含大块石泥石流冲击作用下混凝土拦挡坝的动力学行为研究

针对含大块石泥石流冲击混凝土拦挡坝的动力学问题,基于已有的SPH-FEM耦合数值方法,考虑了大块石-泥石流浆体-拦挡坝的相互动态作用,建立了一个三维耦合数值模型。分别分析了泥石流的冲击被拦挡过程、冲击力时程、坝体关键点位移时程、坝体破坏等动力学行为、块石形状对冲击力影响。并根据坝体破坏机理,结合工程实践,分析了减小迎坡比、增设防撞墩和增加缓冲层三种防撞优化对策。计算结果表明:SPH-FEM耦合数值方法形象再现了泥石流冲击过程中的冲击、爬高、回淤现象;大块石的集中作用易造成坝体冲击处局部破坏;从冲击力减小幅度和拦挡坝破坏程度综合分析,带缓冲层拦挡坝防撞性能最优。数值分析结果对含大块石泥石流冲击拦挡坝的动力学行为研究及防撞设计具有一定的参考价值。