岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (10): 2845-2854.doi: 10.16285/j.rsm.2020.0464

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柱状危岩体压溃式崩塌产生涌浪预测分析

张全1, 2，黄波林1，郑嘉豪1，赵海林1，冯万里1，陈小婷1   

  1. 1. 三峡大学 防灾减灾湖北省重点实验室，湖北 宜昌 443002；2. 中国地质大学（武汉）工程学院，湖北 武汉 430074
  • 收稿日期:2020-04-20 修回日期:2021-06-20 出版日期:2021-10-11 发布日期:2021-10-20
  • 通讯作者: 黄波林，男，1979年生，博士，研究员，博士生导师，主要从事地质灾害及涌浪灾害方面的研究。E-mail: bolinhuang@aliyun.com E-mail:16156834@qq.com
  • 作者简介:张全，男，1994年生，博士研究生，主要从事地质灾害及涌浪灾害方面的研究。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目（No. 2018YFC1504803）；三峡大学硕士学位论文培优基金项目（No. 2020SSPY022）

Prediction and analysis of surge generated by crushing failure collapse of columnar dangerous rock mass

ZHANG Quan1, 2, HUANG Bo-lin1, ZHENG Jia-hao1, ZHAO Hai-lin1, FENG Wan-li1, CHEN Xiao-ting1   

  1. 1. Hubei Key Laboratory of Disaster Prevention and Mitigation, China Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002, China; 2. Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074, China
  • Received:2020-04-20 Revised:2021-06-20 Online:2021-10-11 Published:2021-10-20
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key R&D Program Projects (2018YFC1504803) and the Research Fund for Excellent Dissertation of China Three Gorges University (2020SSPY022).

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摘要： 三峡库区柱状危岩体十分发育，水位变动加速了柱状危岩体基座岩体劣化，增加了其压溃式崩塌危险性，另外，潜在涌浪灾害对航运安全产生威胁。根据三峡库区相关危岩体调（勘）查资料，构建了颗粒柱状崩塌动力观测系统和试验平台，开展了颗粒柱体崩塌涌浪物理模型试验。试验结果表明：危岩体压溃式的破坏模式与试验颗粒柱体崩塌下坠?滑动的复合运动的破坏模式较为类似；颗粒柱体的阶段性运动可由重心运移速度解析，重心运移速度可以代表颗粒体速度；多元非线性回归推导了颗粒体入水速度和最大波幅的计算公式，弗劳德数为最大波幅公式的主要敏感因素；与刚性块体下沉的预测公式相比较，所推导的试验公式计算更适合压溃式破坏模式，预测精度更高。该研究将为库区柱状危岩体失稳产生涌浪预测提供技术支撑。

关键词: 三峡库区, 颗粒柱体, 物理模型试验, 预测分析, 涌浪波幅, 压溃式破坏

Abstract: The columnar dangerous rock mass is well developed in the Three Gorges Reservoir area. The change of water level accelerates the deterioration of the pedestal rock mass of the columnar dangerous rock mass and increases the risk of its crushing failure collapse. The potential surge disaster threatens the safety of shipping. According to the survey data of relevant dangerous rock masses in the Three Gorges Reservoir area, a dynamic observation system and experiment platform for particle column collapse was constructed, and physical model experiments on granular column collapse surge were carried out. The experiment results show that the crushing failure mode of dangerous rock mass is similar to that of the composite movement of collapsing-sliding of the experimental granular column. The staged motion of the granular column can be analyzed by the velocity of gravity center, which can represent the velocity of the particles. Formulas are derived by the nonlinear regression to estimate the water entry velocity of the particle and the maximum amplitude of surge. The Froude number is the main sensitive factor of the formula. Compared with the prediction formula of rigid block subsidence, the experimental formula in this paper is more suitable for crushing failure mode and has higher prediction accuracy. This research will provide the technical support for the prediction of the surge caused by the instability of the columnar dangerous rock mass in the reservoir area.

Key words: Three Gorges Reservoir area, granular column, physical model experiment, prediction analysis, surge wave amplitude, crushing failure

中图分类号: 

  • P 642.2
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