泥石流防治結(jié)構(gòu)計算軟件開發(fā)與應(yīng)用.pdf

1、泥石流是典型的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。泥石流危害巨大，對泥石流區(qū)域內(nèi)人民生活造成巨大影響，對建筑結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的破壞力，特別是對穿越泥石流溝或沿泥石流溝岸的公路會造成毀滅性的破壞，往往造成公路長期阻斷，嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。泥石流防治困難，突發(fā)性強(qiáng)，不易被監(jiān)控和觀測。我國泥石流分布數(shù)量多，僅西部地區(qū)就有公路泥石流溝6000余條、川藏公路受泥石流危害里程累計可達(dá)160余公里。全國由泥石流造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)50億元每年。為了防治泥石流危害公路設(shè)施，保

2、障交通運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)營，陳洪凱教授等對公路泥石流進(jìn)行了廣泛、深入地研究，在此基礎(chǔ)上研發(fā)了泥石流速排結(jié)構(gòu)、異型墩、泥石流隧道等為代表的公路泥石流防治結(jié)構(gòu)，避免或減輕了泥石流對公路交通的危害。通過對以往泥石流防治結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和對新型結(jié)構(gòu)計算方法的詳細(xì)分析，運(yùn)用Visual Fortran,和Visual Basic研發(fā)出一套用于泥石流核心防治結(jié)構(gòu)的計算軟件，并通過工程實(shí)例、模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬等方法對計算軟件的應(yīng)用進(jìn)行了驗(yàn)證。泥石流防治結(jié)構(gòu)軟

3、件的設(shè)計，首次實(shí)現(xiàn)了泥石流防治結(jié)構(gòu)計算的電算化，為泥石流防治結(jié)構(gòu)的計算提供了有力的支持。本文得到主要結(jié)論包括： (1)在成熟的隧道結(jié)構(gòu)計算理論基礎(chǔ)上，針對泥石流這類災(zāi)害和防治結(jié)構(gòu)自身應(yīng)用特點(diǎn)；在運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)、隧道力學(xué)、公路泥石流力學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上，將泥石流隧道防治結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算進(jìn)行程序設(shè)計，得到了一套能較好計算在泥石流爆發(fā)條件下隧道內(nèi)力情況的軟件，并運(yùn)用工程實(shí)例與數(shù)值模擬對泥石流隧道進(jìn)行了驗(yàn)證，得到了較好的效

4、果。軟件的開發(fā)為泥石流隧道的設(shè)計、計算以及進(jìn)一步改進(jìn)提供了可靠的平臺。提高了泥石流隧道設(shè)計人員的工作效率。 (2)通過對陳洪凱教授《公路泥石流研究及治理》中新型速流防治結(jié)構(gòu)計算方法的改進(jìn)，結(jié)合彈性地基梁計算原理和泥石流沖擊力和摩蝕力計算原理，開發(fā)了運(yùn)用于計算泥石流速流結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算程序，并在實(shí)體模型試驗(yàn)與工程應(yīng)用中進(jìn)行了驗(yàn)證，為以后速流防治結(jié)構(gòu)的應(yīng)用提供了依據(jù)與參考。 (3)在對已有水工結(jié)構(gòu)和巖土工程中所用護(hù)岸擋墻計算進(jìn)

5、行深化的基礎(chǔ)上，結(jié)合泥石流運(yùn)動特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)破壞形式，對泥石流護(hù)岸擋墻結(jié)構(gòu)設(shè)計與驗(yàn)算進(jìn)行了程序設(shè)計，參照水工與巖土方面的規(guī)范，在充分考慮到泥石流荷載作用下?lián)鯄Y(jié)構(gòu)狀態(tài)的情況下，適當(dāng)提高了泥石流護(hù)岸擋墻的驗(yàn)算要求，并在擋墻結(jié)構(gòu)上對其進(jìn)行了強(qiáng)化。 (4)在已有泥石流攔渣壩防治結(jié)構(gòu)工程計算理論與驗(yàn)算方法基礎(chǔ)上，結(jié)合泥石流漿體運(yùn)動淤積與排導(dǎo)特點(diǎn)，在總結(jié)泥石流與壩體結(jié)構(gòu)的各種不同荷載組合、程序在較全面考慮泥石流作用攔渣壩的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了已有攔

6、渣壩結(jié)構(gòu)計算方法，并對結(jié)構(gòu)計算與結(jié)構(gòu)驗(yàn)算進(jìn)行了程序開發(fā)。 (5)新型泥石流群樁防治結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算及其驗(yàn)算主要運(yùn)用了樁基礎(chǔ)計算原理與泥石流運(yùn)動力學(xué)原理，通過對群樁抗滑的原理研究。在總結(jié)陳洪凱教授《公路泥石流研究及治理》中的設(shè)計理念與計算方法的基礎(chǔ)上，編制完成了泥石流群樁內(nèi)力計算和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算程序，為該結(jié)構(gòu)的設(shè)計與應(yīng)用提供了計算基礎(chǔ)和技術(shù)保障。 (6)新型泥石流翼型墩防治結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的理論基礎(chǔ)主要源于空氣動力學(xué)、流體力學(xué)以及樁基

7、礎(chǔ)設(shè)計原理。運(yùn)用空氣動力學(xué)中翼面過流原理，將其引入泥石流防治結(jié)構(gòu)中，在改進(jìn)儒氏翼型基礎(chǔ)上運(yùn)用保角映射法，結(jié)合樁基設(shè)計原理得到了翼型墩結(jié)構(gòu)計算方法與結(jié)構(gòu)驗(yàn)算方法。在此基礎(chǔ)上，通過Visual Fortran和Visual Basic聯(lián)合編程，開發(fā)了泥石流翼型墩結(jié)構(gòu)計算軟件。為以后新型防治結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和改進(jìn)提供了平臺和基礎(chǔ)。 通過對上述六種泥石流防治結(jié)構(gòu)計算方法程序設(shè)計，得到了一套專門應(yīng)用于泥石流防治結(jié)構(gòu)計算的系統(tǒng)軟件，為今后泥石流防