高速滑坡動力學機理的研究.pdf

1、高速滑坡是世界范圍的問題.高速滑坡能量大、速度快、滑程遠,往往會給周圍帶來災難性的后果.因此,高速滑坡形成機理及其動力學的研究成果無論是在基礎研究方面,還是在應用基礎研究方面均屬國內外滑坡研究的前沿課題.本文基于流體動力學的觀點,對高速滑坡的動力學機理進行了系統(tǒng)地研究,主要研究工作如下:1.按高速滑坡滑坡活動的時間和空間,劃分為啟程、近程和遠程三個相互聯系的活動階段.啟程活動階段滑坡體以高速滑動為主,近程活動階段以凌空高速飛行為主,遠程

2、活動階段則以高速碎屑流運動為主.因此,各個活動階段都有各自不同的流體動力學現象.2.系統(tǒng)地研究了不同試驗條件下玄武巖表面摩擦系數的變化規(guī)律,探討了玄武巖摩擦表面特性、滑動速度、法向壓力等因素對摩擦系數的影響,取得了系統(tǒng)試驗成果及不同情況下相應的擬合方程式,為研究滑坡啟程活動階段劇滑高速機理提供了很有價值的依據.3.詳細地研究了高速滑坡啟程活動階段滑面瞬態(tài)溫度場的變化規(guī)律,導出了滑面溫度變化的方程式,計算了頭寨滑坡啟程活動階段由于強烈地高

3、速摩擦產生熱量的傳導深度,進一步對頭寨溝滑坡啟程活動階段滑帶孔隙水汽化效應進行了研究.4.首次采用理論分析和試驗研究相結合的方法,系統(tǒng)地研究了高速滑坡近程活動階段凌空飛行的空氣動力學效應.在風洞模型試驗研究的基礎上,提出了考慮地面效應時,高速滑體凌空飛行時間和飛行距離的計算公式.5.研究發(fā)現遠程活動階高速滑坡的滑體都毫無例外的從有一定結構的巖體轉變?yōu)榱黧w化的濕碎屑流或干碎屑流.濕碎屑流和干碎屑流都是二相流,而且是特殊的二相流.高速運動的

4、碎屑與空氣二相混合體與周圍空氣之間產生復雜的空氣動力學現象.在滑體的前鋒有高速運動的沖擊氣浪,在碎屑流和地面之間有高速旋轉向前的渦流作用,在高速運動的碎屑顆粒之間還存在高速垂直向上流動的氣流,使碎屑體的有效應力及其與地面之間的摩擦力顯著降低.高速運動的垂直向上的氣流和旋轉向前的高速渦流的共同作用是碎屑流高速遠程流動的根本原因.本文的創(chuàng)新之處在于,首次提出了高速滑坡全程流體動力學機理的研究方向.在試驗研究的基礎上,從流體動力學的觀點出發(fā)提