• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      基于物理模型實(shí)驗(yàn)的高速遠(yuǎn)程滑坡碎屑流堆積特征分析

      2023-06-29 05:54:55任雨欣喻志鵬
      四川建筑 2023年2期
      關(guān)鍵詞:斜槽堆積體碎屑

      任雨欣 喻志鵬

      高速遠(yuǎn)程滑坡往往具有強(qiáng)烈的災(zāi)害性,對(duì)人類的生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生極大的威脅,其成因機(jī)理和運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究一直是國內(nèi)外滑坡地質(zhì)災(zāi)害學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題。介紹斜槽物理模型實(shí)驗(yàn),通過在運(yùn)動(dòng)區(qū)及停積區(qū)底面鋪設(shè)不同覆蓋材料以實(shí)現(xiàn)不同的停積條件,對(duì)不同停積條件下顆粒流堆積特征進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:顆粒流堆積體表面可見橫向脊、側(cè)緣堤展布,堆積體內(nèi)部有推擠褶皺出現(xiàn),停積條件對(duì)堆積體的表面特征和內(nèi)部特征均有影響,堆積體的形態(tài)特征與堆積體內(nèi)部顆粒的剪切作用有關(guān)。

      高速遠(yuǎn)程滑坡; 物理模型實(shí)驗(yàn); 顆粒流; 堆積特征; 停積條件

      P642.22 A

      [定稿日期]2022-02-04

      [作者簡(jiǎn)介]任雨欣(1997—),女,碩士,研究方向?yàn)楦咚龠h(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)機(jī)理;喻志鵬(1996—),男,碩士,研究方向?yàn)榄h(huán)境工程地質(zhì)、巖土施工技術(shù)。

      高速遠(yuǎn)程滑坡具有巨大的體積、極快的運(yùn)動(dòng)速度、超長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)距離、多樣的運(yùn)動(dòng)形式、強(qiáng)大的能量和異常高的流動(dòng)性,是一種十分嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害,常造成巨大的社會(huì)危害[1-3]。高速遠(yuǎn)程滑坡的滑體在下滑過程中破碎分解為大小不同的碎屑顆粒,形成碎屑流并高速運(yùn)動(dòng),主要運(yùn)動(dòng)形式為流態(tài)化運(yùn)動(dòng)[4]。流態(tài)化運(yùn)動(dòng)主要反映在堆積體表面和剖面上,表面上有堆積脊、堆積丘等特征;剖面上主要有推擠褶皺、斷層、層序保留、反粒序等特征[5-7]。

      高速遠(yuǎn)程滑坡動(dòng)力學(xué)過程研究中,物理模型實(shí)驗(yàn)發(fā)揮重要作用,通過簡(jiǎn)化的工程地質(zhì)模型,實(shí)現(xiàn)可控的實(shí)驗(yàn)條件,從而用于研究不同因素對(duì)滑坡運(yùn)動(dòng)及堆積特征的影響規(guī)律。Manzella 等[8]設(shè)計(jì)斜板試驗(yàn)裝置,研究分析不同條件下的碎屑流的運(yùn)動(dòng)特征。王畯才等[9]利用室內(nèi)物理模型試驗(yàn),模擬了滑坡碎屑流的滑動(dòng)和堆積過程,對(duì)滑坡碎屑流堆積物的分布規(guī)律進(jìn)行了分析。

      顆粒材料會(huì)在一定條件下呈現(xiàn)出類似于流體的流動(dòng)行為。因此,已有研究中常用顆粒材料模擬碎屑流的運(yùn)動(dòng)過程[4]。本文通過設(shè)計(jì)物理模型試驗(yàn),在運(yùn)動(dòng)區(qū)及停積區(qū)底面設(shè)置不同覆蓋材料以實(shí)現(xiàn)不同的停積條件,對(duì)各工況下的顆粒流堆積體特征進(jìn)行研究,研究結(jié)果對(duì)揭示高速遠(yuǎn)程滑坡遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)機(jī)理和高速遠(yuǎn)程滑坡野外考察具有重要指導(dǎo)作用。

      1 實(shí)驗(yàn)方法

      1.1 模型試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

      本研究選擇施加側(cè)向約束的斜槽實(shí)驗(yàn)裝置,如圖1所示。其中,供料區(qū)模擬滑坡源區(qū),斜槽模擬運(yùn)動(dòng)區(qū),水平堆積槽模擬停積區(qū)。

