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黄河上游地区泥石流冲击刚性防护结构运动过程的移动粒子半隐式流固耦合模拟
1
作者
王志刚
冯亚亚
+7 位作者
张长青
孙中科
徐扬
卢明辉
黄丽颖
马鑫弟
郑俊杰
刘冠男
《地球科学与环境学报》
北大核心
2025年第4期618-633,共16页
黄河上游地区泥石流灾害具有高突发性和强破坏性,其细颗粒含量高、黏度大的特性使得传统数值方法难以准确模拟其冲击过程。基于移动粒子半隐式(MPS)方法与宾汉姆流变模型的耦合框架,构建了适用于泥石流-结构流固耦合模拟的高精度数值模...
黄河上游地区泥石流灾害具有高突发性和强破坏性,其细颗粒含量高、黏度大的特性使得传统数值方法难以准确模拟其冲击过程。基于移动粒子半隐式(MPS)方法与宾汉姆流变模型的耦合框架,构建了适用于泥石流-结构流固耦合模拟的高精度数值模型,并通过对比模型模拟结果与前人试验结果验证了该模型的准确性;针对黄河上游地区典型泥石流灾害场景,系统模拟了不同泥石流体积(10~30 m3)和边坡坡度(5°~15°)下泥石流对刚性防护结构冲击动力过程的影响。结果表明:(1)在边坡坡度为5°工况下,当泥石流体积为25 m3时,泥石流冲击力峰值为287.80 kN;当泥石流体积为30 m3时,泥石流冲击力第1个峰值陡增至681.71 kN,且第2个峰值(261.07 kN)仍具显著破坏性;当泥石流体积为15~30 m3时,泥石流冲击力峰值与泥石流体积之间的关系呈现指数函数关系;根据这一关系,泥石流体积从20 m3增长到25 m3时,泥石流冲击力峰值增大幅度仅为52.4%,但是泥石流体积从25 m3增长到30 m3时,泥石流冲击力峰值增大幅度高达116.5%;泥石流冲击力峰值突变对应的泥石流体积阈值为27 m3。(2)在泥石流体积为15 m3工况下,当边坡坡度增大至15°时,泥石流冲击力时程曲线呈现显著双峰特征,峰值分别为442.54和398.29 kN(两者相差小于10%),导致刚性防护结构反复受力的风险增加。
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关键词
泥石
流
刚性防护结构
移动粒子半隐式方法
宾汉姆流变模型
流
固耦合
冲击荷载
黄河
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职称材料
基于MPS方法的自密实混凝土流动数值模拟
被引量：
7
2
作者
李敬军
田雷
+1 位作者
邱流潮
韩宇
《建筑材料学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期309-316,共8页
采用三维移动粒子半隐式(MPS)法来分析和预测自密实混凝土(SCC)的流动性,对L形箱试验进行数值模拟,对比分析了数值模拟与试验中SCC的流动形态和流动时间.在此基础上,研究了L形箱试验和V形漏斗试验中塑性黏度对SCC流动性的影响,并建立了...
采用三维移动粒子半隐式(MPS)法来分析和预测自密实混凝土(SCC)的流动性,对L形箱试验进行数值模拟,对比分析了数值模拟与试验中SCC的流动形态和流动时间.在此基础上,研究了L形箱试验和V形漏斗试验中塑性黏度对SCC流动性的影响,并建立了SCC密度和塑性黏度与V形漏斗试验下落时间的关系.结果表明:使用基于Bingham流变模型的MPS方法可以较好地模拟SCC的流动特性,且精度较高;MPS方法可以对SCC在施工过程中的流动时间和流动形态进行模拟预测,结合流变参数分析可以为SCC工程的设计和施工实践提供参考依据.
