碎屑流冲击挡墙的土拱效应研究

为揭示干碎屑流冲击挡墙过程中碎屑颗粒在底板、底板与挡墙之间的土拱效应,探讨了土拱效应的形成机理、冲击力拱的形成特征以及对冲击力分布变化的影响,为碎屑流的工程防护提供理论支持。利用PFC模拟方法和模型试验的数据资料,进行了不同底板坡度下干碎屑流冲击挡墙的数值模拟分析。发现碎屑流运动中摩擦作用和碰撞机制导致的底板的颗粒之间、垂直底板方向上不同高度颗粒之间的速度差异是土拱效应的形成机理;碎屑流颗粒之间以及颗粒与底板间的摩擦作用引起的冲击力迹线的偏转较小,形成小冲击力拱;颗粒的冲击力迹线在碎屑流受挡墙的阻止时产生较大的偏转叠加,在底板与挡墙间形成大冲击拱。研究结果表明:碎屑流的运动机理产生土拱效应,土拱效应的特征不仅影响了碎屑流冲击力的分布变化,还导致了冲击力随挡墙高度的非线性分布。     

预应力钢筋混凝土梁破坏过程的声发射特性实验研究

利用全波形声发射技术记录了预应力钢筋混凝土梁在3点弯曲荷载下整个破坏过程的声发射信号,并在研究了声发射累计能量随时间变化关系曲线的基础上,采用谱分析对声发射全波形数据进行了分析和处理。以全波形声发射信号的能量分布特性为依据,通过对时域和频域内信号的振幅、频率特征和构件破坏过程的比较,初步得出了预应力钢筋混凝土梁破坏过程的声发射信号的参数特性,发现全波形声发射信号能够实时反映预应力混凝土梁破坏过程中的特征信息。     

泥石流堵河影响因素研究——以岷江上游为例

以岷江上游为研究区,选取堵河型泥石流沟4条、堵塞型和不堵河型泥石流沟各2条,在详细分析和比较8条典型泥石流的流域特征、一次有代表性的泥石流过程的泥石流流体特征及沟口处主河特征的基础上,结合专家问卷调查,得出了与泥石流堵河关系较为密切的因素,它们是:泥石流规模、堆积区主河宽度、泥石流沟床比降、泥石流流量、入汇处主河流量、泥石流颗粒级配、入汇处主河比降、泥石流粘度、重度、泥石流沟与主河夹角、泥石流暴发频率等。     

典型泥石流堵河案例运动过程与堆积区特征分析——以四川石棉熊家沟泥石流为例

泥石流堵河已成为当前地质灾害领域研究的热点问题,众多堵河判别式的提出,有效地丰富了泥石流堵河的理论认识和实践防治,但往往缺乏详尽的数据支撑进行验证和反演。针对大渡河中游典型泥石流堵河案例的开展运动过程与堆积区特征分析,得出以下结论:2013年7月4日四川石棉熊家沟泥石流为一次典型的泥石流堵河事件,主要的特征表现为堰塞体形成、主河水位陡涨、对岸建筑物破坏严重、熊家沟具有泥石流沟道形成的流域、动力、物源特征,堵河后,熊家沟泥石流总物源量和动储量较堵河前分别增加116.55%,85.28%。熊家沟的地质灾害孕灾背景有利于堵河事件的频发性,现已进入活跃期;通过多种方法手段,获取了熊家沟泥石流堵河事件的原始数据,分别为10项主河特征数据、11项支沟特征数据,均为当前堵河判别式所需的绝大部分参数,具有很强的客观性和真实性。可为相关泥石流堵河研究提供参考。     

粘性泥石流扇状地发展过程实验研究

通过不同泥石流容重、不同堆积区坡度条件、不同水槽坡度条件的泥石流连续堆积实验共3组106次实验,定量地探讨了粘性泥石流扇状地发展过程的阶段性及其特征。以泥石流扇状地纵、横方向的平均堆积坡度为依据,将粘性泥石流扇状地的发展过程划分为三个发展阶段。第一阶段以扇状地在纵、横方向快速发展为特征。第二阶段扇状地纵向不再发展,以横向发展为主。第三阶段以扇状地纵向发展为主,横向发展缓慢。     

基于PFC~(3D)黏性碎屑坡面运移动力过程阶段划分与分析

黏性碎屑流是常见崩滑灾害运移形式,其动力特性是此类灾害致灾过程中研究的关键环节。为探讨黏性碎屑流坡面运移全过程的动力学特性,在实验测定泥浆力学参数基础上,利用PFC3D离散单元法(discrete element method,DEM),模拟黏性碎屑流坡面运动全过程。通过监测颗粒间平均接触力、平均不平衡力及特定颗粒坡面运动过程空间位置、平动速率、转动速率等运动力学参数变化过程,将运移过程划分为启动、运移和堆积三阶段,结合颗粒间平均接触力及不平衡力变化过程,对各阶段动力学特性进行定性分析。结果表明,各阶段内部平均接触力变化表现为,减小—增加—稳定;运动速率变化表现为,高频小幅波动及缓增速—低频大幅波动及快增速—高频小幅波动及减速稳定。     

