Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đánh giá mô hình tải tác động nhiều đợt của dòng chảy bùn dựa trên quá trình tương tác giữa bùn và rào chắn
Tóm tắt
Tải tác động của dòng chảy bùn là một trong những thông số chính trong thiết kế các biện pháp chống đỡ kỹ thuật. Mô hình tải nhiều đợt là một tiến bộ đáng kể trong việc ước lượng tải tác động của dòng chảy bùn, mô hình này phân định rõ ràng đóng góp của mỗi đợt vào tổng tải tác động và các điểm tác động tương ứng. Để hiểu rõ hơn về quá trình tác động của dòng chảy bùn đã được định hình chống lại rào chắn linh hoạt, một loạt các thí nghiệm trên bệ thử quy mô trung bình với nồng độ thể tích rắn của dòng chảy bùn khác nhau (0.40/0.50/0.55) đã được tiến hành. Đặc biệt, hành vi tác động của các đợt dòng chảy bùn được tập trung nghiên cứu để có thể đánh giá khả năng dự đoán của mô hình tải nhiều đợt. Bệ thử và mô hình rào chắn linh hoạt đã được trang bị thiết bị để có thể tương quan phản ứng động của rào chắn và các thuộc tính của dòng chảy bùn (chế độ dòng chảy) nhằm tạo điều kiện cho việc đánh giá. Kết quả cho thấy mô hình tải nhiều đợt dự đoán tốt tổng tải tác động. Tuy nhiên, do sự đơn giản hóa trong quá trình tác động, sự tương tác giữa pha di động (đợt) và pha đã lắng xuống bị bỏ qua, dẫn đến sự sai lệch trong việc phân bố tải trọng giữa dự đoán của mô hình và kết quả thí nghiệm. Việc trộn lại các mảnh vụn đã lắng xuống bởi các đợt tiếp theo dẫn đến sự truyền động lượng xuống phần dưới của rào chắn, điều này nên được coi là một kịch bản không thuận lợi trong thiết kế khả năng neo của rào chắn linh hoạt.
Từ khóa
#tải tác động #dòng chảy bùn #mô hình tải nhiều đợt #rào chắn linh hoạt #tương tác bùn-rào chắnTài liệu tham khảo
Armanini A, Rossi G, Larcher M (2020) Dynamic impact of a water and sediments surge against a rigid wall. J Hydraul Res 58(2):314–325
Choi CE, Ng CWW, Au-Yeung SCH, Goodwin G (2015) Froude scaling of landslide debris in flume modelling. Landslides 12(6):1197–1206
Cui P, Chen X, Wang Y, Hu K, Li Y (2005) Jiangjia Ravine debris flows in south-western China. In Debris-flow hazards and related phenomena. Springer, Berlin, Heidelberg, pp 565–594
Faug T (2015) Macroscopic force experienced by extended objects in granular flows over a very broad Froude-number range. The European Physical Journal E 38(5):1–10
Fei XJ, Kang ZC, Wang YY (1991) Effect of fine grain and debris flow slurry bodies on debris flow motion. Mountain Research 9(3):143–152 (in Chinese)
GEO (2020) Enhanced technical guidance on design of rigid debris-resisting barriers. Technical Guidance Note No. 52 (TGN 52). Geotechnical Engineering Office, Civil Engineering Department of CEDD, HKSAR
Huang Y, Zhang B (2020) Challenges and perspectives in designing engineering structures against debris-flow disaster. Eur J Environ Civ Eng 1–22
Hübl J, Suda J, Proske D, Kaitna R, Scheidl C (2009) Debris flow impact estimation. In Proceedings of the 11th International Symposium on Water Management and Hydraulic Engineering. Ohrid, Macedonia, pp 1–5
Iverson RM (1997) The physics of debris flows. Rev Geophys 35(3):245–296
Iverson RM (2015) Scaling and design of landslide and debris-flow experiments. Geomorphology 244:9–20
Iverson RM, George DL (2014) A depth-averaged debris-flow model that includes the effects of evolving dilatancy. I. Physical basis. Proc Mathe Phys Eng Sci 470(2170): 20130819
Jaky J (1944) A nyugalmi nyomas tenyezoje (The coefficient of earth pressure at rest). Magyar Mernok es Epitesz-Egylet Kozlonye, pp. 355–358
Kong Y, Li X, Zhao J (2021) Quantifying the transition of impact mechanisms of geophysical flows against flexible barrier. Eng Geol 106188