      模型槽尺寸如圖1所示。模型槽側(cè)板與底板均采用亞克力材料制作,斜槽與水平堆積槽通過活動(dòng)鉸鏈連接,斜槽傾角設(shè)置為40°。供料區(qū)采用豎直擋板,通過旋轉(zhuǎn)式開關(guān)釋放物料。

      1.2 實(shí)驗(yàn)材料及工況設(shè)計(jì)

      依據(jù)高速遠(yuǎn)程滑坡碎屑流的特征,碎屑流堆積體顆粒多為粒徑不一的棱角狀。在物理模型實(shí)驗(yàn)中,相似材料往往采用不規(guī)則形態(tài)的巖石礦物顆粒,使實(shí)驗(yàn)中的顆粒流的運(yùn)動(dòng)特征、物理力學(xué)性質(zhì)更貼近原型滑坡。實(shí)驗(yàn)采用0.5~1 mm粒徑的石英砂顆粒,其密度較為貼近自然界一般脆性巖石材料且物理化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定,并用丙烯顏料對(duì)石英砂進(jìn)行染色。實(shí)驗(yàn)中將源區(qū)顆粒按體積平均分成上、中、下3層,每層使用顏色不同的石英砂顆粒,每次實(shí)驗(yàn)顆??偭繛? L,每層體積為1.67 L。填料時(shí)分層填入,待一層顆粒抹至水平后再填入上層顆粒。

      本實(shí)驗(yàn)針對(duì)不同停積條件對(duì)顆粒流堆積特征的影響進(jìn)行研究。設(shè)置豎直擋板并添加旋轉(zhuǎn)式開關(guān)以模擬滑坡-碎屑流失穩(wěn)條件,通過在運(yùn)動(dòng)區(qū)及停積區(qū)底面鋪設(shè)不同覆蓋材料以實(shí)現(xiàn)不同的停積條件。共設(shè)計(jì)4個(gè)實(shí)驗(yàn)工況,如表1所示。

      1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)

      實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)方法如表2所示。

      2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

      2.1 堆積體表面特征分析

      根據(jù)圖2所示,4種工況下顆粒流堆積體均呈舌形,表面有下層顆粒出露。A1、A2和A3工況顆粒流堆積體表面特征較為相似,中下層顆粒呈朝向堆積體前緣的弧形出露,隨著停積區(qū)粗糙度增大,堆積體表面中層顆?;⌒纬雎对龆啵翌w粒流堆積體表面顆粒混合程度增大。A4工況表面顆粒混合度較大,上層顆粒在斜槽與水平堆積槽鏈接處出現(xiàn)脫節(jié)。A1工況堆積體兩側(cè)有下層顆粒出露。

      根據(jù)傾斜攝影測(cè)量法的計(jì)算結(jié)果,使用Matlab生成堆積體高程圖,堆積體的表面地貌形態(tài)特征如圖3所示。A1、A2和A3工況堆積體表面均發(fā)育較為明顯的橫向脊,主要展布在堆積體中后部,A4工況表面平滑無橫向脊發(fā)育。A1、A2和A3工況下隨著停積區(qū)粗糙度增大,堆積體高程增大,堆積體分布范圍減小,橫向脊展布增多且間距變小。在A1工況下堆積體前緣兩側(cè)有側(cè)緣堤展布,A3工況堆積體后緣有一條規(guī)模較大的溝谷發(fā)育。

      2.2 堆積體剖面特征分析

      使用Matlab生成堆積體縱剖面圖,可直觀地觀測(cè)到堆積體的長(zhǎng)度、厚度、堆積范圍等堆積特征,如圖4所示。

      A1和A2工況剖面形狀較為相似,均為弓形,堆積體有一個(gè)厚度極值,A1工況堆積體長(zhǎng)而薄,A2工況堆積體短而厚;A3工況堆積體為雙峰型,雙峰之間與圖3中溝谷對(duì)應(yīng);A4工況剖面形狀為楔形,大部分顆粒停積在斜槽上。A1工況下顆粒全部堆積在水平槽上,A2、A3、和A4工況在斜槽上均有顆粒堆積。停積區(qū)底面粗糙時(shí),少量顆粒堆積于斜槽上;停積區(qū)底面為松散覆蓋層時(shí),小部分顆粒堆積于斜槽上;運(yùn)動(dòng)區(qū)底面粗糙時(shí),大部分顆粒堆積于斜槽上。A1、A2和A3工況中,隨著停積區(qū)粗糙程度增大,堆積體在水平槽上的堆積體長(zhǎng)度減小,水平槽上堆積體最大厚度值增大。

