滑坡受灾结构体易损性离散元分析

地质灾害中的结构体易损性的评估涉及到灾害体冲击力以及结构体本身的强度2个方面的内容。在传统的力学模型中,滑坡灾害体被视为刚性体并且其冲击力的大小通过能量守恒来求得;然而模型中却忽略了滑坡解体过程中能量的损耗,以及解体之后块体之间挤压、摩擦、撞击等相互间的力学作用所造成的能量损耗。这就导致了传统力学模型所算得的灾害体冲击力往往要大于实际工况下的灾害体冲击力。因为在高速远程滑坡灾害中,滑坡的破碎程度在很大程度上最终决定了灾害体对结构体的冲击力,所以通过某个典型滑坡并基于二维离散元模型对不同破碎程度滑坡的致灾程度进行系统性的研究。首先,研究了不同破碎程度下滑坡的滑程;其次,研究了不同破碎程度下滑坡和结构体之间的动力响应情况;最后,研究了结构体被滑坡冲击过程中的应力分布情况。通过研究发现:滑坡的滑程和其破碎程度呈反比;滑坡运动过程中能量的损耗主要是块体间的摩擦以及块体间的碰撞,并且在其解体阶段主要是块体摩擦起到主导作用,在其滑动阶段主要是块体碰撞起作用;结构体所受最大合力和灾害体破碎程度呈正比;结构体上应力分布呈"三角分布",即结构体顶端应力很小,越往下端其应力越大,对于防灾结构体本身的结构优化具有指导作用。所得的结论对于实际灾害的防灾指导具有一定的参考价值。     

崩塌体对构筑物的冲击分析

用离散元法(DEM)进行了一系列数值模拟试验,模拟不同参数(内摩擦角,缓冲区长度,圆柱形结构物直径)的崩塌体在滑道上滑下与坡底前的圆形构筑物作用,再现了崩塌运动—堆积过程,揭示了崩塌对沿程工程结构的冲击机理,为潜在崩塌危害区域预测和防治提供理论支持。     

滚石冲击闭孔泡沫铝夹芯板耗能缓冲机理研究

在棚洞顶部铺设一定厚度砂土垫层可起到有效的耗能缓冲作用,不同厚度的砂土垫层耗能缓冲效果差异较大,如何量化砂土垫层厚度成为棚洞结构设计的关键问题之一。以实际棚洞结构为原型,采用动力有限元对滚石冲击砂土垫层进行数值仿真计算,分析不同冲击能量下多组砂土垫层厚度组合的动力响应及耗能缓冲机理。结果表明：低冲击能量下,改变砂土垫层厚度对滚石冲击力影响不大,而高冲击能量下,不同厚度砂土垫层的吸能减震效果有显著差异;增大砂土垫层厚度可有效的减弱滚石冲击对棚洞钢筋混凝土顶板造成的变形影响,但同时会增加结构自重,通过计算,可以得到最优化的垫层厚度,兼顾经济合理性和结构可靠性。研究成果将为滚石多发区棚洞结构砂土垫层的设计提供理论依据。     

颗粒粒径对岩崩碎屑流对挡板冲击影响

调查颗粒之间的相互作用及岩崩碎屑流和一个障碍之间相互作用．采用光滑粒子流体动力学 法（ＳＰＨ）来模拟实验中观察到的颗粒流动规律,采用的本构模型是牛顿流体模型．研究表明：粒径 大小对颗粒运动以及与结构的冲击力有很大的影响,粒径为８,１２,１４ｍｍ时的应力云图类似,挡板 两侧为应力集中部位,粒径为１０ｍｍ时的应力较均匀,近似为矩形分布,在挡板中央部位．获得了 一些重要的模型参数,可以用于优化在高山地区防御结构的设计．     

