泥石流两相介质体作用下的石块冲击力计算与测量方法

基本信息
批准号:51809262
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:张少杰
学科分类:
依托单位:中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:唐金波,王凯,李彦稷
关键词:
光纤泥石流信号处理测量装置冲击力
结项摘要

Boulder within debris flow (DF) is the key factor contributing to the peak impacting force of DF. It is also the key reference factor to the design of DF control engineering and the health monitoring during engineering operation. However, attributing to the constrain of flume test method and conventional piezoelectric sensors, the measured impacting force is not adequate to reflect the real level of impacting force of debris flow, and this situation renders that the theory model of boulder impact force cannot be tested. To solve this issue, this project intends to design a new measuring device by integrating Fiber Bragg Grating (FBG) to steel-back reinforced concrete composite beam. In this new device, FBG will be certain-spacing-interval fixed on the steel bar that sustains the longitudinal stress in the composite beam, so FBG can be used to monitor the strain of steel bar; the composite beam plays the function of contacting the DF and protecting the sensors. Taking this new device as the impact carrier, the drop tests will be designed in order to simulate the real impact force of natural DF. The corresponding rule of peak value of steel bar’s dynamic strain to the external impacting force will be analyzed, and the calculating model will be established and verified based mechanical theory. The flume experiments will be also designed for analysis of the two-phase DF impacting force signal, and based on the signal analysis, the strain information of steel bar just induced by the boulder within the DF will be extracted, which then can be inputted into the calculating model and finally the boulder impact force within two-phase DF will be determined using the new designed measuring device.

泥石流中的石块是造成泥石流冲击力峰值的关键因素,也是防治工程设计和工程后期运行时健康监测的关键参考因子。但是目前受到水槽试验方法和常规传感器的限制,泥石流冲击力的测量数据可靠性低,且无法体现石块的冲击力水平,石块冲击力的理论计算模型无法通过试验校验。鉴于此,本项目拟采用光纤布拉格光栅(FBG)与钢板-钢筋混凝土组合梁相结合的方式,设计一种新的泥石流冲击力测量装置:在组合梁纵向受力钢筋上按一定间距布置FBG,利用FBG监测钢筋的应变,组合梁与外部泥石流接触,并保护光纤传感器;以测量系统为基础,建立悬臂梁冲击力计算模型和设计冲击力试验方案,利用冲击力试验数据校验和修正悬臂梁冲击力计算模型;利用水槽试验分析泥石流两相体的冲击特性,从连续的泥石流冲击信号中,提取石块冲击诱发的钢筋应变信息,为计算模型提供输入参量,实现浆体-石块两相介质作用下的石块冲击力计算与测量方法。

项目摘要

泥石流中的石块是造成泥石流冲击力峰值的关键因素,也是防治工程设计和工程后期运行时健康监测的关键参考因子。但是目前受到水槽试验方法和常规传感器的限制,泥石流冲击力的测量数据可靠性低,且无法体现石块的冲击力水平,石块冲击力的理论计算模型无法通过试验校验。鉴于此,本项目采用光纤布拉格光栅(FBG)与钢板-钢筋混凝土组合梁相结合的方式,设计了一种新的泥石流冲击力测量装置:在组合梁纵向受力钢筋上按一定间距布置FBG,利用FBG监测钢筋的应变,组合梁与外部泥石流接触,并保护光纤传感器;以测量系统为基础,建立了悬臂梁冲击力计算模型和设计冲击力试验方案,利用冲击力试验数据校验和修正了悬臂梁冲击力计算模型;利用水槽试验分析泥石流两相体的冲击特性,从连续的泥石流冲击信号中,提取石块冲击诱发的钢筋应变信息,为计算模型提供输入参量,实现了浆体-石块两相介质作用下的石块冲击力计算与测量方法。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
2

环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究--以大型垃圾处理设施为例

环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究--以大型垃圾处理设施为例

DOI:10.11821/dlyj020190689
发表时间:2020
3

气载放射性碘采样测量方法研究进展

气载放射性碘采样测量方法研究进展

DOI:
发表时间:2020
4

基于分形维数和支持向量机的串联电弧故障诊断方法

基于分形维数和支持向量机的串联电弧故障诊断方法

DOI:
发表时间:2016
5

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.04.015
发表时间:2019

张少杰的其他基金

批准号:81660358
批准年份:2016
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:79570032
批准年份:1995
资助金额:6.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

固液两相泥石流动力过程与沟道演化的物理模型与计算模拟

批准号:41572303
批准年份:2015
负责人:欧阳朝军
学科分类:D0705
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
2

粘性泥石流固-液两相相互作用试验研究

批准号:41201011
批准年份:2012
负责人:杨红娟
学科分类:D0101
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
3

颞颌关节在冲击力作用下的瞬时响应

批准号:39370195
批准年份:1993
负责人:王美青
学科分类:C1001
资助金额:5.00
项目类别:面上项目
4

基于电阻抗谱法的多场作用下液固两相射流材料冲蚀测量方法研究

批准号:51776225
批准年份:2017
负责人:赵彦琳
学科分类:E0606
资助金额:60.00
项目类别:面上项目