A New Overflow Number for Analyzing and Designing Dual Rigid Barriers with Basal Clearance
01摘要
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在工程实践中，通常采用带基隙的多重屏障来缓解大体积的泥石流。这种方法允许充分的放电，并最大限度地减少了在屏障的使用寿命期间对清洁和维护的需求。尽管有效，但基础间隙的设计仍然基于经验方法，这可能导致安全性的不确定性。本文提出了一种新的无量纲溢出数Nof，用于设计具有基本间隙的双刚性屏障，并进行了物理和数值验证。物理试验采用28米长的水槽模型进行。利用物理试验结果标定的有限元模型进行数值参数研究，探讨了基础间隙对双重屏障泥石流冲击力的影响。物理和数值结果表明，Nof可以用来确定对第二屏障的冲击力是由基础流量控制还是由第一屏障的溢流控制。临界值为Nof = 1，可用于设计具有基础间隙的双屏障，以实现对第二个屏障的冲击力最小。提出的Nof也使工程师能够通过只考虑来自底部的撞击力来预测第二障壁的撞击力。
02图表
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03结论
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在本研究中，通过一系列28 m长的模型试验，研究了泥石流对第一道障下有基底间隙的双重刚性障体的冲击动力学。利用试验结果对有限元模型进行了校准，然后利用该模型进行了数值参数研究，研究了基底间隙、障壁高度和弗劳德数对第二障壁处冲击力的影响。利用物理和数值结果验证了新提出的具有基础间隙的双刚性障碍物的无量纲溢流数Nof。主要结论如下:
1. 对于双重刚性屏障，其中第一屏障具有基础间隙，对第二屏障的峰值冲击力由第一屏障的基础流量和溢流之间较大的冲击力决定。新提出的溢流数Nof可用于表征基流量与溢流的冲击力比值。随着溢流数Nof的增加，来自基流量的冲击力减小，来自溢流的冲击力增大。当Nof < 1时，对第二障壁的冲击力受基底放电控制;当Nof > 1时，受溢出控制。利用Nof = 1的值可以作为设计第一障壁的阈值，以实现对第二障壁的冲击力最小。
2. 当障壁高度与流厚的比值(HB/h0)从2增加到4时，着陆后的流速和厚度分别下降了20%和50%。这是由于起跑高度与屏障高度(hj/HB)的比值降低所致。
3. 利用Nof，只需利用基流量的冲击力即可计算后续屏障的设计冲击力，与溢流冲击力相比，可以更轻松、更少的假设进行估算。
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