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基于Hertz理论的泥石流块石冲击力修正系数研究

发布时间:2019-01-12 20:41
【摘要】:基于Hertz弹性碰撞理论的修正公式是计算泥石流块石冲击力的有效方法之一,但公式中的修正系数目前尚无具体的量化方法。在Hertz接触理论和Thornton弹塑性假设的基础上,建立了泥石流块石冲击构筑物的计算模型,推导了修正系数的表达式。研究表明,修正系数是材料强度、泥石流块石尺寸和速度的函数而非一个常量,其随泥石流块石冲击速度的增加而减小,随泥石流块石半径、构筑物材料强度的增加而增加。板子沟泥石流沟防治工程计算结果显示,修正冲击力仅为Hertz弹性碰撞冲击力的15.58%。当泥石流块石冲击速度小于3 m/s,修正系数大于0.20;当泥石流块石冲击速度大于3 m/s,修正系数介于0.10~0.20,计算结果与实践估计较为一致。
[Abstract]:The modified formula based on Hertz's elastic collision theory is one of the effective methods for calculating the impact force of debris flow blocks. However, there is no specific quantitative method for the correction coefficient of the formula. On the basis of Hertz contact theory and Thornton elastic-plastic hypothesis, the calculation model of debris flow block rock impact structure is established, and the expression of correction coefficient is derived. The results show that the correction coefficient is a function of material strength, debris flow size and velocity, but not a constant, and decreases with the increase of debris flow impact velocity, and increases with the increase of debris flow radius and structure material strength. The calculated results of debris flow gully prevention and control in Banzigou show that the modified impact force is only 15.58 of the elastic impact force of Hertz. When the impact velocity of debris flow is less than 3 m / s, the correction coefficient is greater than 0.20, and when the impact velocity of debris flow is greater than 3 m / s, the correction coefficient is between 0.10 and 0.20. The calculated results are in good agreement with the practical estimation.
【作者单位】: 中国科学院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;中国科学院大学;河南大学土木建筑学院;
【基金】:国家自然科学基金重点项目(41030742) 中国科学院专项研发与联合攻关服务(STS)项目(KFJ-EW-STS-094)
【分类号】:P642.23

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