非均質土石流堆積力學模型研究

《非均質土石流堆積力學模型研究》是依託北京師範大學，由舒安平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：非均質土石流堆積力學模型研究
• 依託單位：北京師範大學
• 項目負責人：舒安平
• 項目類別：面上項目

項目摘要

我國是一個土石流災害多發國家，每年汛期由於強降雨引發的土石流堆積成災的現象頻發，受到了人們的高度關注。本項目以我國普遍存在的顆粒級配寬、容重大的非均質粘性土石流的堆積過程為研究對象，充分考慮土石流堆積過程中固液兩相顆粒組成的非均質性及兩相流速的差異性等特點，基於兩相流理論和最小能量耗散原理，通過實施蔣家溝土石流堆積模擬實驗，從堆積區溝相關係、兩相分界粒徑及能量轉化等角度，對非均質土石流堆積區形態特徵、力學作用與本構關係及能量耗散規律進行系統研究，建立非均質土石流顆粒堆積過程的連續、運動力學及能量方程組，最終構建非均質土石流堆積力學模型，實現對土石流堆積過程的動態模擬。本項目研究不僅可豐富環境流體力學及土石流學科的內容，為發展非均質土石流動力學奠定基礎，而且對預測非均質土石流堆積成災規模、布設土石流防治工程具有重要的現實意義。

結題摘要

我國是一個土石流災害多發國家，每年汛期由於強降雨引發的土石流堆積成災的現象頻發，受到了人們的普遍關注，特別是2010年8月8日發生舟曲特大土石流災害，中國土石流災害問題曾一度引起了世人注目，因此研究土石流堆積問題及力學模型實為工程實踐所急需，研究意義重大。 本項目以我國普遍存在的顆粒級配寬、容重大的非均質土石流的堆積過程為研究對象，充分考慮土石流堆積過程中粗細兩相顆粒組成的差異性等特點，實施了30組蔣家溝現場土石流堆積模擬實驗以及12組室內土石流堆積模擬實驗，獲取寶貴42組非均質土石流堆積模擬實驗數據。依據實驗成果，並結合土石流堆積現場調查結果，研究分析非均質土石流堆積過程、機理及堆積形態特徵值關係式，揭示了土石流堆積過程顆粒分布與粒序分布特徵、容重變化及流通區不同坡度對堆積過程的影響機制，建立了土石流堆積過程形態特徵值與流速等之間力學表達式；依據已建立的非均質土石流分界粒徑模型、非均質土石流固液兩相流運動模型及最小能量耗散原理，系統研究非均質土石流從流通向堆積過程的能量平衡、轉化與耗散規律，建立非均質土石流堆積過程的能量平衡方程，進一步與堆積過程力學表達式聯立，最終構建非均質土石流堆積力學模型，基本實現對土石流堆積過程的動態模擬。本研究成果不僅可豐富環境流體力學及土石流學科的內容，為發展為非均質土石流動力學奠定基礎，而且對預測非均質土石流堆積成災規模、科學布設土石流防治工程具有重要的現實意義。