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瑞士RAMMS开发组揭秘RAMMS软件物理模型

2020-09-01 11:56:29 admin 3

RAMMS软件是一款专业的碎屑流动态分析软件,可模拟雪崩、山坡滑坡和泥石流。针对用户对RAMMS软件物理模型的好奇,瑞士 RAMMS开发组特别发布了针对“RAMMS中Vollemy流体摩擦模型”的介绍。以下是RAMMS开发组发布文档的中文翻译。

RAMMS中Voellmy模型介绍

RAMMS软件使用Voellmy流体摩擦模型来描述碎屑流运动。Voellmy模型,通常被选用与滑坡运动的流通和堆积运动,适合运用于沟道中的湍流流体运动。模型针对于沟渠地形,泥石流的滑体,基底阻力与速度大小呈正比关系,更适用于滑坡铲刮区域剪切,例如:泥石流,雪崩等。

Voellmy只需要两个参数即可进行校准。当流体快速移动时,湍流项占主导地位;当流体缓慢移动时,库伦项占主导地位。这使得该模型可以根据流速和前端流动的停止位置进行近似校准。

该模型将摩擦阻力分为两部分:与正应力相关的干摩擦系数μ、与速度的平方相关的粘滞/湍流系数ξ。

其中:ρ是密度,g是重力加速度, ϕ是倾斜角,H是流动高度,U是流速。该模型已被广泛应用于模拟碎屑流运动,特别是雪崩。Voellmy理论在瑞士雪崩动态研究领域的应用

RAMMS从1.6.20版本开始,基于Voellmy理论,纳入了内聚力。

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其中,C是流动材料的内聚力。与标准的Mohr-Coulomb类型关系不同,此公式确保了当N趋向于0和流速U趋向于0时,摩擦阻力S也趋向于0。这会增加切应力,从而导致雪崩更早地停止运动。

该公式是通过雪的滑槽动态流动实验(Platzer等人,2007aPlatzer等人,2007b)以及使用Illgraben (VS)中的泥石流实际规模实验建立的。雪的粘性取决于雪自身的温度。湿雪崩具有更高的内聚力值;干雪崩的内聚力值相对较低。

内聚力可以帮助减少跳动区中的数值伪扩散,从而使沉积区的轮廓更加清晰。

内聚值的取值可以在“运行模拟” 窗口的“ Mu / Xi”选项卡中输入。

推荐值如下:

干雪雪崩:0-100Pa

湿雪雪崩:100-300Pa

泥石流:0-2000Pa

基于Voellmy模型的RAMMS雪崩模拟

基于Valléede la Sionne测试场(瑞士雪崩试验场)的研究,Voellmy模型以及校准的参数可用于预测跳动距离和预测大雪崩的最大流速。

RAMMS开发组建议使用Voellmy参数来描述干雪崩的前部,从而定义了雪崩前端的跳动距离和最大速度。

Vollemy模型很难预测小雪崩的跳动,它们会迅速沉积停止,导致模拟结果与实际情况相差很大。RAMMS开发组提出了一个特殊的方法来解决这个问题,建议使用较高的μ和 ξ值来模拟小雪崩。

基于Voellmy模型的泥石流雪崩模拟

泥石流的模型建立比雪崩的模型建立,更加困难。泥石流的最佳本构模型仍然是一个未有定论的问题。因为泥石流的碎片流包含了流体和固体两个部分。泥石流的运动行为涉及到流固两相的相互作用。因此如果没有固体和液体的两部分模型,就不可能对泥石流进行全面的建模。RAMMS开发组建议当前可以使用Voellmy模型。Voellmy基本上只有两个参数,经过一些校准,通常可以找到一个有用的解决方案。RAMMS基于Voellmy模型对泥石流的模拟是假定泥石流运动全程中,成分含量恒定且混合均匀。

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Valléede la Sionne雪崩试验场的一次干雪崩模拟

 

关于RAMMS软件

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在自然灾害领域,具备过程评估以及过程与措施之间相互作用评估功能的模型或工具能够极大的帮助工程师对危害问题进行分析与处理。Ramms(Rapid mass movement simulation) 正是一款基于来自瑞士的真正规模试验地点的大量数据集开发和校准的,专为岩土工程师提供的,专业的碎屑流动态分析软件。软件主要用于模拟复杂地形条件下的碎屑流、泥石流运动演进,可以精确预测物体运动的跳动距离、流速和冲击力。

RAMMS是一款专门为岩土工程师提供的数值模拟工具,可模拟密集流雪崩、山坡滑坡和泥石流,并准确预测碎屑流高速远程滑坡灾害的影响。RAMMS已经在瑞士、欧美等地区被广泛应用于防灾减灾工程及防护工程领域,用来处理雪崩、山体滑坡、落石危害和泥石流等自然灾害问题。

作为一款专业的碎屑流动态分析软件,RAMMS已经在瑞士、欧美等全球70个地区被成功用于雪崩、泥石流和落石等自然灾害场景的预测、模拟和评估。RAMMS在岩土工程领域、防护减灾工程领域的卓越表现使得这款软件正日益成为高校、研究所、设计院的碎屑流动态分析的有力工具。


关于中仿科技


中仿是RAMMS软件在中国地区的合作伙伴,主要负责RAMMS软件在中国的技术支持以及推广,每年都会在全国各地举办多场RAMMS软件技术培训。

    自2007年以来,中仿科技先后为国内300多家岩土工程设计院、科研院所提供了技术服务,主要涉及的领域有:水利水电、公路、铁路、港湾、有色冶金、电力、机场建设、煤炭、石油化工、核工业、市政、轨道交通、文物保护、高校等科研院所。

更多信息请关注我们的官方网站:www.cntech.com


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