黃土地區(qū)泥石流對橋墩沖擊的數(shù)值模擬研究.pdf

1、我國黃土分布范圍極廣，總覆蓋面積約為640000km2;黃土是一種特殊的土狀堆積物，抗侵蝕和抗重力剝蝕的能力低;容易發(fā)生的溝岸坍塌、滑坡、溜坍等失穩(wěn)現(xiàn)象為黃土地區(qū)泥石流的形成提供了主要的物質來源;侵蝕溝、潛蝕、溝岸坡積黃土等現(xiàn)象也能為泥石流提供物質來源。
　　近年，黃土地區(qū)泥石流沖毀線路構造物特別是橋梁的事件日趨增多;以此作為研究背景，并以國內外對泥石流沖擊性能的研究方法和結論為基礎;同時結合流體力學的經驗、成果，對黃土地區(qū)泥石流

2、的成分和主要性質進行了綜合分析研究;利用分析的結果，借助于軟件ANSYS Workbench建立了共15種泥石流沖擊橋墩的模擬工況，以針對陣發(fā)性、持續(xù)性兩種泥石流活動對橋墩沖擊過程中的眾多問題進行雙向流固耦合模擬。經過對模擬結果的綜合分析得出以下結論:
　　(1)堰塞湖崩塌后形成的陣發(fā)性泥石流對下游橋墩的危害是災難性的，以初始泥石流液面高度為16m例，橋墩混凝土在抗拉、抗剪方面都不能滿足要求，應力完全由對應的鋼筋承擔。另外，受壓區(qū)

3、混凝土也處于危險的邊緣。因此，在此類工況下即使適筋橋墩仍有被摧毀的危險。
　　(2)模擬結果與“泥石流災害防治工程設計規(guī)范”中推薦的泥石流沖擊力計算公式計算結果對比發(fā)現(xiàn)規(guī)范推薦公式安全。
　　(3)大石塊的沖擊主要從三個方面影響橋墩安全:強度、穩(wěn)定性和破壞碰撞點混凝土引起的局部破壞。
　　(4)由于橋墩的阻礙作用改變了泥石流高速運動的流場，加強了局部下切，解釋了泥石流災害中迎沖面附近沖擊坑的形成原因。
　　(5)