Kwan JSH (2012) Supplementary technical guidance on design of rigid debris-resisting barriers. GEO Report No. 270. Geotechnical Engineering Office, HKSAR Government
Li XY, Zhao J (2018) A unified CFD-DEM approach for modeling of debris flow impacts on flexible barriers. Int J Numer Anal Meth Geomech 42(14):1643–1670
Nagl G, Hübl J, Kaitna R (2020) Velocity profiles and basal stresses in natural debris flows. Earth Surf Proc Land 45(8):1764–1776
Ng CWW, Song D, Choi CE, Koo RCH, Kwan JSH (2016) A novel flexible barrier for landslide impact in centrifuge. Géotechnique Letters 6(3):221–225
Pudasaini SP (2012) A general two-phase debris flow model. J Geophys Res Earth Surf 117(F3)
Rickenmann D (1999) Empirical relationships for debris flows. Nat Hazards 19:47–77
Savage SB (1984) The mechanics of rapid granular flows. Adv Appl Mech 24:289–366
Shi QY, Tang C, Gong LF, Chen M, Li N, Zhou W, Xiong J, Tang H, Wang XD, Li MW (2021) Activity evolution of landslides and debris flows after the Wenchuan earthquake in the Qipan catchment, Southwest China. J Mt Sci 18(4):932–951
Song D, Ng CWW, Choi CE, Zhou GGD, Kwan JSH, Koo RCH (2017) Influence of debris flow solid fraction on rigid barrier impact. Can Geotech J 54(10):1421–1434
Song D, Choi CE, Ng CWW, Zhou GGD (2018) Geophysical flows impacting a flexible barrier: effects of solid-fluid interaction. Landslides 15(1):99–110
Song D, Choi CE, Ng CWW, Zhou GGD, Kwan JSH, Sze HY, Zheng Y (2019a) Load-attenuation mechanisms of flexible barrier subjected to bouldery debris flow impact. Landslides 16(12):2321–2334
Song D, Zhou GGD, Xu M, Choi CE, Li S, Zheng Y (2019b) Quantitative analysis of debris-flow flexible barrier capacity from momentum and energy perspectives. Eng Geol 251:81–92
Song D, Zhou GGD, Chen XQ, Li J, Wang A, Peng P, Xue KX (2021a) General equations for landslide-debris impact and their application to debris-flow flexible barrier. Eng Geol 288: 106154
Song D, Chen X, Zhou GGD, Lu X, Cheng G, Chen Q (2021b) Impact dynamics of debris flow against rigid obstacle in laboratory experiments. Eng Geol 291:106211
Tan DY, Yin JH, Qin JQ, Zhu ZH, Feng WQ (2020) Experimental study on impact and deposition behaviours of multiple surges of channelized debris flow on a flexible barrier. Landslides 17(7):1577–1589
Wendeler C (2008) Murgangrückhalt in Wildbächen - Grundlagen zu Planung und Berechnung von flexiblen Barrieren, Diss. ETH Nr. 17916
Wendeler C, Volkwein A, McArdell BW, Bartelt P (2019) Load model for designing flexible steel barriers for debris flow mitigation. Can Geotech J 56(6):893–910
Wendeler C, Budimir V, Denk M (2018) Debris flow protection with flexible ring net barriers–10 years of experience. In: Proceedings of the 16th Danube‐European Conference on Geotechnical Engineering 2(2–3): 1039–1044
Wendeler C, Volkwein A, Denk M, Roth A, Wartmann S (2007) Field Measurements Used for Numerical Modelling of Flexible Debris Flow Barriers. In: Chen CL, Major JJ (eds) Proceedings of Fourth International Conference on Debris Flow Hazards Mitigation: Mechanics, Prediction, and Assessment, 10–13. Chengdu, China, pp 681–687
Yang HJ, Hu KH, Wei FQ (2013) Methods for computing rheological parameters of debris-flow slurry and their extensibilities. Shuili Xuebao 44(11):1338–1346 (in Chinese)
Zanuttigh B, Lamberti A (2007) Instability and surge development in debris flows. Rev Geophys 45(3)
Zhou GGD, Ng CWW (2010) Dimensional analysis of natural debris flows. Can Geotech J 47(7):719–729
Zhou GGD, Song D, Choi CE, Pasuto A, Sun QC, Dai DF (2018) Surge impact behavior of granular flows: effects of water content. Landslides 15(4):695–709