拦砂坝淤满后沟道中巨石与泥石流浆体的流固耦合分析

泥石流中夹杂的巨石在与浆体相互作用下向下游滚动,在运动过程中会对途中遇到的房屋、桥梁等基础设施会造成很大的威胁。流固耦合是研究泥石流中巨石滚动的新方法。利用FLOW-3D建立沟道-拦砂坝体系及GMO巨石碰撞模型,在RNG k-ε三维湍流模型下研究巨石的滚动特征。研究表明:巨石滚动的速度与流体速度呈正相关,流体速度越大,巨石滚动速度越快,但速度滞后于流体速度;巨石滚动角速度在一定范围内呈现出一种有规律的变化,这与其外形特征具有一定的关系;在遇到陡坎时,巨石跌落后的运动表现出一定的随机性,这与流体速度、密度无关,巨石跌落到碎石土上动能衰减范围在80.7%~98.8%。研究泥石流中巨石的运动特征对泥石流工程防治中拦砂坝、排导槽布置及结构设计具有一定参考价值。