天山公路溜砂坡动力学特性及分形特征试验研究

溜砂坡动力学特性研究是寻求有效防治措施的关键。本文通过天山公路溜砂坡的动力学特性物理模拟试验,初步探索了其崩滑的动力学机制,发现溜砂坡堆积呈现分形结构,表明其堆积过程是一个典型的自组织临界过程,整个坡体是一个广延耗散动力学系统。试验中发现了一种新的崩滑动力学机制——滑塌式崩滑,其失稳过程中存在一个潜在的滑动面,坡体呈现整体失稳的特征,颗粒呈现类似冲洪积物互层现象的堆积特征。     

藏东南溜砂坡的发育特征与防治

溜砂坡灾害是我国西部山区一种常见的地质灾害,属于广义滑坡中一种特殊类型。我国西藏东南部的溜砂灾害十分发育,危害严重。典型的溜砂坡通常经历碎屑和砂粒的产生、溜动以及在坡脚堆积三个过程。在溜砂坡的形成过程中除重力作用外,发挥主导作用的是物理风化作用。同时,溜砂坡是特殊的环境条件下的产物,研究区溜砂坡多发生于6 000年BP以来,对应于中国石笋记录的季风区在早全新世以来降雨量的减小,是对全球气候变化的响应。溜砂坡可按其砂源形成模式、发育地貌部位与溜砂特征分为原生型溜砂坡和再生型溜砂坡两大类。其中原生型溜砂坡适宜采用避让与清除、排砂工程与拦砂工程等措施,而再生型溜砂坡则应采用砂源区控制工程、固砂工程及拦砂工程等措施。     

三维离散单元法在泥石流堆积研究中的应用

泥石流在河道汇流部的堆积会引起主河道河床和水流的改变。为了研究泥石流的堆积与输移规律，在对传统离散单元法(DEM)进行分析的基础上，提出了适用于计算泥石流运动的三维离散单元模型，并应用该模型计算了主河在无水(或弱水流)条件下，泥石流的堆积过程与堆积扇形态。在此基础上，提出了泥石流(采用离散单元法)与主河水流(用流体力学方法)交替计算的耦合模型，模型重点考虑了堆积体与水流交界面单元格中泥沙的沉积与输移，并按单元格中的流动状态和泥沙浓度来确定泥沙的沉积与输移。运用改进后的模型计算了无水和有水流作用下的两种堆积过程，其堆积体的纵向坡面变化、堆积扇的几何形态、泥沙浓度分布等，均得到了较详细的刻画。     

混凝土-堆石组合坝小型振动台模型试验研究北大核心CSCD

开展了一系列小型振动台混凝土-堆石组合坝(Concrete-rockfill Combination Dam,简称CRC坝)模型试验,利用常规图像标记法分析了组合坝下游堆石料坝坡在不同加速度峰值、频率和持时条件下的变形规律,并结合PIV(Particle Image Velocimetry)技术探讨和分析了其能否反映坝坡斜面的破坏过程。试验结果表明:CRC坝下游坝坡的堆石体颗粒的运动符合一般土石坝的振动破坏规律,CRC坝坝坡斜面的堆石体顺坡向位移随着输入加速度峰值、振动频率的增大而增大,随着振动持时的增大而相应增大、但增大到一定时刻便趋于稳定;PIV技术对于组合坝坝坡斜面内的振动破坏过程的监测是可行的,可以利用该技术测定坝坡变形直至破坏的完整过程,这也为后续组合坝大型振动台及类似试验的坝坡斜面破坏过程的监测提供了可行的手段。     

典型岩质顺层岸坡在库水位上升过程中的稳定系数变化特征

水库蓄水运行后,其岸坡水文地质条件较蓄水前发生较大的变化,对岸坡的稳定性造成不利影响,甚至可能引起岸坡失稳。在水库蓄水运行过程发生失稳的岩质滑坡中,岩质顺层岸坡的失稳破坏最为典型,例如意大利瓦依昂水库滑坡、我国湖南柘溪水库的塘岩光滑坡和三峡水库的千将坪滑坡。为了深入研究库水淹没深度对岩质顺层岸坡稳定性的影响,选取典型易滑岩质顺层岸坡为研究对象,建立岩质顺层岸坡概化模型,采用数学和力学理论推导方法,建立概化的岩质顺层岸坡稳定系数与库水淹没岸坡深度之间的数理关系。以千将坪岸坡为例,计算分析了该岸坡的稳定系数在库水位上升过程中的变化。结果表明,该岸坡稳定性系数随着库水淹没岸坡深度的增加而逐渐降低。该研究成果可为其他类似的岩质顺层岸坡在库水位上升过程中的稳定性评价提供参考。     

