北京市砖砌体农宅受山洪泥石流影响的试验研究

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山洪泥石流是山区广泛发生的自然灾害之一,其特点是突发性、瞬时性,具有巨大的冲击、冲刷和掏空破坏,严重危害村镇建筑物、构筑物和居民的生命财产安全,造成很严重的经济损失和人员伤亡损失。山洪泥石流的发生受地形地貌、地质构造、水文气象和人类经济活动等因素综合决定。通过对北京市地方志资料的查阅,统计在历史上发生过山洪泥石流灾害的情况,根据山洪泥石流沟道分布和沟道的危险程度,对北京市远郊区(县)的山洪泥石流危险性等级进行划分,共分为四个等级,按照危险性越高,等级越高,危险性越低,等级越低的原则进行划分。根据危险性等级的划分进行山洪泥石流调研自然村的选择,共选择了6个区(县)近30个自然村关于建筑物建造年代、结构型式、建筑物尺寸、门窗尺寸及位置、基础类型、圈梁构造柱情况、抗震加固措施、保温隔热措施、与周围山体和河道的相对位置关系、山洪泥石流发生的频率及年代、是否有紧急避险措施等内容,为试验和仿真分析提供实践依据。根据调研资料的结果总结,北京市农宅结构型式大部分为砖砌体结构,砌筑砂浆类型为水泥砂浆和石灰砂浆,为试验提供依据。此次试验的内容有1组砖试件的强度抗压试验,得到砖的强度标准值;10组砂浆试块的强度抗压试验,得到砂浆抗压强度随着浸泡时间的变化规律;10组砖砌体的强度抗剪试验,得到砖砌体抗剪强度随着浸泡时间的变化规律:18组砖砌体的强度抗压试验,得到砖砌体抗压强度随着浸泡时间和浸泡水深的变化规律,为模型的仿真分析提供依据。以调研和试验为依据,进行模型的有限元仿真分析。首先利用FLUENT软件模拟在不同的水流流速下得到农宅的动压、静压、湍流速度,考虑到山洪泥石流的动力效应,把动压作为三角形面荷载作用到ANSYS三维模型上,得到农宅的应力、位移分布规律。把试验数据和有限元仿真分析的数据进行对比,有限元仿真分析得到的数据大于试验数据,农宅即破坏,破坏比较严重的农宅没有必要进行加固改造;小于试验数据,农宅可通过加固措施来恢复它的正常使用功能。根据农宅的破坏情况,提出山洪泥石流的加固措施,为北京市山区抗山洪泥石流的加固改造提供依据。
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