杨 肃 张会琴 余王昕 程鹏达 刘青泉 王晓亮 ,2)

* (北京理工大学宇航学院,北京 100081)

† (中国科学院力学研究所,北京 100190)

** (中国科学院大学工程科学学院,北京 100049)

引言

中国山地面积广袤,超过2/3 的面积属于山地和高原,各种大型灾害时有发生[1].其中,以颗粒物质流动主导的大尺度灾害如滑坡、泥石流,对人类的生命安全和各类基础设施有着巨大的威胁[2-3].2010 年8 月8 日,甘肃舟曲县发生特大规模山洪泥石流,造成1467 人遇难,298 人失踪[4].2017 年6 月24 日,四川省阿坝州茂县发生特大滑坡灾害,造成83 人死亡,冲毁民房数十座,给当地民众带来了巨大损失[5].为了有效应对这类含大量颗粒物质的地质灾害,通常在重要的聚居区或建筑物前设置一些防护结构,改变泥石流等灾害的运动路径、消耗能量降低冲击作用,以达到防治或减轻灾害的效果[6].近年来这类颗粒流动与结构物的相互作用越来越受到关注,主要集中在建筑物抵抗灾害冲毁作用评估以及设置障碍物系统防灾减灾两方面.因此,研究颗粒流与结构物相互作用的动力过程有助于防灾减灾,具有重要的工程意义.

颗粒材料的本构模型与通常的水体介质有显著不同,导致颗粒流与结构物相互作用的模式和以水流为主的灾害(如洪水)差别很大[7-8].颗粒流与结构物作用包含冲击、绕流、爬升等行为,近10 年来颗粒流与结构物作用的动力过程吸引了大量学者进行研究[9-10].Pudasaini 等[11]进行了干颗粒流冲击挡土墙的室内斜槽实验,挡土……