      對(duì)堆積體采用淋濾切割法并通過全景拍攝獲取顆粒堆積體的內(nèi)部剖面特征,如圖5所示。4種工況下,堆積體內(nèi)部出現(xiàn)顆?;旌系颈3衷磪^(qū)顆粒的層序關(guān)系。A1、A2和A3工況內(nèi)部結(jié)構(gòu)相似,有褶皺展布,A4工況無褶皺出現(xiàn),且顆?;旌隙容^高。A1、A2和A3工況隨著停積區(qū)粗糙度增大,堆積體內(nèi)部褶皺展布更集中,且波長(zhǎng)減小,波幅增大。

      3 討論

      顆粒流在進(jìn)入停積區(qū)后,坡度變緩,顆粒流底部所受摩阻力增大,開始減速并在水平槽上堆積。堆積過程中,前端顆粒流先到達(dá)停積區(qū),下滑力降低和底部摩阻力增大,前端顆粒流運(yùn)動(dòng)速度開始減慢,后部顆粒開始推擠前部顆粒,在內(nèi)部產(chǎn)生推擠作用并形成褶皺。如圖2、圖3所示,堆積體內(nèi)部褶皺軸線所在位置為堆積體表面中下層顆粒出露位置,也是橫向脊所在位置,表明因滑體內(nèi)部推擠而形成橫向脊。A3工況下,顆粒流前緣推擠底面松散覆蓋層運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生“刮鏟效應(yīng)”,顆粒流前部顆粒速度急劇降低,前部顆粒停止運(yùn)動(dòng)后形成堆積體,后部顆粒在前方堆積體后緣上繼續(xù)堆疊,形成雙峰。

      在A1工況中,顆粒流堆積體兩側(cè)有側(cè)緣堤出現(xiàn),且根據(jù)圖2中A1工況可知,側(cè)緣堤主要為中下層顆粒出露。在顆粒減速堆積時(shí),后部顆粒推擠前部顆粒,后部顆粒速度逐漸減小,而前部顆粒獲得后部顆粒的能量后繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中下部顆粒受底部摩阻力減速,上部顆粒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。在此過程中,底部顆粒被推擠到兩側(cè),并在有側(cè)向約束的水平槽兩側(cè)堆積。但側(cè)緣堤僅在A1工況,即運(yùn)動(dòng)區(qū)底面光滑、停積區(qū)底面光滑的情況下發(fā)育,表明側(cè)緣堤多在滑體所受摩阻力較小的情況下出現(xiàn)。

      4種工況的堆積體剖面上均能觀察到層序保留現(xiàn)象,說明運(yùn)動(dòng)過程中顆粒未出現(xiàn)大面積的混合。顆粒流堆積體的混合程度與堆積體內(nèi)部顆粒的剪切作用有關(guān),在運(yùn)動(dòng)區(qū)粗糙時(shí),顆粒流下滑過程中下部顆粒所受摩阻力較大,上、下層顆粒速度差逐漸增大,內(nèi)部剪切作用增大,導(dǎo)致顆粒流混合程度增大。

      4 結(jié)論

      (1)運(yùn)動(dòng)區(qū)光滑條件下,因后部顆粒推擠前部顆粒,堆積體表面形成橫向脊,甚至在停積區(qū)底面為松散覆蓋層時(shí)堆積體形成雙峰結(jié)構(gòu)。堆積體內(nèi)部仍存在層序保留現(xiàn)象,但有推擠褶皺出現(xiàn)。

      (2)停積條件對(duì)堆積體的表面特征和內(nèi)部特征均有影響。在運(yùn)動(dòng)區(qū)光滑時(shí),隨著停積區(qū)粗糙度增大,堆積體表面橫向脊展布增加,且間距變小,顆粒流堆積體表面顆粒混合程度增大;內(nèi)部褶皺展布更集中,且波長(zhǎng)減小,波幅增大。運(yùn)動(dòng)區(qū)粗糙時(shí),堆積體內(nèi)部顆?;旌铣潭容^高,且無明顯褶皺。

