碎屑流冲击被动柔性网的力学特征研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 肖思友
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| 答辩日期 | 2020 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 苏立君 ; 姜元俊 |
| 关键词 | 碎屑流 柔性网 冲击 离散元 流态 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 岩土工程 |
| 其他题名 | Mechanical response of the impact of dry granular flows on flexible barrier |
| 英文摘要 | 柔性防护网结构因其高效的防护能力和便携的安装方式而广泛应用于山区崩塌碎屑流防治工程中。但是在实际工程中，碎屑流柔性网仍沿用落石防护网和刚性挡墙的选型方法，忽略了碎屑流与落石、刚性结构和柔性网结构之间的差异。同时由于碎屑流柔性网设计理论的不完善，目前仍普遍采用经验系数法进行柔性网结构设计，忽略了碎屑流冲击柔性网的物理过程和力学特征。为此，通过野外碎屑流柔性网防护工程现场调查、碎屑流冲击柔性网物理实验和离散元数值分析，对碎屑流的运动堆积过程和柔性网的受力机制展开研究，建立了碎屑流冲击作用下柔性网受力计算模型，揭示了柔性网主要结构特征和碎屑流粒径分布对柔性网受力的影响规律。通过上述研究本文取得的主要成果如下：（1）揭示了碎屑流柔性网防护网主要结构特征。通过野外调查和工程案例分析，总结了碎屑流柔性网的主要结构特点，提出按照孕灾条件的不同将碎屑流柔性网划分为沟道碎屑流柔性网和坡面碎屑流两种形式，同时指出了坡面碎屑流柔性网和沟道碎屑流柔性网在网面透过性、横向支撑绳数量和网面安装倾角上的差异；（2）提出了碎屑流最大冲击荷载的估算方法。采用能量守恒定理计算得到了不同时刻流动层对结构的直接冲击速度和堆积区堆积高度。基于达到临界堆积高度对应的临界体积与实际碎屑流体积之间的关系，提出了碎屑流冲击荷载主要成分变化的判别准则，进而建立了依据冲击荷载主要成分变化规律估算最大冲击荷载的方法；（3）建立了碎屑流冲击作用下柔性网受力计算模型。揭示了碎屑流冲击过程中冲击荷载的分布和组成特征。在此基础上结合索结构力学，提出了冲击荷载的时空分布计算模型。通过对比碎屑流冲击立式和倾式柔性网的物理实验与模型计算结果发现，模型能较好地计算碎屑流的冲击荷载和支撑绳拉力。该模型为碎屑流柔性网的结构设计提供了理论支撑；（4）基于Hertz-Mindlin黏结模型和无滑移的Hertz-Mindlin模型建立了碎屑流冲击柔性网的离散元仿真模型，并给出了柔性网参数的标定方法，在物理模型实验和野外模型实验的基础上，证明该方法能有效地模拟碎屑流的冲击和堆积过程以及柔性网力学响应特征。该模型为碎屑流冲击柔性网的定量分析提供了新方法；（5）在数值模拟和物理实验的基础上揭示了支撑绳间距、副网和网格形状等关键柔性网结构特征对柔性网受力特征的影响，同时从碎屑流流态的角度，研究了碎屑流颗粒粒径分布对碎屑流运动特征和柔性网受力的影响。在此基础上，分析了柔性网受力理论计算模型的适用性。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 207 |
| 源URL | [http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/55024]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地灾害与地表过程重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 肖思友. 碎屑流冲击被动柔性网的力学特征研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：成都山地灾害与环境研究所
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