分类： 力学 >> 应用力学 提交时间： 2023-03-20 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 通过溃坝案例的现场调查和水槽模型试验，建立了面板砂砾石坝漫顶溃坝数学模型，以模拟水流特性、砂砾石料以及混凝土面板三者之间的相互作用。该模型主要由3部分组成：(1)考虑漩涡水流和砂砾石料之间的冲蚀特性，引入RNG k-湍流模型模拟漩涡水流的反向侵蚀；(2)通过泥沙输移公式和流体体积法(VOF法)追踪砂粒与水流侵蚀交界面，并考虑了砂砾石料的孔隙特性；(3)基于弯矩平衡法判定混凝土面板在自重和水荷载作用下的破坏过程。通过水槽模型试验对数学模型进行验证，结果表明，建立的数学模型能够准确地模拟溃决过程中漩涡水流对大坝的反向侵蚀和面板溃口的详细演化过程；该模型计算的溃口流量、堆石体溃口的发展、溃坝历时以及面板的折断长度，与实测数据的相对误差均小于15%,验证了模型的合理性。与参数化模型相比，本研究提出的溃坝模拟数学模型具有更详细的结果。
分类： 力学 >> 固体力学 提交时间： 2022-12-21 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 面板脱空的根本原因是面板与垫层之间的不协调变形,为了探究坝址区地形地质条件及库水位循环升降对面板脱空的敏感性,本研究采用子模型法准确模拟了面板脱空区域的力学响应特性,基于相对变位法研究了河谷宽高比T、覆盖层厚度F及水库水位循环升降次数K对混凝土面板脱空的敏感性。研究结果表明:混凝土面板脱空特征值的扩展会随三者的增大呈对数形式增长,其中,河谷宽高比T的增大削弱了河谷地形对坝体的约束,从而促进了面板脱空的发展,但当河谷宽高比T大于2.0时,其对面板脱空的敏感性会显著降低; 覆盖层厚度F的增加促进了坝体的不均匀沉降,进而导致面板脱空区域向底部扩展,但面板脱空对覆盖层的敏感性会随着覆盖层厚度F的增加而降低; 由于面板与堆石体变形特性的差异,在水库水位循环升降作用下,面板脱空区域缓慢扩展,并最终趋于稳定; 三者中,F对面板最大脱空深度的敏感性最高,T对顺坡向脱空长度的敏感性最高。本研究成果可为面板脱空问题的防治提供相应的理论依据。
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