高土石坝抗震性态分析与灾害对策研究

首先介绍了中国目前高土石坝建设现状,然后回顾了循环加荷动三轴测试技术、堆石料动力性质的研究、高土石坝动力反应分析方法和土石坝地震永久变形的研究进展,最后讨论了高土石坝抗震措施和土石坝地震安全评价及防灾对策专家系统的基本思路。     

基于属性识别理论的岩质边坡安全综合评价

建立了基于现场监测的安全综合评价体系,对边坡的安全状态进行研究。针对边坡多项目、多测点实测性态多样性的特点,将边坡安全稳定性视为一个属性空间,采用属性识别理论方法对其安全状态进行综合评价,并对底层指标标准化、权重确定等基本问题进行了具体研究。实例研究表明,该方法能充分反映边坡状态的多样性,所得结果比较全面、可靠。     

库水降落作用下无基坑振冲土石坝的渗流安全分析

无基坑振冲加密施工是一种比较先进的土石坝建筑方法。以海南省三亚市西部的宁远河中下游河段的大隆水利枢纽工程土石坝为研究对象,对其进行准确分区,以饱和-非饱和渗流理论为基础,通过三维有限元数值方法,模拟库水下降作用下的土石坝渗流场,并对各级水位下的孔压、流速及流向进行分析,评价大坝的渗流安全。研究结果表明:采用无基坑振冲加密施工方法后,坝体内填砂砾振冲层形成上游排水通道,在坝前水位骤降工况下,防渗土料内有效流速方向和渗透压力的方向由近水平的指向坝面变为竖直向下指向填砂砾振冲层,而且有效流速明显变大,利于渗透水通过填砂砾振冲层排到下游,有利于上游坝体稳定。     

土石坝溃决机理模型试验研究进展

大坝溃决将给人类社会带来巨大的灾难,因此国内外都很关注溃坝问题的研究。由于多数大坝均为土石坝,且土石坝是逐渐溃决的过程,而混凝土坝一般表现为瞬时溃决,因此土石坝溃决机理与溃决过程的研究对于溃坝过程数学模型的建立和致灾后果的评价具有重要的指导意义。自20世纪90年代以来,国内外学者围绕土石坝溃决机理开展了广泛深入的模型试验研究,取得了一系列重要的研究成果。分别从土石坝溃决原因、土石坝溃决机理研究进展、土石坝漫顶溃决模型试验、土石坝管涌溃决模型试验等方面介绍国内外的研究进展。重点针对土石坝坝型(均质坝、黏性心墙坝、面板堆石坝)和主要破坏模式(漫顶溃坝与管涌溃坝),介绍国内外开展的不同尺度的溃坝模型试验,分析研究了土石坝的溃决机理,并对今后的研究工作重点提出了相关建议。     

土石坝渗流监测模型分析

渗流监测是土石坝安全监测的重要内容之一，统计模型在渗流监测资料分析中占有重要地位。以渗流基本方程及其定解条件为基础，全面分析土石坝渗流监测效应量影响因素并建立统计模型。对多元线性回归方法进行了说明，并结合监测实例说明了该模型的可靠性。     

基于属性数学理论的排土场滑坡风险预测及分级

基于属性数学理论,研究了排土场滑坡风险评价问题,建立了排土场滑坡危险性预测及分级的属性识别法。将排土场滑坡危险性等级分为极高、较高、一般和较低4个级别;综合考虑排土场的地质条件、工程条件、气象条件和环境条件等4方面的因素,选择排土场地基坡度、边坡高度、边坡角、防排水设施、爆破质点振动速度、日降雨量、月累计雨量、最大地震烈度、下游人数、下游财产和乱采乱挖等11个参数作为评价指标,并确定了评价指标的分级标准;构建了单指标属性测度函数,以计算单指标的属性测度函数值和样本的综合属性测度值;应用置信度准则对样本进行了属性识别,以确定其状态级别属性。将建立的属性识别法对某露天矿山排土场进行滑坡风险识别,结果表明,属性识别法的识别结果与实际情况吻合,且评价结果与未确知测度法、物元可拓法的一致。     

基于熵权的属性识别模型在陕西土质滑坡危险度评价中的应用

根据陕西省三大区域土质滑坡的特点,选取9个影响因素,建立滑坡危险度评价分级标准,利用熵权理论客观地确定出各影响因素的权重,计算多指标综合属性测度,结合属性识别理论和置信度判别准则,对10个典型滑坡进行危险度评价。通过实地调查,评价结果与实际情况基本一致。     

政府突发事件应急能力综合评价

应对突发事件的能力是体现政府执政水平的重要标志之一。提出应充分考虑评价对象的属性以及各评价方法的特点，可以采用层次分析法与模糊综合评价法相结合的方法对政府突发事件应急能力进行评价。运用层次分析法建立层次结构模型，确定指标权重，通过模糊综合评价法构建评价模糊矩阵，进行模糊运算，得出综合评定结果。     