基于离散元的“岩崩灾害——结构体”致灾风险性参数分析

岩崩灾害是我国西南山区一种破坏性极强的地质灾害。关于岩崩灾害和防灾结构体之间的冲击规 律十分复杂，除了边坡几何形状、结构体几何形状和放置位置等因素影响外，还与岩体碎屑程度有关。上述因素导 致了关于此类灾害的防治十分棘手。本研究采用三维离散元方法，考虑边坡角度、结构体的宽度、结构体高度、灾 害体碎屑程度、结构体离灾害体距离等 5 个因素，研究了岩崩灾害和结构体之间的动力演化规律。结果表明：5 个 因素均对岩崩灾害的冲击力产生影响，其中碎屑程度的影响最为复杂，在二者距离较近条件下，碎屑程度小的灾害 体冲击力更大；在较远条件下，碎屑程度大的灾害体冲击力更大。根据所得的风险性参数，给出相应的风险性评价 模型，以期对实际工程起到指导作用。     

基坑挡墙土压力模型参数的探讨

指出了高层建筑基坑工程中作用在围护结构上的土压力在非极限状态下随结构的变形而变化,提出了土压力的计算模型,对模型的参数进行了讨论,并结合工程实例进行了说明,以促进基坑挡墙土压力的研究。     

基于离散元和有限差分耦合算法的崩塌体和结构碰撞预测分析

采用离散元和有限差分耦合计算方法,对龙洞子崩塌挡墙结构碰撞进行了预测分析。构建了3种崩塌挡墙结构模型,并进行了数值模拟。崩塌体由颗粒模拟,挡墙分别由刚性墙、颗粒、FLAC中的实体单元模拟。基于离散元和有限差分耦合算法的数值模拟,分析了不同模型的挡墙动力响应和变形。通过数值模拟结果的对比分析,选出了最优的结构模型和参数,为有效防御崩塌的防护结构设计提供理论依据。     

不同采空区开挖滑坡灾害与结构体动力响应研究

我国存在大量的采空区导致的滑坡灾害。人为的扰动是导致边坡失稳的主要因素,在采空工程中,采空区的高度是影响其稳定性的一个主要指标。关于采空区导致边坡失稳之后,造成的滑坡与结构体之间的相互作用对于此类灾害的防治有十分重要的意义。本次研究在PFC2D中搭建了二维边坡模型,并且研究了不同采空区高度造成的滑坡灾害与不同距离结构体之间的动力关系。研究结果表明灾害的堆积结果和边坡的角度、结构体的距离存在一定的关系。并且当结构体位于堆积区B内时,冲击力会随着采空区高度的增加而增加,最终稳定在一个最大值处;而当结构体位于堆积区B之外时,冲击力则只是维持在某一个固定值附近波动。该结果对采空区条件下的边坡治理有一定的实际意义。     

崩塌体对桥墩冲击的离散元模拟

采用PFC3D程序模拟了崩塌体堆积过程以及崩塌体对桥墩的冲击。结果表明:滑坡颗粒堆积过程中,堆积半径随着时间的延长而增大,崩塌体滑动初期堆积半径扩大速度较快,但是随着时间的延长,堆积半径增大趋势逐渐变缓,最后稳定。崩塌体对圆柱体最大碰撞力随着缓冲区长度的增大而减小,最大碰撞力随着圆柱体直径的增大迅速增大,最大碰撞力随着颗粒摩擦角的增大近似线性增大,而最大碰撞力与内阻尼系数大小无关。     

基于离散元法崩塌体动力破碎分析

在汶川大地震的影响下,西南地区山体破坏严重．岩质边坡几乎全部出现破坏,崩塌十分严 重,产生了大量的崩塌体,堆积于洞口或缓坡地带;且上方陡坡残留大量震裂岩体,在余震和多雨、 多风的天气下易产生崩塌,对公路产生威胁．采用离散元法对崩塌体模拟,通过对不同粘结强度的 崩塌体动力破碎的影响进行的数值模拟研究．结果显示：崩塌体的粘结强度可以由离散元的平行键 强度来模拟,不同粘结强度对崩塌体的运动和堆积形态有重要影响,再现了崩塌体破碎动力演化过 程．为崩塌体破碎和防御提供理论依据．