壩垛工程根石走失數(shù)值模擬研究.pdf

1、根石走失一直是黃河壩岸中較為突出的工程問題，它直接影響著壩垛工程的基礎(chǔ)穩(wěn)定與整體安全，研究水流作用下的根石走失對實際工程中壩垛的設(shè)計具有重要意義。根石走失研究涉及到流固耦合與泥沙沖刷，本文基于計算流體動力學(xué)軟件FLOW-3D，采用其中的GMO模型、泥沙模型與RNG k紊流模型建立了可用于計算根石走失的數(shù)值模型，對根石的沖揭走失與沖刷坍塌過程進行了計算分析。
　　為驗證所選模型的正確性，分別對潰壩水流沖擊下游固定物塊和槽內(nèi)潰壩水流沖

2、刷泥沙的模型試驗進行了計算，數(shù)值模擬計算得到的水流和泥沙床面變化與物理模型試驗實測數(shù)據(jù)吻合良好。然后，進行了水流作用于立方體塊的數(shù)值試驗，將水流作用力的數(shù)值計算值與公式計算值進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者基本一致。驗證結(jié)果表明數(shù)值模型在水流、泥沙與水流作用力上計算準確，可用于根石走失的數(shù)值模擬研究。
　　基于數(shù)值模型計算了實際壩垛工程的根石沖揭走失與沖刷坍塌過程，計算結(jié)果的分析表明，根石在走失的過程中與水流相互影響，壩垛周圍根石走失最嚴重的區(qū)

3、域為壩前頭，上跨角次之，此兩處根石的主要受到水流拖曳力與上舉力的作用向下游運動。下跨角處根石走失程度較小，該處根石主要受到壩襠間的水流漩渦力作用脫離壩基，連壩段處部分根石受水流漩渦力作用向上游走失。沖刷坍塌的計算結(jié)果表明壩前頭處沖刷坑出現(xiàn)的時間最早，沖坑最深，隨著水流的持續(xù)淘刷沖坑向上跨角和下跨角區(qū)域發(fā)展，此兩處的沖刷坑深度相近，部分泥沙在壩襠間由于水流漩渦作用形成堆丘。本文研究結(jié)果表明，壩垛工程中容易出險的部位為壩前頭和上跨角，實際工