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.     

土石坝渗透破坏过程的一种分析方法

提出了一种描述土石坝渗透破坏溃决全过程的数值模型及数值计算方法,并利用甘肃小海子水库渗透破坏溃坝事件的调查资料对其合理性进行了验证;运用该模型,比较分析了初始渗透通道高程对土石坝渗透破坏溃坝过程的影响。结果发现,初始渗透通道高程对溃口发展过程、溃口洪水流量过程和最大下泄水量具有重要影响,初始渗透通道高程越低,因通道上部坝体发生坍塌而导致的管道流转变成堰流的时间越迟,溃口底部经受的冲蚀也更强烈,最终溃口宽度也更大;初始渗透通道高程越低,溃口峰值流量越小,溃口流量过程曲线更为扁胖,下泄水量也最大。     

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。     

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。     

土石坝振动台模型试验颗粒流数值模拟分析

目前一般采用振动台试验、离心振动台试验和有限元动力分析来获得土石坝在设计地震荷载作用下的形态和抗震性能。本文结合孔宪京等的土石坝振动台试验结果开展了颗粒流细观数值模拟研究,克服了传统连续介质力学的宏观连续性假设,形象而直观地表现出坝体在动力荷载作用下的破坏特征。数值模拟规律与振动台试验规律基本一致。同时还分析了坝体颗粒粘结强度和地震峰值加速度变化对坝体破坏特征的影响。数值结果表明,当颗粒间粘结强度较低时,表现为坝体表面颗粒的滑动破坏,粘结强度稍大时,会出现局部的小块颗粒团整体滑动破坏;随着峰值加速度的增大,坝顶沉降量在增大,坝体破坏特征不变。     

《汶川地震中小型水库震害与数据库》一书的介绍与评价

<正>2008年5·12汶川M8.0级特大地震,其破坏之强烈、灾害之严重、救灾难度之大、波及范围之广,乃历史所罕见,全国震惊,举世关注。作者作为国家汶川地震科学考察队成员,负责汶川地震后水库震害的科学考察工作,深入地震灾区,爬山涉水,行程1万余公里,对成都、都江堰、德阳、绵阳、广元等市及其下辖区、县开展水库震害科学考察,详细收集了水库重灾区的震害,涉及四川全省各县市近300余座高危险情及以上的水库震害和应急除险的第一手资料。对四川省发生严重水库震害的德阳、广元、绵阳3市及其19个下辖区、     

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。     

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。     

《汶川地震中小型水库震害与数据库》一书的介绍与评价北大核心CSCD

2008年5.12汶川Ms8.0级特大地震,其破坏之强烈、灾害之严重、救灾难度之大、波及范围之广,乃历史所罕见,全国震惊,举世关注。作者作为国家汶川地震科学考察队成员,负责汶川地震后水库震害的科学考察工作,深入地震灾区,爬山涉水,行程1万余公里,对成都、都江堰、德阳、绵阳、广元等市及其下辖区、县开展水库震害科学考察,详细收集了水库重灾区的震害,涉及四川全省各县市近300余座高危险情及以上的水库震害和应急除险的第一手资料。     

高土石坝地震响应特性振动台模型试验与数值模拟

通过大型振动台模型试验,研究了不同幅值、不同频率和不同持时的地震动作用下高土石坝的地震响应特性,分析了高土石坝的地震破坏模式和破坏机理,并采用有限差分程序结合模型试验进行了动力数值模拟。研究结果表明:加速度响应沿坝高存在明显的顶部放大效应;坝坡加速度响应相对于同高程坝体内部呈现表层放大效应;当输入地震波的卓越频率与坝体自振频率接近时,坝体加速度响应更为强烈;坝体地震永久变形需要一定的时间累积,地震动持时对永久变形有较大影响。在振动台模型试验中,坝体破坏首先从坝顶部开始,破坏模式主要表现为坝顶部堆石松动、滚落、坍塌,甚至局部浅层滑动,其主要原因是加速度响应在坝顶部和坝坡表层存在放大效应,以及坝顶堆石围压低、抗剪强度低三个因素的叠加作用,因此,坝顶部是高土石坝抗震设计的关键部位,研究结果可为高土石坝的抗震设计提供参考。     

