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全风化花岗岩突水通道扩展的颗粒起动流速研究-岩土力学
第38 卷第4 期 岩 土 力 学 Vol.38 No. 4 2017 年4 月 Rock and Soil Mechanics Apr. 2017 DOI :10.16285/j.rsm.2017.04.032 全风化花岗岩突水通道扩展的颗粒起动流速研究 1, 2 1 1, 3 1 1 1 刘金泉 ,杨典森 ,陈卫忠 ,袁敬强 ,李长俊 ,亓宪寅 (1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 430071 ; 2. 中国科学院大学,北京 100049;3. 山东大学 岩土与结构工程研究中心,山东 济南 250061 ) 摘 要:突水突泥是富水全强风化花岗岩隧道施工常见的地质灾害,地层颗粒的流失是导致突水通道扩展的关键因素,其中 颗粒达到起动流速是其流失的临界条件。考虑水流冲刷和土体黏结作用,对突水通道断面颗粒进行三维受力分析,导出颗粒 的临界起动条件,建立了考虑颗粒粒径、颗粒坡面位置、相对暴露度三因素的颗粒起动流速函数,并利用数值方法分析了上 述三因素对起动流速的影响规律。计算分析表明:起动流速随粒径增大先减小后增大,通道断面不同坡面位置颗粒起动流速 呈明显的对称性,总体上起动流速随相对暴露度的增大呈增大趋势。采用正交试验法研究了三因素对颗粒起动流速的敏感性, 发现粒径对起动流速影响最为显著。同时根据断面颗粒起动最小流速标准及相对暴露度的随机性,简化颗粒坡面位置和相对 暴露度两因素,导出颗粒起动流速的简化公式,最后利用室内试验和工程实例验证了该公式的合理性。 关 键 词:全风化花岗岩;突水通道;起动流速;粒径;颗粒坡面位置;相对暴露度 中图分类号:TU 452 文献识别码:A 文章编号:1000-7598 (2017)04-1179-09 Research on particle starting velocity in the expansion of water inrush channel in completely weathered granite 1, 2 1 1, 3
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