      (3)根據(jù)顆粒流堆積特征,可以得出堆積體的形態(tài)特征與堆積體內(nèi)部顆粒的剪切作用有關(guān),剪切作用主要影響內(nèi)部顆粒的運(yùn)動(dòng),從而改變堆積體的形態(tài)特征。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 程謙恭, 張倬元, 黃潤(rùn)秋. 高速遠(yuǎn)程崩滑動(dòng)力學(xué)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 山地學(xué)報(bào), 2007(1):72-84.

      [2] 張明, 殷躍平, 吳樹仁, 等. 高速遠(yuǎn)程滑坡-碎屑流運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào), 2010, 18(6):805-817.

      [3] 齊超, 邢愛國, 殷躍平, 等. 東河口高速遠(yuǎn)程滑坡-碎屑流全程動(dòng)力特性模擬[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào), 2012, 20(3):334-339.

      [4] 龍艷梅, 宋章, 王玉峰, 等. 基于物理模型試驗(yàn)的碎屑流流態(tài)化運(yùn)動(dòng)特征分析[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì), 2022, 49(1):126-136.

      [5] 詹威威, 黃潤(rùn)秋, 裴向軍, 等. 溝道型滑坡-碎屑流運(yùn)動(dòng)距離經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)模型研究[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào), 2017, 25(1):154-163.

      [6] Heim. Landslides and human lives[M]. Vancouver, B C:Bitech Publishers, 1932.

      [7] 林棋文, 程謙恭, 李坤, 等. 高速遠(yuǎn)程滑坡碎屑化運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究綜述[J/OL]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào):1-15[2021-10-24]. https:// kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=3uoqlhG8C45S0n9fL2suRadTyEV12pW9UrhTDCdPD66k8PK2m9jjdJIRu3F2AZYnEhAIZD1gQdalB4EOfYXWzlp6Xskz40L2&uniplatform=NZKPT

      [8] MANZELLA I, LABIOUSE V. Qultative analysis of rock avalanches propagation by means of physical modelling of non-constrained gravel flows[J]. Rock Mechanics and Rock Engineering, 2008, 41(1):133-151.

      [9] 王畯才, 盧坤林, 朱大勇. 基于室內(nèi)模型試驗(yàn)的滑坡碎屑流堆積分布規(guī)律研究[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào), 2017, 25(6):1509-1517.

      猜你喜歡
      斜槽堆積體碎屑
      斜槽式超聲傳振桿的縱彎復(fù)合振動(dòng)及其等效電路
      Sweet Carrots甜甜的胡蘿卜
      某型感應(yīng)電機(jī)斜槽方案研究
      一種具有塑料碎屑收集機(jī)構(gòu)的水磨床
      后退式注漿技術(shù)在隧道突涌堆積體加固處治中的應(yīng)用
      斜槽對(duì)感應(yīng)電機(jī)起動(dòng)性能影響的時(shí)步有限元分析
      隧道黃土堆積體施工技術(shù)
      清潔攪拌機(jī)的小妙招
      伴侶(2018年2期)2018-02-28 20:38:24
      雙排斜槽縱-扭復(fù)合振動(dòng)變幅桿仿真設(shè)計(jì)
      渤中X油田沙一段生物碎屑白云巖井場(chǎng)識(shí)別方法
      錄井工程(2017年4期)2017-03-16 06:10:28
      惠安县| 兴山县| 五原县| 新营市| 永平县| 澄江县| 阿拉善左旗| 玛纳斯县| 怀远县| 彰化市| 黑山县| 巧家县| 福鼎市| 广东省| 涪陵区| 宁陕县| 房产| 邢台县| 武乡县| 鹿邑县| 长葛市| 泾川县| 昌平区| 农安县| 望奎县| 濉溪县| 浦江县| 朝阳县| 柳河县| 土默特右旗| 新巴尔虎左旗| 芦山县| 大悟县| 长阳| 西畴县| 林周县| 三穗县| 瑞昌市| 南漳县| 科尔| 台南市|