[发明专利]一种滑坡碎屑流离散元模型参数的试验校验方法

说明书

本发明公开了一种滑坡碎屑流离散元模型参数的试验校验方法，属于数值模拟参数校验领域。首先，通过碎屑块石的坡体滚动试验A校验其摩擦系数；其次，模拟获取滑坡碎屑流在底部滑床的流变特征，与碎屑流在底部滑床的流变特征试验B的结果进行比较，修正碎屑块石间的动摩擦和恢复系数；然后，模拟获取底部滑床的受力特征，再次与试验B的结果进行比较，修正碎屑流‑土壤间动摩擦系数；最后，完成对滑坡碎屑流离散元模型参数的校验。通过本发明可以对滑坡碎屑流离散元模型参数的标定结果进行校验，提高标定参数的准确性。

技术领域

本发明属于数值模拟参数校验领域，具体涉及一种滑坡碎屑流离散元模型参数的试验校验方法。

背景技术

滑坡碎屑流作为一种典型的由滑坡引起的次生自然灾害，已对世界各国人民生命财产带来了严重威胁。如2008年汶川地震触发的滑坡碎屑流次生灾害，造成两万多人死亡以及生命线工程的严重破坏。目前，我国建有大量的天然气集输管网，比如西气东输和川气东送工程等，这些天然气集输管道穿越我国中西部大量滑坡碎屑流频发区域。如果对这些滑坡碎屑流灾害频发区埋地管道，不采取相应防护措施，该区域埋地管道将有可能发生严重的变形破坏；这不仅影响自然环境，而且会对下游相关企业正常生产，及居民日常生活产生严重影响。

为了研究滑坡碎屑流对埋地天然气管道的影响，需要建立准确的离散元模型模拟滑坡碎屑流在底部滑床的流变特征，为碎屑流致灾区埋地管道应变监测提供依据。

离散元法是专门用来解决不连续介质问题的数值模拟方法，在岩土、矿冶、农业、食品、化工、制药和环境等领域有广泛的应用。在离散元数值仿真模拟中，微观参数的标定是最关键的问题之一，微观参数一旦确定，离散元数值模拟的结果就可以很好地代表实际情况下物体的力学特性，而现有技术还没有很好的方法对标定参数进行校验。

发明内容

本发明的目的在于针对现有离散元模拟中存在的问题，提供一种滑坡碎屑流离散元模型参数的试验校验方法，该方法可以对标定的离散元模型参数进行校验。

本发明具体包含以下流程：

首先，通过碎屑块石的坡体滚动试验A校验其摩擦系数；其次，模拟获取滑坡碎屑流在底部滑床的流变特征，与碎屑流在底部滑床的流变特征试验B的结果进行比较，修正碎屑块石间的动摩擦和恢复系数；然后，模拟获取底部滑床的受力特征，再次与试验B的结果进行比较，修正碎屑流-土壤间动摩擦系数；最后，完成对滑坡碎屑流离散元模型参数的校验。

进一步地，碎屑块石的坡体滚动试验A主要用于测试碎屑块石间的静摩擦系数和碎屑块石与实际滑床间的静摩擦系数，需多次测量取平均值，其方法如下：A1：采用滑床升降系统，将滑床1调整为水平；A2：在滑床1底板表面，采用黏结剂将碎屑块石均匀黏在底板上，形成带块石底板；A3：将待测碎屑块石样品放置于带块石底板上；A4：通过滑床升降系统调节滑床坡度，当碎屑块石刚滑下时，停止滑床升降系统调节；A5：测试或计算滑床1的坡度β的正切值，即tanβ=y/x；A6：计算静摩擦系数µ_s=tanβ，确定离散单元模型中碎屑块石的静摩擦系数；A7：同样的，将碎屑块石直接放置于滑床1上，重复步骤A4、A5，确定碎屑块石与实际滑床间的静摩擦系数。

进一步地，碎屑流在底部滑床的流变特征试验B的方法如下：B1：在滑坡碎屑堆积箱内，填装相应级配的碎屑块石，取其体积为0.1-2.0m³；B2：调节滑滑床升降系统，将滑床1的坡角调整至高于滑床2，即滑床1与2的坡角差值约为15-30°；B3：打开滑坡碎屑堆积箱挡板，堆积箱内碎屑块石沿着滑床1和2流动；B4：采用滑床底部受力监测系统，测试滑床2底板的受力，采用高速视频系统，测试碎屑流流过滑床2的运动形态；B5：采用高速视频系统，测试碎屑流在滑床3的堆积特征。

具体地，滑坡碎屑堆积箱用于储存碎屑流块石，为碎屑流流变特征试验测试提供物料储存；滑坡碎屑堆积箱之前有一块挡板，通过拆卸挡板实现碎屑流块石的释放。