基于颗粒流方法的洪水冲刷下岸坡变形破坏研究 ——以北洛河甘泉段为例

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河岸岸坡常常在河流作用下发生崩塌滑坡,尤其是黄土地区的土质岸坡更是容易受洪水的强烈冲刷,导致土体受力条件变化,岸坡发生失稳破坏形成崩岸。崩岸会引起河流滩岸不断后退,造成水土流失、生态环境破坏,威胁了两岸建筑、农田和堤岸防洪安全,更是直接影响了两岸居民的生命和财产。因此,研究洪水冲刷作用下的土质岸坡破坏有着重要意义。本文以北洛河甘泉县段作为研究对象,研究了陕北地区土质岸坡在洪水冲刷作用下的变形破坏。在现场勘查的基础上,查明了北洛河甘泉段地质环境条件,分析了北洛河河岸6段典型岸坡的形态特征及其破坏方式,总结了崩岸的5种类型。讨论了岸坡稳定性的影响因素,确定了岸坡土体力学性质、洪水的水位、洪流量、流速等影响洪水冲刷强度、侧向冲刷距离的重要指标。将河流的冲刷作用视为崩岸的主要因素重点研究,结合北洛河洪水参数、典型岸坡土体物理属性,根据河流冲刷计算公式,计算出该地区20年一遇的洪水对岸坡的冲刷强度。在计算岸坡侧向冲刷宽度基础上,通过离散元颗粒流软件,建立了洪水冲刷下的岸坡变形数值模型,再现了洪水冲刷时和冲刷后岸坡发生的变形过程和破坏特征,模拟所得结果与实际现象基本一致。通过追踪特定位置监测点的运动轨迹、位移和速度变化,以及具有代表性位置的测量圆内应力和孔隙率变化,探讨了洪水冲刷时和冲刷后岸坡发生的运动特征和变形破坏机理。
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