泥石流防治結構計算軟件開發(fā)與應用.pdf

1、泥石流是典型的地質災害現(xiàn)象。泥石流危害巨大，對泥石流區(qū)域內人民生活造成巨大影響，對建筑結構具有極強的破壞力，特別是對穿越泥石流溝或沿泥石流溝岸的公路會造成毀滅性的破壞，往往造成公路長期阻斷，嚴重制約當?shù)氐慕洕l(fā)展。泥石流防治困難，突發(fā)性強，不易被監(jiān)控和觀測。我國泥石流分布數(shù)量多，僅西部地區(qū)就有公路泥石流溝6000余條、川藏公路受泥石流危害里程累計可達160余公里。全國由泥石流造成的經濟損失高達50億元每年。為了防治泥石流危害公路設施，保

2、障交通運輸?shù)恼＿\營，陳洪凱教授等對公路泥石流進行了廣泛、深入地研究，在此基礎上研發(fā)了泥石流速排結構、異型墩、泥石流隧道等為代表的公路泥石流防治結構，避免或減輕了泥石流對公路交通的危害。通過對以往泥石流防治結構的經驗總結和對新型結構計算方法的詳細分析，運用Visual Fortran,和Visual Basic研發(fā)出一套用于泥石流核心防治結構的計算軟件，并通過工程實例、模型試驗、數(shù)值模擬等方法對計算軟件的應用進行了驗證。泥石流防治結構軟

3、件的設計，首次實現(xiàn)了泥石流防治結構計算的電算化，為泥石流防治結構的計算提供了有力的支持。本文得到主要結論包括： (1)在成熟的隧道結構計算理論基礎上，針對泥石流這類災害和防治結構自身應用特點；在運用結構力學、材料力學、流體力學、隧道力學、公路泥石流力學等學科的基礎上，將泥石流隧道防治結構的內力計算進行程序設計，得到了一套能較好計算在泥石流爆發(fā)條件下隧道內力情況的軟件，并運用工程實例與數(shù)值模擬對泥石流隧道進行了驗證，得到了較好的效

4、果。軟件的開發(fā)為泥石流隧道的設計、計算以及進一步改進提供了可靠的平臺。提高了泥石流隧道設計人員的工作效率。 (2)通過對陳洪凱教授《公路泥石流研究及治理》中新型速流防治結構計算方法的改進，結合彈性地基梁計算原理和泥石流沖擊力和摩蝕力計算原理，開發(fā)了運用于計算泥石流速流結構內力的計算程序，并在實體模型試驗與工程應用中進行了驗證，為以后速流防治結構的應用提供了依據(jù)與參考。 (3)在對已有水工結構和巖土工程中所用護岸擋墻計算進

5、行深化的基礎上，結合泥石流運動特點和結構破壞形式，對泥石流護岸擋墻結構設計與驗算進行了程序設計，參照水工與巖土方面的規(guī)范，在充分考慮到泥石流荷載作用下?lián)鯄Y構狀態(tài)的情況下，適當提高了泥石流護岸擋墻的驗算要求，并在擋墻結構上對其進行了強化。 (4)在已有泥石流攔渣壩防治結構工程計算理論與驗算方法基礎上，結合泥石流漿體運動淤積與排導特點，在總結泥石流與壩體結構的各種不同荷載組合、程序在較全面考慮泥石流作用攔渣壩的基礎上，改進了已有攔

6、渣壩結構計算方法，并對結構計算與結構驗算進行了程序開發(fā)。 (5)新型泥石流群樁防治結構的內力計算及其驗算主要運用了樁基礎計算原理與泥石流運動力學原理，通過對群樁抗滑的原理研究。在總結陳洪凱教授《公路泥石流研究及治理》中的設計理念與計算方法的基礎上，編制完成了泥石流群樁內力計算和結構驗算程序，為該結構的設計與應用提供了計算基礎和技術保障。 (6)新型泥石流翼型墩防治結構程序設計的理論基礎主要源于空氣動力學、流體力學以及樁基

7、礎設計原理。運用空氣動力學中翼面過流原理，將其引入泥石流防治結構中，在改進儒氏翼型基礎上運用保角映射法，結合樁基設計原理得到了翼型墩結構計算方法與結構驗算方法。在此基礎上，通過Visual Fortran和Visual Basic聯(lián)合編程，開發(fā)了泥石流翼型墩結構計算軟件。為以后新型防治結構的應用和改進提供了平臺和基礎。 通過對上述六種泥石流防治結構計算方法程序設計，得到了一套專門應用于泥石流防治結構計算的系統(tǒng)軟件，為今后泥石流防