爆炸荷载下土石坝动力响应特征的数值模拟

土石坝在爆炸荷载下的力学响应是一个非常复杂的力学问题,相关研究甚少。在LS-DYNA软件框架内,以两河口土石坝为研究对象,把坝体材料简化为混凝土、心墙、反滤层与堆石体等4种,用500 kg TNT在坝顶接触爆炸时的瞬态荷载作为荷载源,针对不同材料建立适合于爆炸高加载率特征的本构模型,用数值方法分析了土石坝在潜在爆炸荷载下的破坏与损伤演化规律。结果表明,在爆炸荷载作用下,由于土石坝材料组成的多样性,应力波传播规律异常复杂,土石坝的力学响应呈现出显著的分区特征。     

APDL二次开发功能在土石坝非线性分析中的应用研究

基于ANSYS的APDL语言,根据邓肯E-B模型的非线性计算原理以及土石坝的非线性静力分析一般方法,编制了土石坝施工模拟的计算程序,并分析了一次加荷与逐层加荷在坝体应力应变计算结果的区别,最后利用程序分别对一种材料和多种材料的堆石坝进行逐层加载模拟计算,通过分析计算结果可知,其计算的应力应变情况符合实际的坝体应力应变分布情况,验证了程序的可靠性,进而实现了土石坝施工过程模拟。     

汶川8．0级地震后中江县水库震害调查与分析

汶川8.0级地震对四川省水库造成了严重的震害和巨大的经济损失.依据德阳市水库地震灾害的现场科学考察资料,对德阳市中江县19座高危险情以上的水库土石坝的震损现象做了初步总结和分析.这些震损水库基本上都建于1950-1980年代,未经抗震设计,典型震害现象包括水库坝顶中部及坝轴线两侧纵向裂缝、坝体纵横向裂缝、大坝沉陷、坝坡滑坡和护坡滑动、坝脚渗漏、水库泄水构筑物震损、防浪墙震裂等震害现象.这说明了对中小型水库土石坝进行抗震设防的必要性,今后应深入研究中小型水库土石坝的震害机制,以指导水库土石坝的抗震设计.     

考虑上游洪水因素下土石坝溃决流量研究

当土石坝坝体上游遭遇超标准洪水时,坝体往往会发生漫顶溃决灾害。为了预测溃口溃决流量,采用逐渐溃决方式和水量平衡原理的方法,对宁夏市旗眼山水库进行模拟。计算结果表明:当溃口扩展到第84 min时,溃口流量达到最大值,为3 284. 75 m3/s,对应的坝前水位1 189. 76 m,总的下泄流量亦达到最大值,为3 404. 75 m3/s;计算得出的土石坝溃口处流量值处于二分之一溃坝和全溃理论计算值之间,较符合土石坝的溃决情况,可以为水库下游防洪预警方案的制定提供参考。适当的增加溢洪道和泄洪洞的泄流能力,可以有效地消减溃坝洪水的峰值流量,并且减少洪峰流量对下游城市的淹没风险。     

基于GIS的河北省滦县洪水灾害风险评价

依据灾害学理论,基于GIS技术,通过综合分析致灾因子、孕灾环境的自然属性和承灾体的社会经济属性,从形成洪水灾害的自然环境危险性和社会经济易损性两方面出发,对河北省滦县的洪水灾害综合风险进行了评价。在洪灾危险性评价中,综合考虑降水量、降水变率、地形高程、坡度、水系分布等自然因素;在洪灾易损性评价中,综合考虑人口密度、单位面积年粮食产量和GDP密度等社会经济指标;在此基础上利用GIS方法对洪灾危险性评价和易损性评价进行叠加分析,得到滦县洪灾综合风险评价结果。结果表明:洪水灾害风险主要集中在滦县东南部平原区,且以河流干流为中心向两边递减,以东部的滦河、溯河中下游、西北部的管河上游风险最高。     

玻璃幕墙安全评估方法研究

近年来玻璃幕墙的安全性受到了工程界的重视,相继提出了一些安全评估方法,其中包括玻璃幕墙安全性能的模糊综合评判的方法。将区间数概念用于解决模糊综合评价对象的某些属性的不确定性问题,并应用于玻璃幕墙的安全评估,建立了玻璃幕墙安全评估的区间数模糊综合评估方法。实例表明,该方法能使评判结果更加客观可信。     

加筋土石坝小型振动台模型试验分析

土石坝振动台模型试验是认识坝体地震破坏过程和检验抗震措施效果的重要手段之一。针对2种坝体材料,利用小型振动台,开展了一系列不同加载工况、不同加筋方式的土石坝小型振动台模型试验。试验结果表明:①2种坝体材料的初始破坏都首先从坝顶开始,表明坝顶是抗震的关键部位,与已有研究成果基本一致;②相同加载条件下,级配较差的碎石料模型坝的抗震性能优于砂砾石料,表明相对于级配,堆石料自身的性质对土石坝抗震性能的影响更大;③由细铁丝网和纱布组成并在坝坡采取包裹处理的复合加筋的抗震措施,抗震效果优于平铺纱布、平铺纱布且在坝坡包裹处理、平铺细铁丝网等的抗震措施。研究成果可供进一步开展土石坝大型振动台模型试验的材料选择、抗震措施设计等参考。     