考虑抗剪强度参数劣化的水库岸坡稳定性分析

在水库正常运行过程中,库岸边坡岩土体物理力学特性不可避免的存在劣化的趋势,对应岸坡的整体稳定性也将逐渐降低。基于此,选取三峡库区典型岸坡,考虑水库运行过程中岸坡岩土体的劣化效应,对水库岸坡在降雨、库水位升降工况下的稳定性进行了计算分析。结果表明:(1)单纯考虑岸坡岩土体抗剪强度参数劣化时,当劣化比例达到30%左右时,岸坡达到临界破坏状态;(2)如果在抗剪强度参数劣化过程中考虑降雨作用,当劣化比例达到15%左右,在100 mm/d的极端暴雨情况下岸坡将达到临界破坏状态;(3)如果在抗剪强度参数劣化过程中考虑库水位上升或者下降作用,当劣化比例为15%~20%时,大于1 m/d的库水位升、降速率很可能导致岸坡达到临界破坏状态。因此,在岸坡地质灾害防治中,一方面,要考虑岸坡岩土体抗剪强度参数的实际劣化效应;另一方面,在水库运行过程中要合理的调整库水位运行调度方案。相关研究成果可为岸坡长期稳定分析评价提供较好参考。     

混凝土-堆石组合坝小型振动台模型试验研究

开展了一系列小型振动台混凝土-堆石组合坝(Concrete-rockfill Combination Dam,简称CRC坝)模型试验,利用常规图像标记法分析了组合坝下游堆石料坝坡在不同加速度峰值、频率和持时条件下的变形规律,并结合PIV(Particle Image Velocimetry)技术探讨和分析了其能否反映坝坡斜面的破坏过程。试验结果表明:CRC坝下游坝坡的堆石体颗粒的运动符合一般土石坝的振动破坏规律,CRC坝坝坡斜面的堆石体顺坡向位移随着输入加速度峰值、振动频率的增大而增大,随着振动持时的增大而相应增大、但增大到一定时刻便趋于稳定;PIV技术对于组合坝坝坡斜面内的振动破坏过程的监测是可行的,可以利用该技术测定坝坡变形直至破坏的完整过程,这也为后续组合坝大型振动台及类似试验的坝坡斜面破坏过程的监测提供了可行的手段。     

某水利枢纽工程泄洪排砂洞进口边坡稳定性监测分析

边坡的失稳破坏,都有一个从渐变到突变的发展过程,在破坏前会显示出一些即将破坏的征兆。通过安装精密的仪器对坡体的变形进行监测,则可能捕捉到破坏前坡体稳定性的异常信息,可以及时发现问题和采取措施进行处理。坡体的位移是观测的最主要、最直观的物理量;用应力观测检验坡体的支护效果,与变形监测对照分析还可验证监测成果的可靠性。某水利枢纽工程通过埋设3支多点位移计和2支锚索测力计,对裂隙发育、坡面破碎的泄洪排砂洞边坡施工过程中的变形进行了监测分析,监测成果表明泄洪排砂洞进口边坡目前是稳定的。     

三峡库区渝巴公路马道子滑坡岸段动态风险评价

水库区公路岸坡属大型线性工程,其灾害评价主要涉及沿线两侧一定宽度范围,总体呈线状或条带状;库水升降及降雨作用,可引起岸坡地下水位的波动,从而导致岸坡稳定性的变化,这一过程是一个动态变化过程;基于以上认识,以三峡库区渝巴公路马道子滑坡段为例,根据线性工程风险评价的特点,采用地下水浸润线简化求解公式,并按照滑坡动态稳定性的理念,对该公路岸坡段的动态风险进行了初步评价,并对治理必要性进行了分析,结果与实际相符。     

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。     

平面旋转坡体的变形与破坏

以往研究斜坡变形、破坏, 仅指平动坡体, 而对于坡体的平面旋转问题, 则研究甚少。本文根据坡体平面旋转变形破坏的典例, 讨论其变形、破坏的特点、关系与区别, 以及坡体变形、破坏阶段的判断     

加筋土边坡临界滑动场

在分析加筋土边坡稳定性时,将加筋材料的作用视为施加于滑面上的等效力,建立了满足力平衡的加筋土边坡安全系数的计算格式;将边坡临界滑动场数值模拟方法进行推广,提出了基于力平衡的加筋土边坡临界滑动场计算方法,可以得到形状任意的临界滑动面及边坡最小安全系数。通过算例,比较加筋前后临界滑动面和安全系数的变化,并探讨了加筋水平间距、强度、长度对加筋土边坡稳定性的影响。     

顺层滑坡的发育环境及分布特征

顺层坡是山区铁路、公路和水利水电工程建设中常见的一类斜坡，也是极易失稳滑动的一类斜坡，其稳定性及其影响因素一直是工程技术人员关心的问题。在现场勘测和调查的基础上，对涪陵市至酉阳县龙潭镇渝怀铁路沿线顺层滑坡的发育环境及其分布特征进行了系统的统计分析，结果表明：岩层中的软弱夹层、构造变动时形成的层间错动面及因河流切割而形成的有效临空面是顺层滑坡发育的基本条件；暴雨是斜坡滑动的重要诱发因素；滑坡发育程度随坡高的增大而增大，随岩层走向与斜坡临空面走向间夹角的增大而减小，同时具有凸形坡大于直线坡而直线坡大于凹形坡的规律。     

