泥石流拦挡坝的加高加固方案及对比研究

结合宕昌县大地沟泥石流重力式实体坝的加固加高设计,提出了2种加高加固方案。以计算流体动力学为基础,通过CFX软件建立泥石流流体模型,得到泥石流流体的流场和拦挡坝的压力特征。利用有限元分析2种加高加固方式在泥石流整体冲击力和块石撞击力共同作用下的水平位移及结合面剪应力的情况,得到水平位移随时间的变化曲线。结果表明:对于加高加固后的坝体,块石撞击力对位移的影响并不大;采用扶壁式加高加固方式的坝体刚度较大,抗滑性和抗倾覆性基本相同,并且更加节约混凝土的用量;但结合面剪应力分布比较集中。     

泥石流作用下新型楔挡分流结构的流-固耦合动力分析

我国西部地区泥石流活动频繁,对建筑物的破坏以及人们生活带来了极大的影响。有效模拟泥石流冲击作用下结构的响应,可为研究建筑物抵抗泥石流冲击奠定基础。基于流-固耦合的基本理论,运用工程数值模拟软件ANSYS Workbench对设计的新型楔挡分流结构在泥石流冲击作用下的动力响应进行了数值模拟,并利用流体分析软件CFX对黏性泥石流流场进行了模拟,得到了泥石流速度场及压力场的大小及分布。研究表明:楔挡分流结构的楔挡角度越大,结构所受应力就越大,容易破坏。综合流速和角度的关系,得到60°的楔挡分流结构综合拦挡分流效果最佳,该结果可供泥石流拦挡工程的设计参考。     

泥石流作用下埋地管道的可靠度分析

随着地质灾害和极端天气数量的增多,因泥石流引起的管道失效事故不断发生。将泥石流冲击速度作为随机变量,确定其分布规律。利用ABAQUS有限元软件,考虑管-土接触非线性,建立了泥石流-土-埋地管道的相互作用模型。计算不同流速泥石流冲击作用下埋地输气管道的最大应力,确定了最大等效应力的分布规律。最后结合管道强度的分布规律,运用应力-强度干涉模型的可靠度计算方法,采用MATLAB软件运用两种不同方法求得管道可靠度。研究对于埋地长输管道就泥石流灾害的预防具有重要的参考价值。     

基于SPH-DEM的泥石流冲击刚性防护结构的动力过程研究

泥石流为含有大量泥沙与石块的固液两相混合物,对于山区基础设施安全威胁巨大。在当前的防灾工程中,防护结构常被用于拦截泥石流。然而,目前对泥石流与防护结构的相互作用机理仍缺乏认识。为此,采用耦合的光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)和离散单元法(discrete element method, DEM)数值模型模拟了水槽试验中含有石块的泥石流运动,其中SPH模拟泥石流中的黏性流体,DEM模拟泥石流中的石块,分析了泥石流对刚性防护结构的冲击过程及冲击力。模拟结果表明,随着水槽倾角由0°依次增长为8°、15°、24°、30°,峰值冲击力增长倍数依次为2.59、4.75、8.88、11.45,倾角越大其峰值冲击力的增长率越大;而随着流体体积的增大,其峰值冲击力增长率也逐渐变大,相较V=0.024 m³分别增长了0.79倍、1.64倍、3.20倍和4.56倍,但是稳定下来的静态冲击力基本与体积的变化成正比,而石块粒径对峰值水面高程的影响更显著。研究成果为泥石流防护结构的强度设计提供了理论支撑。     