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关键词
自密实混凝土
宾汉姆流变模型
数值模拟
MPS
L形箱试验
V形漏斗试验
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职称材料
题名
黄河上游地区泥石流冲击刚性防护结构运动过程的移动粒子半隐式流固耦合模拟
1
作者
王志刚
冯亚亚
张长青
孙中科
徐扬
卢明辉
黄丽颖
马鑫弟
郑俊杰
刘冠男
机构
天津铁道职业技术学院铁道建筑学院
中国地质科学院矿产资源研究所自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室
中铁第六勘察设计院集团有限公司
出处
《地球科学与环境学报》
北大核心
2025年第4期618-633,共16页
基金
国家自然科学基金项目(41902290)
现代职业教育体系建设改革新模式专项项目(ZBJ240021)
中国地质科学院矿产资源研究所基本科研业务费专项资金项目(KK2416,KK2202)。
文摘
黄河上游地区泥石流灾害具有高突发性和强破坏性,其细颗粒含量高、黏度大的特性使得传统数值方法难以准确模拟其冲击过程。基于移动粒子半隐式(MPS)方法与宾汉姆流变模型的耦合框架,构建了适用于泥石流-结构流固耦合模拟的高精度数值模型,并通过对比模型模拟结果与前人试验结果验证了该模型的准确性;针对黄河上游地区典型泥石流灾害场景,系统模拟了不同泥石流体积(10~30 m3)和边坡坡度(5°~15°)下泥石流对刚性防护结构冲击动力过程的影响。结果表明:(1)在边坡坡度为5°工况下,当泥石流体积为25 m3时,泥石流冲击力峰值为287.80 kN;当泥石流体积为30 m3时,泥石流冲击力第1个峰值陡增至681.71 kN,且第2个峰值(261.07 kN)仍具显著破坏性;当泥石流体积为15~30 m3时,泥石流冲击力峰值与泥石流体积之间的关系呈现指数函数关系;根据这一关系,泥石流体积从20 m3增长到25 m3时,泥石流冲击力峰值增大幅度仅为52.4%,但是泥石流体积从25 m3增长到30 m3时,泥石流冲击力峰值增大幅度高达116.5%;泥石流冲击力峰值突变对应的泥石流体积阈值为27 m3。(2)在泥石流体积为15 m3工况下,当边坡坡度增大至15°时,泥石流冲击力时程曲线呈现显著双峰特征,峰值分别为442.54和398.29 kN(两者相差小于10%),导致刚性防护结构反复受力的风险增加。
关键词
泥石
流
刚性防护结构
移动粒子半隐式方法
宾汉姆流变模型
流
固耦合
冲击荷载
黄河
Keywords
debris flow
rigid protective structure
MPS method
Bingham rheological model
fluid-structure interaction
impact load
Yellow River
分类号
P694 [天文地球—地质学]
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职称材料
题名
基于MPS方法的自密实混凝土流动数值模拟
被引量：
7
2
作者
李敬军
田雷
邱流潮
韩宇
机构
中国农业大学水利与土木工程学院
出处
《建筑材料学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期309-316,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(11772351)。
文摘
采用三维移动粒子半隐式(MPS)法来分析和预测自密实混凝土(SCC)的流动性,对L形箱试验进行数值模拟,对比分析了数值模拟与试验中SCC的流动形态和流动时间.在此基础上,研究了L形箱试验和V形漏斗试验中塑性黏度对SCC流动性的影响,并建立了SCC密度和塑性黏度与V形漏斗试验下落时间的关系.结果表明:使用基于Bingham流变模型的MPS方法可以较好地模拟SCC的流动特性,且精度较高;MPS方法可以对SCC在施工过程中的流动时间和流动形态进行模拟预测,结合流变参数分析可以为SCC工程的设计和施工实践提供参考依据.
关键词
自密实混凝土
宾汉姆流变模型
数值模拟
MPS
L形箱试验
V形漏斗试验
Keywords
self-compacting concrete(SCC)
Bingham rheological model
numerical simulation
MPS
L-box test
V-funnel test
分类号
TV43 [水利工程—水工结构工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
黄河上游地区泥石流冲击刚性防护结构运动过程的移动粒子半隐式流固耦合模拟
王志刚
冯亚亚
张长青
孙中科
徐扬
卢明辉
黄丽颖
马鑫弟
郑俊杰
刘冠男
《地球科学与环境学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
基于MPS方法的自密实混凝土流动数值模拟
李敬军
田雷
邱流潮
韩宇
《建筑材料学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
7
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职称材料
已选择
0
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引证文献
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