泥石流冲击力的时空分布特征

传统的泥石流冲击力计算方法仅仅考虑泥石流作用于刚性拦挡坝时的瞬间冲击过程,并没有考虑泥石流与坝体相作用时,冲起部分对坝体的影响。实际上,当泥石流与坝体相作用而冲起爬高时,所受泥石流冲击力的空间分布决定了其结构的稳定性。本文开展了系列泥石流冲击实验,并利用Tactilus内置式压力分布测量传感器测量冲击力数据,以此来探究不同密度泥石流作用于坝体时冲击力的时空分布特性。实验结果表明,低密度泥石流冲起爬高时,在坝体范围内冲击力时程变化的波动更为剧烈,持续时间也更长。低密度泥石流与坝体作用时,最大冲击力主要来自于流体中颗粒与坝体的撞击作用,并存在于整个冲击过程,而高密度泥石流与坝体作用时,最大冲击力出现在与坝体刚接触的时候,这主要是由于不同密度下流体内部颗粒间作用力变化引起的。当密度较低时,泥石流冲起部分的冲击力的纵向衰减模式为对数函数形式;当密度较大时,其衰减模式为线性函数形式。泥石流冲击力的横向分布波动并不大,基本可以看成是等值分布。为便于计算,泥石流冲击力的纵向分布可以简化为三角形分布。对坝趾处来讲,考虑泥石流冲起时,所受弯矩为不考虑流体冲起时的2～3倍。