《離心機潰壩模擬試驗及土石壩漫頂潰決機理研究》是依託北京工業大學，由王秋生擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：離心機潰壩模擬試驗及土石壩漫頂潰決機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王秋生
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目主要對套用離心機進行土石壩漫頂潰決試驗的模擬基礎理論、試驗方法、量測技術和誤差控制技術展開研究。研製可在80g離心加速度下穩定工作的封閉式循環供水系統，並套用該系統進行土石壩漫頂潰決離心模型試驗，套用自行研製的大尺寸土體抗沖蝕特性測定裝置進行土體抗沖蝕試驗。結合離心模型試驗和土體抗沖蝕試驗研究土石壩的漫頂潰決機理和潰決過程，在試驗研究和理論分析基礎上建立土石壩漫頂潰決離心模型試驗的相似準則，提出土石壩漫頂潰決參數模型。通過離心模型試驗結果、1g模型試驗結果和實際潰壩事故記錄的比較，校核離心模型試驗研究土石壩漫頂潰決問題的可行性，並提出土石壩漫頂潰決離心模型試驗規程。本項目的研究成果將為建立和校核土石壩潰壩模型提供實驗依據，為土石壩風險調控和編制潰壩前應急預案提供理論上的支撐。
結題摘要
為適應土石壩潰壩應急處置和風險調控的需要，本項目套用模型試驗和數值模擬研究了土石壩漫頂潰壩機理。研製了可在80g離心加速度下穩定工作的封閉式循環供水系統，通過把明渠流轉化為滿管管流，有效解決了潰口流量過程線的量測問題。研製了圓筒型土體抗沖蝕特性測定裝置，並套用該裝置對砂土的抗沖蝕特性進行了研究。在臨界狀態土力學框架內提出了便於工程套用的K0固結土不排水強度解析式，該解析式是關於內摩擦角、塑性體積比和超固結比的函式，在初始各向異性角為0時，可以簡化為大家詳知的各向同性土不排水強度解析式。提出了一個土石壩漫頂潰決物理模型，該模型套用雙曲線型沖蝕速率方程計算壩體材料的沖蝕速率，通過極限平衡理論計算潰口的側向擴展。從潰口流量平衡方程、築壩材料抗沖剪應力和沖蝕速率、潰口擴展模式三方面分析總結了當前較常用的17種土石壩漫頂潰決物理模型；以唐家山堰塞壩潰壩事故為工程背景，選取BREACH模型、DB模型和IWHR模型對其潰壩過程進行了數值模擬，研究了上述三種模型計算得到的築壩材料沖蝕速率、流量過程線和水位變化曲線與實測值的差異；套用BREACH模型研究了築壩材料的黏聚力、內摩擦角、不均勻係數和孔隙率對流量過程線的影響。