泥石流作用下夯土建筑灾变响应特征研究∗

探究泥石流对夯土房屋的破坏模式及其动力致灾特征,有利于推进研究山区房屋承灾体对泥石流的灾变机制,对提高灾害风险管理水平、指导山区防灾减灾工作具有重要意义。通过实地调研凉山喜德县基恩德沟火后泥石流,总结了泥石流对夯土房屋的破坏模式,分析了泥石流动力学特征,根据现场受损房屋实测数据进行三维建模,利用有限元分析方法,获取了夯土建筑的位移时程响应和应力时程响应,反演了夯土建筑承灾破坏过程,探讨了泥石流作用下夯土建筑灾变响应特征。结果表明：(1)泥石流对夯土房屋的破坏模式表现为：通过墙体干缩裂缝渗入室内淤埋房屋;冲刷墙体基础导致墙体倒塌;携带大石块冲毁建筑;(2)墙体受泥石流冲击破坏表现为冲击点压碎破坏、墙体内侧受拉破坏和墙角剪切破坏;纵墙损伤为泥石流冲毁山墙后进入室内沿门洞冲出时导致的第二次破坏;(3)夯土房屋整体性较差,裂缝的发展切断了应力的传递路径,有效保护了其他墙体;(4)夯土房屋在泥石流作用下率先破坏的区域为大石块撞击点、墙基和墙角等形状突变位置。为此,夯土房屋防护,可首先考虑加固墙基和墙体转角等应力突变位置。     

共生型泥石流对建筑物结构损伤的多尺度分析

为了获得泥石流对建筑物结构损伤情况，提高泥石流下建筑结构损伤检测精确性，针对共生型泥石流对建筑物结构损伤进行多尺度分析。结合LiDAR点云数据和航空摄像数据，提取泥石流灾害建筑物结构相关信息；分析泥石流的冲击机理和地貌形迹。结合实际观测和基础信息，计算泥石流的冲击力和建筑结构最大位移，获得共生型泥石流对建筑物结构冲击作用下的影响因素。利用简化泥石流作用力，对一个二层建筑结构在共生型泥石流冲击下的损伤位移情况进行模拟，设计四种工况，通过不同工况在泥石流下的冲击响应实现结构损伤多尺度分析。结果表明:结构柱产生位移的主要影响因素为泥石流整体作用力，一旦遇到大石块，位移会有增加趋势；建筑结构最大位移和泥石流密度、刚度等因素相关；结构最大位移模拟值与理论值拟合度高；泥石流中比较大的石块为建筑物结构受到损伤的关键因素，可利用减小结构刚度减缓冲击力。     

滑坡灾害下航油管道抗滑桩的阻滑性能分析∗

针对于土体等大位移问题所带来的模拟求解难题,分析滑坡灾害对横坡敷设的航油管道运行所带来的影响。利用SPH‐FEM耦合算法,采用不同的接触形式,建立管‐土及桩‐土相互作用全尺寸耦合模型,进行非线性分析,获取管‐土力学响应规律,并对抗滑桩阻滑性能加以分析,保证滑坡区管道本体的安全。结果表明,在文中工况下,当滑坡趋于稳定时,在滑土推力作用下,管道所产生的位移、应力最大值均出现在滑体区域内;但由于桩‐土间“土拱效应”,致其桩后滑土更易趋于稳定,同时管道也并未发生沿管轴扭转的现象;随抗滑桩数量的增多,其阻滑性能增强,但对于文中工况,设置2个抗滑桩且混凝土强度为C30的抗滑方案即可保证管道的安全运行。所得结论可为保证航油管道的安全运行提供理论支撑,并为滑坡下管道力学行为和抗滑桩阻滑性能研究提供一种可行的模拟方法。     

颗粒流冲击力研究现状及讨论∗

颗粒流包括滑坡、泥石流、碎屑流、雪崩等,通常对桥梁、公路、居民区具有较大危害。分析了颗粒流的运动过程及其侵蚀、堆积和爬高等特性;此外,对颗粒流冲击力计算模型及其野外观测结果进行阐述。结果表明:现有冲击力计算模型认为冲击力在结构全断面呈均匀分布,忽略了颗粒流的运动特性对冲击力的影响;大块石冲击力计算忽略了颗粒破碎和浆体垫层效应对冲击力的影响,造成巨大的计算误差;由于传统传感器的缺陷,现有野外观测结果也存在较大误差。对此本文提出野外观测需要通过引入或开发新式压力传感器以得到更准确的颗粒流冲击力大小及其分布形式,从而更精确的修正理论模型;理论计算模型研究工作需要考虑颗粒流浆体的垫层效应、流体与基底的相互作用及块石冲击破碎等对流体冲击力的影响,从而推导出更准确的冲击力计算模型,指导工程实际。     

