共查询到18条相似文献，搜索用时 546 毫秒
1.
本构模型是描述泥石流流变特性的关键,也是决定其动力过程数值模拟准确性的核心问题之一。泥石流流体属多相混合物,现有的研究已证实其存在剪切增稠或剪切变稀的现象,传统基于Bingham及Cross线性本构关系的数值模型难以准确描述泥石流流变特性。文中探讨了Bingham模型在低剪应变率下的数值发散问题,在光滑粒子流体动力学（SPH）方法框架上建立了整合Herschel-Bulkley-Papanastasiou(HBP）本构关系的稀性泥石流动力过程三维数值模型。相比传统基于浅水波假设的二维数值模型,所述方法从三维尺度建立SPH形式下的泥石流浆体纳维?斯托克斯方程并进行数值求解,可获取泥石流速度场时空分布及堆积形态,同时采用HBP本构关系描述泥石流流变特性,能在确保数值收敛的前提下反映泥石流流体在塑性屈服过渡段及大变形状态下应力?应变的非线性变化。为验证提出方法的合理性,结合小型模型槽实验观测进行了对比,结果表明数值模拟与实测结果基本吻合。 相似文献
2.
泥石流是一个世界范围的地质灾害问题,多年来受到广泛而深入的研究。大多数工作致力于分离地研究岩土材料破坏前的失稳机制和失稳后的快速流动扩展。尝试以一种连续方法模拟完整的泥石流过程,仅用一个本构模型描述泥石流的起始、扩展和停滞。首先讨论了重力增大和基质吸力降低诱发泥石流的力学机制,描述了泥石流过程中岩土材料力学性质的弹塑性–黏性转变现象,对泥石流进行了黏弹塑性的全程模拟,并对挡土墙的冲击效应进行了启发性研究,证明了研究中所使用的本构模型可以准确地描述岩土材料的固流转化现象,数值方法可以很好地对均质连续介质进行大位移模拟。 相似文献
3.
基于次加载面理论改进的ALPHA模型及其数值实施 总被引：1，自引：0，他引：1
基于次加载面理论对ALPHA模型进行了改进,并在模型中考虑了土体初始各向异性;提出了与模型相适应的半隐式本构积分算法,据此在通用有限元软件ABAQUS平台上开发了相应的用户材料子程序;利用建立的计算程序,对不同排水条件的三轴试验进行了数值模拟。与已有研究成果对比表明,提出的半隐式本构积分算法,可较好地实现复杂本构模型的数值实施。改进的本构模型克服了修正剑桥模型预测的超固结土峰值强度过高、初始屈服面内假定为弹性变形等缺点,能够较好地描述土体初始屈服面内的的非线性和不可恢复性变形特征;通过变化模型参数,可模拟变形特性较为复杂的土体。 相似文献
4.
随着全球气候逐渐变暖,冰川、大型冰盖或较厚的冰层发生大规模滑动、崩塌灾害的可能性和危险性不断增加,研究多晶冰的变形特性并建立其本构模型对极地灾害预报具有重要的意义。基于已有的人造多晶冰常规三轴压缩试验数据,发现人造多晶冰具有明显的应变软化特征,构建以等效塑性应变为变量的损伤变量,以摩尔-库仑准则为初始屈服函数,采用相适应流动法则,建立了能够反映多晶冰应变软化特征的弹塑性损伤本构模型。利用不同围压、不同温度条件下的常规三轴压缩试验数据对提出的本构模型进行了验证,并对部分模型参数进行了参数敏感性分析。将建立的弹塑性损伤本构模型写入FLAC3D软件中,利用单个单元的三轴压缩数值模拟对写入的本构模型进行了验证;然后使用写入的弹塑性损伤本构模型对圆柱状试样开展三轴压缩数值模拟,对数值模拟结果进行了详细的分析。研究结果以期为冰川稳定性分析以及冰川多场耦合研究提供理论及数值基础。 相似文献
5.
6.
