| 题名 | 堰塞坝漫顶溃决实验研究 |
| 作者 | 刘定竺 |
| 答辩日期 | 2017 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 崔鹏 |
| 关键词 | 堰塞坝 漫顶溃决 展宽侵蚀 溯源侵蚀 |
| 其他题名 | Experimental study on the overtopping process of landslide Dam |
| 学位专业 | 岩土工程 |
| 英文摘要 | 大地震诱发的大量次生山地灾害（崩塌、滑坡、泥石流等）堵塞河道后很容易形成堰塞坝，随着上游来水，很容易发生漫顶溃决形成危害极大的次生灾害。本文研究堰塞坝的漫顶破坏过程，以加深对溃决过程的认识。实验包括室内水槽实验以及相对应的坝体物料土工实验；室内水槽实验研究不同坝后坡降、坝长、坝高、来流量情况下的溃决过程；土工实验包括测量坝体材料的比重、休止角、含水率。堰塞坝纵向发展过程分为四个阶段，分别为渗流阶段、缓慢侵蚀阶段、溯源侵蚀阶段以及形成稳定河床阶段对应不同的侵蚀以及能耗特征。第一阶段渗流力消耗水能；第二阶段粗颗粒在渗流的作用下会加快沉积而形成的堆积体，减缓水流的纵向侵蚀，加强水流的侧向侵蚀；粗颗粒的存在增大了河床惯性加强水能的紊动消耗，溃口形态发展同溯源方程描述的演变方式不同，同时分析了该方程的适用范围；第四阶段下泄流量变大，水沙作用增强，溃口急剧发展，水沙作用逐渐平衡。展宽过程可分为近等宽阶段以及弯曲阶段。断面展宽可分为线性模式和突变模式，突变模式可进一步分为弱侵蚀过程与强侵蚀过程,强侵蚀过程只发生在弯曲阶段。突变模式下，弱侵蚀过程的展宽侵蚀率沿程呈 “U”型分布，当坝后坡比越大，坝顶相同位置的展宽侵蚀率越大。强侵蚀过程的展宽侵蚀率呈“S”型分布；坝长较短的情况下，两个阶段的侵蚀率沿程都呈 “U”型。坝高越高、坝后坡降越小，溃口平均展宽侵蚀率越大。来流越大溃决历时越短，溃口发展越快。展宽侵蚀率受侧壁抗侵蚀能力、水流作用强度和时间、水流流态等因素综合影响。在低水流强度时，溃口竖直展宽，而高水流强度时多发生崩滑，侧壁非垂直。溃口的横向展宽分为两个步骤：水流侵蚀破坏底部骨架，上部发生坍塌。底部骨架破坏存在骨架破坏切应力以及临界功率，该临界状态同颗粒组成、过流水深、坡降、宽深比有关系。侧部展宽向底部侵蚀存在正补馈机制，侧部泥沙的运动性质不同于悬移质以及输移质。在溯源侵蚀作用范围的上游段，结合王兆印提出的清水侵蚀率公式，计算出的底部的切应力以及水能功率较侧部大，底部功率比侧部大10%左右。对比侧向展宽侵蚀率以及侧部功率，发现二者有很好的线性关系，结合量纲分析，展宽公式存在两种形式:E=K(P-Po)以及Sr=K'(P-Po)；将侧部功率除以平均流速得到的侧部切应力同侧部展宽率也具有较强的线性关系；这些方程的斜率以及截距同坡降、宽深比以及颗粒本身物理性质等因素有关，成熟的侵蚀率公式应是三元流的方程。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 72 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/24572]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地灾害与地表过程重点实验室 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所 |
| 作者单位 | 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘定竺. 堰塞坝漫顶溃决实验研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2017. |
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