泥石流早期识别与监测预警研究进展探讨

近年来,受极端地震和极端天气的影响,泥石流灾害日益加剧,山区城镇泥石流风险问题逐渐引起大众的关注。泥石流的早期识别和监测预警作为防灾减灾的有效途径之一,已在山区城镇及重大工程建设区发挥重要的减灾作用。分析总结泥石流早期识别与监测预警技术方法和理论的目的在于掌握其发展现状与问题,进一步为山区城镇泥石流灾害防灾减灾提供有效应急对策。同时指出改进当前存在问题可为后期发展提供参考依据。本文通过文献综述法在阅读大量文献基础上,从技术与设备、预警理论与模型和监测预警体系3个方面对泥石流早期识别和监测预警研究进行回顾与评述,并针对其不足提出了加强深度学习在泥石流早期识别中运用,注重构建地面因素与天上因素耦合的泥石流预警模型,完善泥石流灾害应急系统的初步看法。     

泥石流浆体冲击拦砂坝荷载计算的实验研究*

泥石流冲击力大小是泥石流灾害防治工程设计最重要的参数之一,但到目前为止,泥石流对拦砂坝的冲击力计算还存在很大争议。本文通过在拦砂坝上安装冲击力传感器测量冲击力值,详细分析不同容重泥石流,不同沟道坡度及不同拦砂坝迎水面倾角等因素下泥石流对拦砂坝坝体的冲击作用。研究表明,影响泥石流浆体冲击力大小的主要因素有泥石流容重、沟床坡度和泥石流流速;在沟道坡度和泥石流总量相同时,泥石流浆体冲击力大小随泥石流容重的增加而降低;在泥石流容重不变时,随沟道坡度的增加而增加;泥石流容重和沟道坡度的影响主要反映到泥石流流速的变化中,推导出新的泥石流浆体冲击力大小计算公式;该公式表明,泥石流浆体冲击力大小同泥石流表面流速呈正比例关系,而比例系数因泥石流容重的不同而不同。分析比较了新公式同原有公式的差异,并举例说明了新计算公式的实用价值,为泥石流防治工程设计提供技术支撑。     

基于模糊综合判别的森林火险等级预报研究

森林火险气象因子的预报具有很大的不确定和模糊性,而依赖于气象预报因子的森林火险预报同样具有等级判别的模糊性.以海南岛森林火险气象等级预报为例建立森林火险预报模糊数学模型,研究建立森林火险预报模糊综合判别数学模型的关键技术,并分析对比模糊数学模型与其它常用森林火险预报方法模型的优劣.结果表明模糊数学模型在海南岛森林火险等级预报中显现出明显优势,它能够更好地分辨出高森林火险与低森林火险,较好反映森林火险等级与气象因子之间存在的复杂关系.     

基于GIS-ESDA的城市热岛效应研究

随着城市化水平的不断提高,大中型城市热岛效应愈显严重。采用地理信息系统(GIS)与探索性空间数据分析(ESDA)相结合的方法,综合计算各因子作用及温差,以长沙市为例,研究了城市热岛分布、热岛强度的空间分布与城区人口密度、用地类型的关系。研究结果表明:(1)城市热岛及热岛区域人口呈集聚分布;(2)地块间的温差与用地类型及人口密度有密切联系,商服公共设施用地上的人口密度与热岛强度呈正相关性,工业热源地区该关系则呈二次方程曲线形式;(3)人口密集、建筑紧凑的街道在人口密度超过200人/hm2后将有可能形成新的热岛。(4)商服公共设施和工业热源因素对城市下垫面热量有互生性及放大性。     

断层对震害影响的研究

简要介绍了通海地震、大关-永善地震、海城地震和澜沧-耿马地震的震害调查结果，并对各地震断层场地震害进行了分析，结果表明：局部地形、发震断层及断裂破碎带等是影响断层场地震害的主要因素；非发震断层对震害没有明显的影响。     