中国造山带动力学研究中的数值模拟应用与发展 总被引：1，自引：1，他引：0
数值模拟为造山带动力学研究提供了有效的量化工具,但即使研究人员根据造山带不同的动力问题进行针对性模拟,也很难对各种模型的优劣进行判断。文章在研究和分析国内外学者运用数值模拟研究中国造山带动力学成果的基础上,系统总结了造山带动力学数值模拟的方法及研究成果,并对未来的研究方向及趋势进行了展望。与国外造山带研究相比,中国复杂造山带的数值模拟研究仍存在不足,需要加强洋—陆俯冲模拟结果与实际地质情况的对比力度。运用多场耦合以及高精度模拟和高级求解方法相结合的数值模拟是造山带动力学模拟研究的趋势。 相似文献
7.
8.
非饱和土化学-塑性耦合本构行为的数值模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
基于Hueckel提出的饱和黏土化学-塑性本构模型和Gallipoli提出的非饱和土弹塑性本构模型,提出了一个新的非饱和多孔介质的化学-塑性本构模型,并建立了该模型的隐式积分算法,算法中考虑了化学软化和非饱和吸力的影响。在已有的非饱和多孔介质有限元分析程序平台上进行了程序研发,对孔隙水中化学污染物浓度变化对非饱和土力学行为的影响进行数值模拟,使所研制的程序能够进行岩土工程问题的化学-力学耦合非线性分析。 相似文献
9.
岩土工程数值计算中粗粒土常采用邓肯-张本构模型,为了验证该模型在轴向加载、卸载、侧向加载等复杂应力路径条件下的适用性,进行了粗粒土的三轴试验获取其力学特性及本构模型参数;根据相似性原理制作了堆石坝的离心模型试样,并采用与三轴试验同样级配与粒径的粗粒土进行复杂应力路径的堆石坝离心模型试验,试验中通过改变离心加速度模拟加载、卸载,利用上游蓄水模拟坝体的侧向加载;采用ABAQUS对离心模型试验进行三维数值模拟,并研究了模型箱侧壁摩擦系数与土体的初始应力对数值结果的影响。通过比较离心模型试验与数值模拟成果,表明土体的初始弹性模量对计算结果影响较大,初始应力应选择自重作用下的应力场;邓肯-张本构模型能较好地描述堆石坝的加载应力路径,而模拟卸载应力路径有一定的差异,需要改进邓肯-张本构模型中卸载模量的确定方法。 相似文献
10.
砂土液化是导致重大地震灾害的主要原因之一。本研究探讨了天然纤维加筋砂土在循环荷载作用下的抗液化性能。在不排水条件下,对具有不同纤维含量的加筋砂土试样进行了一系列循环三轴试验,研究了饱和砂土的液化特性以及循环剪应变幅值、纤维含量对饱和砂土抗液化性能的影响。此外,通过模拟已完成的循环三轴试验,建立了二维有限元数值模型,并对具有不同纤维含量的加筋砂土进行了参数标定。研究结果表明:(1)增加循环剪应变幅值将促进超孔压累积,使得滞回曲线斜率和平均有效应力减小速度加快;(2)纤维的存在能够减缓超孔压的累积,随着纤维含量增加,加筋砂土抗液化能力得到明显提高;(3)标定后的本构模型参数能可靠地用于模拟纤维加筋砂土的液化响应。研究结果为饱和砂土抗液化问题与纤维加筋砂土的数值模拟提供了有价值的参考。 相似文献
11.
To simulate debris flow run-out, the governing equations for free-surface shallow flow are corrected by setting the basal flow resistance coefficients with the quadratic rheological friction model. A well-balanced numerical scheme is developed for its run-out simulation over irregular topography. A linear reconstruction is adopted for improving the spatial accuracy of the numerical scheme. Considering the complex friction terms of governing equations of debris flow, they are estimated with a full implicit scheme for ensuring stability of the numerical scheme. The validity check of run-out simulation is implemented based on general knowledge of fluid, and a well-studied case occurred in the Xiezi Gully in Yingxiu Town, Sichuan Province of China. For practical purpose, the present numerical scheme is used for run-out prediction of debris flow in Xiaojia Gully of Panzhihua City, Sichuan Province of China. Our work aims to present a well-balanced numerical scheme for debris flow run-out simulation prediction, which can be applied quite conveniently to solve other kinds of debris flow models and helpful to promote the development in debris flow numerical calculation. 相似文献
12.