基于CRITIC法与TOPSIS地铁车站施工安全评价

地铁车站周边环境复杂,施工难度大,风险极高,具有较大的模糊性和不确定性,为保证其施工安全,提出采用CRITIC法与逼近理想排序法（TOPSIS）相结合进行地铁车站施工的安全评价方法。选取人员、施工、环境和管理4个方面的主要因素,共建立20个三级评价指标,构建地铁车站施工安全评价指标体系,运用CRITIC法计算各指标的权重,利用TOPSIS对各评价指标进行综合决策,建立地铁车站安全评价模型。依托南昌市轨道交通3号线车站工程项目,对该评价方法进行验证,结果表明：该方法能客观、合理地进行地铁车站施工安全评价,评价结果与工程实际情况相符合,该方法具有良好的实用性、客观性与准确性,可以给类似工程施工提供理论指导。     

土石坝管涌溃坝过程数学模型及应用

通过国内外土石坝管涌溃坝模型试验发现,管涌通道断面在溃坝过程中呈现城门洞形,并不断发展扩大直至坝顶发生坍塌。而目前常用的管涌溃坝过程数学模型大多假设管涌通道为圆形或矩形,与实际情况不符。基于土石坝管涌破坏机理,提出一个土石坝管涌溃坝过程数学模型,模型假设初始管涌通道断面为底部正方形顶部半圆形的城门洞形,采用基于水流剪应力的冲蚀公式模拟冲蚀过程管涌通道两侧边向外的发展,采用普罗托季亚科诺夫压力拱理论模拟管涌通道顶拱的发展;通过比较管涌通道上部坝体的重力与管涌通道两侧土体的抗剪强度判断管涌通道的垮塌,分别选择孔流和堰流公式模拟管涌通道坍塌前后的溃口流量;当管涌通道坍塌后,假设坍塌的土体立刻被溃坝水流带走,随后发生漫顶破坏,使用极限平衡法模拟漫顶溃坝过程中的溃口边坡稳定性。模型采用按时间步长迭代的数值计算方法模拟溃口的水土耦合过程,选择国内外25个具有实测资料的土石坝管涌溃坝案例对模型进行验证,比对峰值流量、溃口最终宽度及溃坝历时等参数发现,模型计算结果与实测值的相对误差可满足工程需求,验证了模型的合理性。     

均质土坝非平稳随机地震反应分析

考虑地震荷载的随机性及强度、频率的非平稳性,基于作者提出的适用于非平稳随机过程的一般随机地震动模型,采用虚拟激励法,建立了非平稳随机地震反应分析方法,并将其应用于某实际均质土坝动力分析中。土石坝及坝基体系采用整体有限元离散,坝体和坝基材料的动力非线性性能以等效线性化方法考虑。首先,基于目标加速度时程的强度和能量信息,确定了作为输入的加速度时—频演变功率谱密度;其次,比较了确定性时程动力分析和非平稳随机分析的结果,探讨了频率非平稳随机地震激励下的土石坝地震反应特性;最后,比较了2种不同坝基条件下的土石坝非平稳随机地震反应,探讨了频率非平稳随机激励下的土石—坝基动力相互作用。分析结果表明:地震动的频率非平稳性对土石坝动力反应有一定影响;坝体—坝基动力相互作用在地震过程中的不同阶段表现有所不同,主震阶段的相互作用显著。     

陕西省干旱综合评价预警研究

总结了造成陕西省干旱发生的主要原因以及干旱的区域和季节分布特征，在分析气象干旱和农业干旱指标的基础上提出了陕西省干旱分析评价的综合干旱指标、干旱预警方法以及干旱发生起始日期和持续日数的计算方法，通过采用此指标和方法对陕西省典型年份的干旱分析评价，得出的干旱结果和实际干旱状况相比基本一致，说明运用该综合干旱指标、评价干旱状况方法以及干旱预警方法在陕西省干旱的评价和预警中是可行的。     

基于Mein-Larson入渗模型的浅层降雨滑坡稳定性研究

降雨入渗模型与边坡稳定性方法有机结合是研究降雨诱发滑坡稳定性的有效方法。在深入分析降雨入渗基本理论的基础上,将Mein-Larson入渗模型与基于饱和土、非饱和土以及近似非饱和土的无限边坡稳定性分析方法有机结合,综合考虑了高强度短历时和低强度长历时两种降雨情形,拓展并改进了基于Green-Ampt入渗模型的饱和土和近似非饱和土无限边坡稳定性模型,并依托典型边坡实例对各评价模型的计算结果和适用性等进行了对比分析。