顺倾山体采空侧滑致灾的复合应力场研究

本文分析了地下采空情况后认为，山体采空侧动，软弱夹层为决定性条件；其变动范围、速率、规模与性质，与地下采空有关的复合应力场有关。经对观测资料分析、仿真模型试验与仿真数值模拟的对比研究，揭露了顺倾山体的“复合临空面”条件下，“复合变动”的“复合应力场”。     

基于局部强度阶梯折减法的边坡渐进破坏研究∗

通过强度折减法获取边坡的潜在滑裂带是目前数值计算广泛使用的方法,研究边坡滑裂带形成的渐进过程及坡体内部土体的应力状态具有重要的理论意义和工程价值。基于边坡破坏的渐进性思想,针对均质边坡提出了一种局部强度阶梯折减的方法。该方法以屈服接近度(YAI)作为判别土体是否存在破损区的评价标准,将局部破损区按不同破损次序分配予不同的折减系数,利用通用软件ABAQUS对局部坡体进行强度折减计算,研究边坡渐进变形过程,直至边坡发生整体破坏。计算结果表明,坡体内部初始破损区参与了潜在滑裂面的形成过程,对边坡后期渐进变形具有贡献;有效解决了传统强度折减法潜在滑裂面上折减区和非折减区边界处的塑性应变值的跳跃性问题,合理地演化了边坡的渐进失稳进程。     

平面滑动型涉水岩质滑坡速度计算模型研究

很多大水库有大量的库岸滑坡涉水,水阻力无疑是涉水滑坡运动速度的一个最重要影响因素.将水中运动块体迎水面所受的总阻力分为静水阻力和运动阻力两部分,基于块体水下运动阻力实验,分析了不同运动速度和不同涉水深度对水下运动块体迎水面所受到的水阻力的影响,确定了水下运动块体迎水面的水阻力计算模型;以平面滑动型涉水岩质滑坡为模型,分析了水下部分静水压力的计算模型,结合滑坡运动的动力学和运动学方程,提出了平面滑动型涉水岩质滑坡运动速度计算模型.     

黄土边坡动力响应分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立了某一黄土边坡三维模型,首先对其在地震作用下的动力响应规律进行了总结,然后探讨了地震动参数对黄土边坡动力响应的影响。结果表明:黄土边坡对地震波存在垂直放大和临空面放大作用;当输入地震波振幅或频率增加时,坡面监测点加速度放大系数随坡高增加呈"增加→衰减→增加"的三段形态;速度放大系数随坡高的增大而增大,并在坡顶达到最大值;位移放大系数随振幅和频率的增加而增加;地震持时对加速度、速度峰值的影响不大,但坡体位移随持时的增加而显著增加。强震作用下的最大剪应变增量区域的位置和形状表明,黄土边坡的破坏模式仍是沿着某一弧形潜在滑动面失稳破坏。研究结果有助于进一步揭示黄土边坡在地震作用下的失稳机制,为黄土地区边坡抗震设计与防灾减灾提供参考。     

陕西省的地震危险趋势估计

本文应用计算某一地震带(区)上地震复发周期的公式;T_m=m×10~(bm-a)以及灰色系统理论的动态模型对陕西地区进行了地震危险趋势估计。     

基岩面形状时堆积层滑坡复活的影响

堆积层滑坡沿基岩面再次滑动是一种常见的地质灾害。本文着重阐述了基岩面形状对堆积层滑坡剧滑后堆积特征、复活过程中的坡形重塑及其变形特征的影响。     

基于一种重塑性制样方法的节理黄土力学特性试验研究∗

黄土节理是控制黄土地基、边坡和地下工程破坏与稳定性的重要因素,探讨节理性黄土的破坏特性对于了解边坡后缘拉裂演化过程、滑动面的生成具有重要意义。针对原状节理性黄土室内试验试样制备困难的问题,考虑节理面低强度、弱胶结的特点,以一种接触面模拟材料为载体,结合重塑制样的方法,提出一种节理性黄土室内三轴试样的制样方法,通过重塑试样与原状试样的节理面抗拉强度对比分析,验证该方法的合理性和有效性。在此基础上,开展节理性黄土的无侧限抗压强度试验和三轴压缩试验,讨论节理性黄土试样的强度与破坏规律。研究结果表明:节理的存在对试样强度和破坏的影响与节理倾角和围压大小有关,表现为低围压和45°倾角时的低强度效应;"沿节理面滑动破坏"与"破裂面与节理面呈X型共轭剪切破坏"是无侧限和三轴条件下的含单条贯通型节理性试样的两种典型破坏模式;非贯通型节理性试样的抗压破坏主要为"破裂面与节理面贯通型破坏"与"破裂面与节理面非贯通型破坏"两种类型。