Fávero Neto Alomir H. Askarinejad Amin Springman Sarah M. Borja Ronaldo I. 《Acta Geotechnica》2020,15(10):2757-2777
We present an updated Lagrangian continuum particle method based on smoothed particle hydrodynamics (SPH) for simulating debris flow on an instrumented test slope. The site is a deforested area near the village of Ruedlingen, a community in the canton of Schaffhausen in Switzerland. Artificial rainfall experiments were conducted on the slope that led to failure of the sediment in the form of a debris flow. We develop a 3D mechanistic model for this test slope and conduct numerical simulations of the flow kinematics using an SPH formulation that captures large deformation, material nonlinearity, and the complex post-failure movement of the sediment. Two main simulations explore the impact of changes in the mechanical properties of the sediment on the ensuing kinematics of the flow. The first simulation models the sediment as a granular homogeneous material, while the second simulation models the sediment as a heterogeneous material with spatially varying cohesion. The variable cohesion is meant to represent the effects of root reinforcement from vegetation. By comparing the numerical solutions with the observed failure surfaces and final free-surface geometries of the debris deposit, as well as with the observed flow velocity, flow duration, and hot spots of strain concentration, we provide insights into the accuracy and robustness of the SPH framework for modeling debris flows.
相似文献13.
Hydraulic and numerical study on the generation of a subaqueous landslide-induced tsunami along the coast 总被引：1，自引：0，他引：1
Yoshinori Shigihara Daichi Goto Fumihiko Imamura Yuichi Kitamura Takayuki Matsubara Kazuaki Takaoka Kazuhiko Ban 《Natural Hazards》2006,39(2):159-177
By carrying out the hydraulic experiments in a one-dimensional open channel and two-dimensional basin, we clarified the process
of how a landslide on a uniform slope causes the generation of a tsunami. The effect of the interactive force that occurs
between the debris flow layer and the tsunami is significant in the generation of a tsunami. The continuous flow of the debris
into the water makes the wave period of the tsunami short. The present experiments apply numerical simulation using the two-layer
model with shear stress models on the bottom and interface, and the results are compared. The simulated debris flow shows
good agreement with the measured results and ensures the rushing process into the water. We propose that the model use a Manning
coefficient of 0.01 for the smooth slope and 0.015 for the rough slope, and a horizontal viscosity of 0.01 m2/s for the landslide; an interactive force of 0.2 for each layer is recommended. The dispersion effect should be included
in the numerical model for the propagation from the shore. 相似文献
14.
固液耦合作用是碎屑流向泥石流转化形成复合型滑坡灾害的关键因素, 会导致成灾范围和规模放大, 是防灾减灾领域研究中的热点和难点问题之一。文中采用自主研发的滑坡后破坏数值模拟平台(LPF3D, Landslides post failure 3D), 以2014年9月强降雨诱发的重庆奉节无山坪滑坡为例, 探讨了滑坡在水动力作用下远程成灾的动力过程, 揭示了固液耦合影响机制。研究结果显示: 水动力作用在滑坡运动过程中主要体现为液化和拖曳两种, 两种力学作用的增程效应明显, 往往使得碎屑流转化为泥石流, 导致远程成灾; 基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法的两相耦合计算模型, 考虑流体状态方程、固体黏塑性本构方程和相间作用力的共同影响, 基本还原了强降雨条件下重庆奉节无山坪滑坡两相运动过程; 数值计算结果显示无山坪滑坡最大运动速度为34 m/s, 最大堆积厚度为21.5 m, 堆积面积为0.12 km2, 最远运动距离为1300 m, 模拟结果同实际滑坡的堆积形态基本一致。综上认为, 在高位远程滑坡风险调查与预测过程中, 需充分考虑强降雨工况下孔隙水压力和固液相间作用, 基于LPF3D方法的数值模拟为高位远程滑坡的风险定量评估提供了依据。 相似文献
15.
