的运动形态进行铲刮效应分析得出:随着土石堆积体的含石量增加,土石堆积体被铲刮的颗粒运移距离较短,被铲刮颗粒较少;摩擦系数越小被铲刮颗粒运移距离越远,数量越多;坡度越大,被铲刮颗粒运移距离越远,数量越多。(2)土石堆积体的含石量越少,堆积体的运动速度越大,但含石量对其运动速度变化影响不是很明显;含石量越少,土石堆积体的最大运动速度非线性增加;对比含石量为0%(一元体)和土石混合体(二元体)的速度和动能、摩擦能以及阻尼能曲线发现,前者速度和能量曲线均位于后者之下。(3)底板摩擦系数越大,土石堆积体的运动越缓慢,且其最大运动速度随着摩擦系数的增大呈指数降低;试验过程中,随着摩擦系数的增大,系统的动能、摩擦能和阻尼能逐渐减小。当摩擦系数为0.3时,土石堆积体的速度曲线与水平坐标轴平行,颗粒基本上呈匀速运动状态。(4)土石堆积体底板坡度越陡,堆积体的运动速度越快,颗粒也越离散。随着坡度的增加,土石堆积体颗粒最大运动速度呈幂函数增加趋势;坡度越陡,系统的动能、摩擦能和阻尼能越大;试验过程中发现当坡度大于等于25°时,土石堆积体的运动速度会持续增大,存在很大安全隐患。(5)碎屑流冲击土石堆积体时,碎屑流颗粒与堆积体颗粒发生碰撞形成强力链贯穿堆积体基底部位;随后堆积体后缘部位颗粒溃散,力链断裂;停积过程中颗粒重新排列开始趋于稳定,在颗粒重排过程中力链实现了新的连接。
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