高土石坝震害与抗震措施评述

目前,我国西部地区正建或拟建一大批高土石坝,这些高坝都位于地震高烈度区,做好抗震设计非常重要。本文总结了地震荷载作用下土石坝常见的几种破坏形式,包括地震永久变形、滑坡失稳、液化、防渗体破坏、次生破坏;针对这些破坏形式,总结了地震高烈度区高土石坝的抗震措施,包括预留超高、坡脚压重、坝顶加固、抗液化措施、防渗体处理等;提出了现阶段高土石坝抗震的计算方法和抗震措施存在的缺点和不足,并对我国今后的高土石坝抗震稳定研究提出了建议。     

库水位变化对库岸边坡稳定性影响研究

水库、河流等水位的变化对土石坝及边坡的稳定性有着重要的影响。水位上升时,边坡浸水部分的土体由于浸泡作用导致抗剪强度下降,从而可能诱发边坡失稳;水位下降时,由于坡体内孔隙水来不及排出而使坡体水位高于库水位,使潜在滑动面的抗滑能力降低,也可能诱发边坡失稳。分析了库水位变化引起库岸边坡失稳的原因及破坏形式,并以某水电工程库岸边坡作为工程实例,研究探讨该边坡在开挖前与开挖后水库水位变化过程中的稳定性。结果发现,库岸边坡在库水位上升过程中其稳定性有降低的趋势,而在库水位下降过程中其稳定性有增加的趋势。     

芦山地震建筑震害统计分析

芦山地震后,中国住房与城乡建设部和中国地震局联合组织成立专家组,对雅安市重要的公共建筑及部分民居开展了应急评估工作,对574栋应急评估建筑的震害进行了统计分析。总结分析了砖木结构、砌体结构和框架结构的震害特征,得到了不同年代建筑的破坏比及各类结构在不同烈度下的破坏比和中小学建筑破坏比。分析表明:经过抗震设计的房屋的抗震性能明显优于非抗震设计房屋;钢筋混凝土框架结构的抗震性能优于砌体结构,进而优于砖木结构。中小学房屋的抗震性能较好,优于建筑平均水平;农村自建老旧房屋是抗震薄弱环节。采用隔振技术的建筑具有较好的抗震性能。     

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。     

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。     

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。     

土石坝震损机理及震害影响因素研究

汶川8.0级地震造成主震区四川省境内1997座水库的坝体、溢洪道、输水管、管理房等水利设施不同程度的损毁,不仅无法实现水利功能,而且面临洪水威胁.汶川地震中土石坝典型震害包括裂缝、滑坡、渗漏以及坝体沉陷等.在调查主震区土石坝地震损毁特点的基础上,分析了均质土坝、面板堆石坝、心墙坝等坝型主要震害产生的原因,阐述了影响土石坝震害程度的诸多因素及其作用方式,控制性因素主要有外部因素如场地类别、地震动参数,坝体内部因素如坝料特性、坝型及坝高、坝坡坡率等.     

《汶川地震中小型水库震害与数据库》书评北大核心CSCD

2008年5·12汶川8.0级特大地震,不但造成了巨大的人员及财产损失,而且对地震区的基础设施造成了极大的破坏,国际社会对此次地震给予了极大的关注。     

《汶川地震中小型水库震害与数据库》一书的评价

<正>2008年汶川地震期间,陈国兴教授与景立平研究员作为国家汶川地震科学考察队成员,深入地震灾区,行程一万余公里,对成都、都江堰、德阳、绵阳、广元等市及其下辖区、县开展了水库震害科学考察,详细收集了四川全省重灾区各区市县近300余座具有高危险情及更严重的水库震害和应急除险的第一手资料。历时6年时间,编撰了《汶川地震中小型水库震害与数据库》专著。全书包括5章,第1章简要介绍了汶川地震概况,以及地震波及的全国八省、直辖市震损水库的基本信息;第2章系统总结了四川省水库的主要震害类型     

多层次模糊评判的土石坝安全综合评价研究

基于模糊数学理论和层次分析法，从土石坝所具有的自然属性、社会属性和经济属性出发，充分考虑影响土石坝安全运行的各种因素或指标，给出了土石坝安全性态评价指标、评价原理和方法以及安全指标综合权重矩阵的概念和相应求解方法。经实际工程检测分析表明：采用多层次模糊评判理论进行土石坝安全综合评价是合理、可行的。