泥石流堆积运动特征分析 总被引：3，自引：0，他引：3
以云南省东川市深沟泥石流堆积区为研究对象, 根据深沟可能爆发泥石流灾害的区域范围、规模、性质和介质特征, 按爆发20年一遇(频率5%)和100年一遇(频率1%)的泥石流灾害预测规模, 运用数值模拟方法模拟了泥石流爆发历时过程的堆积运动特征及空间分布形态; 分析了不同规模泥石流堆积运动过程中, 泥石流堆积厚度及堆积运动速度在空间上和时间上的变化发展趋势. 相似文献
16.
泥石流运动规律及其冲击性能对于泥石流灾害的影响范围及严重程度具有重要决定意义。出于泥石流这类多相介质的复杂性,本文采用离散元仿真软件EDEM 2018对碎屑流冲击流槽试验进行了数值模拟研究,考虑流槽坡度、底部拦挡结构角度以及颗粒级配的影响,在已有研究成果的基础上对固体颗粒运动过程及冲击性能展开了系统研究。本文将数值模拟结果与现存试验数据进行了对比分析,验证了数值模拟方法的可靠性,在此基础上得出了以下结论:(1)在拦挡结构角度与颗粒级配相同的情况下,流槽坡度越大,对应的碎屑流运动速度与冲击力的峰值也越大;(2)在流槽坡度与级配相同的情况下,拦挡结构越陡,与其相互作用的固体颗粒数量越多,碎屑流越快达到速度和冲击力峰值,且对应的速度与冲击力峰值也越大;(3)在运动过程中,各颗粒级配的碎屑流均出现反序现象,且细颗粒含量的提升可提高碎屑流运动速度,但同时冲击力降低,而粗颗粒含量的提升可增大碎屑流对拦挡结构的冲击力,对于运动速度的影响较小。 相似文献
17.
敏感环境下基坑数值分析中土体本构模型的选择 总被引：15，自引：1，他引：14
数值分析已成为敏感环境下基坑工程分析的最重要手段,其关键是选择合适的土体本构模型和计算参数。在分析了岩土数值分析中常用土体本构模型特点的基础上,通过算例较系统地对比了各类模型在基坑开挖数值分析中的适用性。敏感环境下的基坑工程需重点关注墙后土体的变形,从满足工程需要和方便实用的角度出发,建议采用能考虑黏土的塑性和应变硬化特征、能区分加荷和卸荷且刚度依赖于应力水平的硬化类弹塑性模型,如MCC模型和HS模型进行分析。具体工程实例的分析,表明了硬化类弹塑性模型在敏感环境下基坑开挖数值分析中的适用性。 相似文献
18.
Jianbing Peng Aidi Huo Yuxiang Cheng Jian Dang Hong Wei Xiaofan Wang Chongyi Li 《Environmental Earth Sciences》2017,76(13):462
Debris flow is one of the most serious and frequent geological disasters that occur in the Loess Plateau. The outbreak of a debris flow is sudden, ferocious, swift, and destructive. The characteristics and mechanism of debris flow were explored in this study via survey, numerical simulation, and simulation analysis in a Loess Plateau area (Huangling County, Shaanxi Province, China). Numerical models and formulas corresponding to the occurrence and movement mechanism were established based on the HEC-RAS, HEC-GeoRAS, and SWAT results. The range of debris flow deposition was determined through capturing the debris flow free surface. A hydrological model and critical rainfall threshold were determined in order to provide technical support for debris flow forecasting in the Loess Plateau. The results suggest that 10-year floods do not submerge any portion of the basin. One village area was affected by the 100-year flood (total area of 0.648 km2) while four villages areas were submerged by the 1000-year flood (total area of 1.39 km2). The method presented here may provide a reliable scientific basis for mitigating loss due to debris flow hazards. 相似文献