城市自然灾害综合风险评估问题研究

考虑到城市自然灾害综合风险评估过程的繁琐,提出一种基于事例推理(case-based reason ing,CBR)思想的风险评估方法。从风险所具有和所代表的不确定性入手,将城市灾害综合风险看作是基于危险性和易损性的不确定系统,先基于集对理论做先前事例的风险评估,得出风险值后,形成案例库,再利用可变模糊聚类方法做关于综合风险评估结果的CBR前期处理,形成有利于快速检索的事例样本结构,并在CBR循环过程中通过融入或修正新案例形成新的事例样本,如此往复,不断补充、扩容事例数量和多样性,达到简化风险评估过程和准确化风险评估结果的目的。通过某地区风险评估实例,证明了该方法的有效性。     

驳船池火灾的危险性分析

从现代社会中广泛用于原油运输的船只入手,介绍了在原油转移的过程中发生意外泄漏而产生池火灾的几个重要参数模型。结合热辐射伤害的破坏准则,对死亡、重伤、轻伤的范围进行了量化研究,进一步分析了池火灾所造成的直接财产损失和间接的财产损失,并给出了相应的计算模型。以湘江边上一艘驳船发生柴油泄漏后产生的池火灾为例,计算分析结果表明:池火灾对周围一定半径内造成巨大的财产和人员损失。     

古建筑雷击风险评估探讨

通过对古建筑防雷现状的调查研究,提出古建筑物的重要性、年预计雷击次数、自身结构、内部环境变化、雷击史是评估古建筑雷击风险的主要项目,并确定了各个项目的风险系数。根据风险系数给出了古建筑物雷电防护等级的计算公式。     

基于灰色模型的电力变压器可靠性分析

针对电力变压器可靠性建模精度要求高、但可靠性数据较少这一问题,将电力变压器看做是一个灰色系统,分别利用灰色GM(1,1)模型和无偏灰色GM(1,1)模型建立电力变压器的可靠性分析的数学模型,通过数据拟合得到电力变压器相应的故障率数据,对拟合精度进行检验后发现本文提出的可靠性建模方法精度高、实现快捷,是一种有效可行的电力变压器可靠性研究方法,其分析结果可为制定电力变压器的维护与维修策略以及状态检修工作提供依据。     

地形起伏对滑坡运动的影响规律研究∗

地形作为滑坡运动的重要约束条件，对滑坡运动行为及致损效应具有较大影响，研究其影响规律具有实际意义。通过分析地形对滑坡运动的作用机理，初步推导了考虑地形效应的雪橇模型，利用已有模型及试验结果验证其具有相当准确性，进而推导了地形引起的摩擦耗能增量E_T表达式。利用耗能增量E_T与总能量E_G的比值定义地形影响率η，作为地形影响程度的指标，对100个滑坡地形进行了计算分析。结果表明：（1）16%的滑坡地形影响率保持在20%以上，地形影响不可忽略；（2）局部地形为滑坡短时加减速创造了良好条件，对滑坡运动具有显著影响；（3）地形对近程滑坡的影响明显大于远程滑坡；（4）滑坡的地形缓急大致可以反映滑坡运动受地形影响的大小。建议对潜在下滑地形较平缓的不稳定坡体给予足够重视，且通过微小改变地形可能会大幅减小滑坡运动距离，以达到减灾目的。     

基于GIS的滑坡空间特征分析

基于GIS技术对滑坡及其渗水盲洞疏干土体的空间特征进行了分析。首先讨论了基于三棱柱模型的滑坡体体积计算，然后提出确定渗水盲洞疏干土体边界与地面交线的方法，以此确定疏干土体的空间形态和体积计算方法，并以西昌一攀枝花高速公路沿线米易滑坡为例，对该滑坡的体积特征和渗水盲洞疏干土体的空间形态进行了分析和计算。     

基于虚拟同步发电机技术运行控制策略的研究

针对传统一次调频和二次调频无法实现光伏发电系统频率的无差调节问题,借鉴传统同步发电机控制原理,通过调速器及励磁调节器完成频率调节的方法,设计了一种改进型的虚拟同步机调速器系统,并对其控制策略进行了仿真验证。结果表明:该控制策略实现了光伏发电频率的无差调节,达到稳定运行的目的。