高速滑坡動(dòng)力學(xué)機(jī)理的研究.pdf

1、高速滑坡是世界范圍的問(wèn)題.高速滑坡能量大、速度快、滑程遠(yuǎn),往往會(huì)給周圍帶來(lái)災(zāi)難性的后果.因此,高速滑坡形成機(jī)理及其動(dòng)力學(xué)的研究成果無(wú)論是在基礎(chǔ)研究方面,還是在應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面均屬國(guó)內(nèi)外滑坡研究的前沿課題.本文基于流體動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn),對(duì)高速滑坡的動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)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(dòng)的時(shí)間和空間,劃分為啟程、近程和遠(yuǎn)程三個(gè)相互聯(lián)系的活動(dòng)階段.啟程活動(dòng)階段滑坡體以高速滑動(dòng)為主,近程活動(dòng)階段以凌空高速飛行為主,遠(yuǎn)程

2、活動(dòng)階段則以高速碎屑流運(yùn)動(dòng)為主.因此,各個(gè)活動(dòng)階段都有各自不同的流體動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象.2.系統(tǒng)地研究了不同試驗(yàn)條件下玄武巖表面摩擦系數(shù)的變化規(guī)律,探討了玄武巖摩擦表面特性、滑動(dòng)速度、法向壓力等因素對(duì)摩擦系數(shù)的影響,取得了系統(tǒng)試驗(yàn)成果及不同情況下相應(yīng)的擬合方程式,為研究滑坡啟程活動(dòng)階段劇滑高速機(jī)理提供了很有價(jià)值的依據(jù).3.詳細(xì)地研究了高速滑坡啟程活動(dòng)階段滑面瞬態(tài)溫度場(chǎng)的變化規(guī)律,導(dǎo)出了滑面溫度變化的方程式,計(jì)算了頭寨滑坡啟程活動(dòng)階段由于強(qiáng)烈地高

3、速摩擦產(chǎn)生熱量的傳導(dǎo)深度,進(jìn)一步對(duì)頭寨溝滑坡啟程活動(dòng)階段滑帶孔隙水汽化效應(yīng)進(jìn)行了研究.4.首次采用理論分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,系統(tǒng)地研究了高速滑坡近程活動(dòng)階段凌空飛行的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng).在風(fēng)洞模型試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,提出了考慮地面效應(yīng)時(shí),高速滑體凌空飛行時(shí)間和飛行距離的計(jì)算公式.5.研究發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程活動(dòng)階高速滑坡的滑體都毫無(wú)例外的從有一定結(jié)構(gòu)的巖體轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)的

4、碎屑與空氣二相混合體與周圍空氣之間產(chǎn)生復(fù)雜的空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象.在滑體的前鋒有高速運(yùn)動(dòng)的沖擊氣浪,在碎屑流和地面之間有高速旋轉(zhuǎn)向前的渦流作用,在高速運(yùn)動(dòng)的碎屑顆粒之間還存在高速垂直向上流動(dòng)的氣流,使碎屑體的有效應(yīng)力及其與地面之間的摩擦力顯著降低.高速運(yùn)動(dòng)的垂直向上的氣流和旋轉(zhuǎn)向前的高速渦流的共同作用是碎屑流高速遠(yuǎn)程流動(dòng)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(dòng)力學(xué)機(jī)理的研究方向.在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,從流體動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)提