汶川地震大型高速远程滑坡力学机理及控制因子分析

根据汶川地震典型高速远程滑坡坡体结构特点及坡体对地震动的响应,认为地震波是造成山体变形破坏的原动力,强烈的地震动是触发岩体高位剪出并被抛射的主要原因。滑坡体被抛射后,撞击铲刮坡面形成高速碎屑流作远程运动,其运动距离决定其造成危害的大小,在不考虑地震长持时的情况下,其后续运动距离决定于不同的内部控制因子,统计分析表明:发震断裂只有触发效应以及"上/下盘效应",与灾害规模无关,多半滑坡发生于平均坡度为30°～45°坡体结构,滑坡体运动距离L与其拔河高度H具有很好的相关性,坡体拔河高度越大,滑坡体滑过的区域面积及堆积体积就越大,滑坡运动距离就越远,运动性就越强,造成的灾害也就越大。     

拉裂-坠落式岩质崩塌失稳过程声信号特征模拟试验研究

岩体崩塌是西南岩溶山区广泛分布的地质灾害,崩塌失稳过程极为迅速,常规监测手段难以有效监测预警。根据岩体崩塌孕育发展力学过程,开展分级蠕变和自然渐变2种工况下的拉裂型崩塌相似模拟试验,采用声发射系统和无线微震传感器研究崩塌模型失稳过程声信号特征。研究结果表明：位移和应变场均仅在主破裂发展瞬间产生突变,难以提供指示失稳破坏的前兆信息;高频声发射信号的多种时域和频域参数在2种工况下的岩体崩塌相似试验中均表现明显的阶段性特征,可为岩体崩塌失稳提供有效的失稳前兆指示;采用滑动窗口法分析了试验全过程的微震波形信号,根据主频特征可清晰区分3类信号,低频信号在加速损伤阶段出现突降;根据2种工况下相似模拟试验声发射和微震信号的特征,崩塌发展过程可分为渐变阶段、主控面加速损伤阶段和失稳破坏阶段,模拟自然渐变荷载下主控裂纹贯穿失稳更为突然。研究成果为发展岩溶山区岩体崩塌监测预警方法和技术提供了支撑。     

开阔型地形条件对滑坡运动距离的影响研究

在山区,斜坡前缘开阔的地形条件是人类活动的主要区域,滑坡灾害常导致严重的人员伤亡和财产损失。根据滑坡滑源区、运动区和堆积区的地形坡度及其变化,将开阔型滑坡的地形条件划分为坡脚型、凹面型、阶梯型3种类型。通过建立滑坡体积、地形参数与运动参数的非线性回归模型,分析体积及地形参数变化率对运动距离变化的影响特征。研究表明:体积作为滑坡运动距离的显著性因素在于滑坡体积在不同数量级上的分布,而在同一数量级内,仅凹面型、阶梯型滑坡的体积变化对最大水平运动距离变化的影响最大,地形参数对其余运动距离的变化影响大于滑坡体积。研究结果为开阔型滑坡的致灾程度评估提供了参考依据。     

西南深切河谷区滑坡早期识别及斜坡微地貌动态演化特征研究——以北川县白什乡老街后山滑坡为例

我国西南深切河谷区,新构造运动活跃,地质环境条件复杂,滑坡灾害易发、频发,并具有较强的隐蔽性与突发性,该文以白什乡老街后山滑坡为例,利用七期遥感卫星数据对滑坡的早期变形特征、成因机制、运动模式以及后期演化特征进行分析研究。分析认为该地区斜坡早期变形特征表现为:①斜坡表部早期发育多条有序分布的形变裂缝;②斜坡相似部位发育并行排列且运动方向一致的早期小规模崩塌、滑坡等异常变形;③斜坡局部变形范围与斜坡早期裂缝,共同呈现出"近似圈闭"的边界形态特征;④构造方面,滑坡周边出露的较大规模断层,是该滑坡边界范围的控制条件之一,滑坡后缘与断层位置具有一定的吻合度;⑤微地貌特征方面,滑坡多发育于斜坡坡度突变的转折部位,临空条件好。上述特征可以作为该区域滑坡早期识别解译标志,其中①、②、③可以作为早期识别的直接解译标志,④和⑤作为间接解译标志或综合解译标志。在斜坡微地貌演化方面,该区域斜坡呈现出"斜坡后部早期裂缝形变"-"斜坡中部中期失稳,形成滑坡"-"坡脚堆积体,后期表部流水侵蚀形成冲沟"-"冲沟下切拉槽-泥石流二次堆积形成扇状堆积"的微地貌演化过程。