大壩溢洪道巖石沖刷數(shù)值模擬研究.pdf

1、溢洪道自由射流或者汛期大壩漫流引起的高速水流，能夠?qū)哟矌r體造成嚴(yán)重沖刷，增大了壩基損壞的風(fēng)險(xiǎn)。國內(nèi)外對(duì)高速水流的特性和沖坑形成過程進(jìn)行了較多的研究，但對(duì)實(shí)際上廣泛存在的以基巖或破碎基巖為主的溢洪道巖石沖刷數(shù)值模擬研究很少。本文提出了一種模擬河床巖石沖刷破壞的數(shù)值模擬方法，結(jié)合流體動(dòng)力學(xué)和巖石力學(xué)理論，對(duì)溢洪道巖石沖刷進(jìn)行數(shù)值模擬研究。
　　主要研究內(nèi)容及成果包括:
　　(1)基于基巖沖刷理論和基巖的抗沖特性及分類，總結(jié)前人

2、關(guān)于沖坑形成過程的概化模型。根據(jù)淹沒射流理論，結(jié)合挑流消能特點(diǎn)，提出沖刷過程中基巖解體破壞的主要原因是:存在節(jié)理裂隙的河床巖體，經(jīng)過具有強(qiáng)烈脈動(dòng)的高速射流的直接沖擊和泄流引起的脈動(dòng)水壓力共同作用的結(jié)果。
　　(2)闡述離散單元法理論及其在巖土力學(xué)中的應(yīng)用，介紹離散單元法的基本思想和基本方程，探討離散單元法作為一種處理節(jié)理巖體的數(shù)值方法的優(yōu)越性。介紹通用離散單元法程序UDEC在巖石力學(xué)數(shù)值模擬中的應(yīng)用，分析UDEC的模擬方法和特點(diǎn)，

3、總結(jié)UDEC模擬基巖沖刷的可行性。
　　(3)基于流體動(dòng)力學(xué)和巖體力學(xué)理論，提出一種模擬河床巖石沖刷破壞的數(shù)值模擬方法，即將水流沖擊時(shí)均壓力和脈動(dòng)壓力與巖體力學(xué)模型耦合，實(shí)現(xiàn)河床基巖沖刷過程的數(shù)值模擬。
　　(4)建立河床巖體沖刷的力學(xué)模型，在通用離散元程序UDEC中建立節(jié)理巖體的二維模型，加載裂隙水壓力、挑射沖擊水流時(shí)均壓力和脈動(dòng)壓力，驗(yàn)證節(jié)理巖體在挑射水流作用下的解體破壞模型。模型中明顯可見巖體節(jié)理的失效、巖塊破碎及塊移