狭窄库区滑坡涌浪特征分析及工程影响模型试验研究

为研究狭窄库区不同位置、体积滑坡涌浪对浪高及工程安全的影响,特以羊曲水电站库区H1滑坡体和1#变形体为例,建立1∶200的水工物理模型,研究失稳物质在体积100万、200万及500万m³时产生的库区涌浪特征,进一步分析不同工况涌浪对特大桥及坝体稳定性的影响。结果表明：库区滑坡涌浪波类型为线性波,滑坡发生地和建筑物前的首浪高度均和失稳物质体积成正比;滑坡位置对工程的危害不一定和距离成反比,还和滑坡所处的水域条件相关;H1滑坡体或者1#变形体失稳产生的涌浪对特大桥无影响,但H1滑坡体体积大于200万m³或1#变形体体积大于500万m³时,会在溢洪道处漫坝。研究结果可为羊曲水电站库区滑坡涌浪灾害预防及应急调控措施制定提供参考。     

基于应力分析的黄土层内滑坡地震失稳机制

针对黄土高原地区黄土层内地震滑坡灾害易发多发和破坏性强的特点,选取三处典型滑坡进行考察,得出了此类滑坡的失稳破坏特征。进一步结合斜坡不同部位土体的受力特点和剪切破坏形式,将地震作用以应力形式引入,分析得到了该类滑坡发生时不同部位土体的剪切破坏形式及应力状态变化下剪应力的变化规律。从而基于应力分析给出了具有坡顶土体首先发生小主应力减小主导的拉张型剪切破坏,坡面土体随后发生大主应力增加主导的压剪型剪切破坏,黄土震陷降低滑面摩擦阻力加速滑体滑移特点的黄土层内滑坡地震失稳机制,进而针对此类滑坡地震失稳机制提出了相应的加固及防护措施。     

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.     

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。     

三峡库区三门洞滑坡潜在涌浪风险研究

三峡库区三门洞滑坡总体积为548万m~3,属大型滑坡,一旦滑移破坏,所产生的涌浪将威胁青干河航运安全。在现场调查及长期监测数据的基础上,对滑坡的变形破坏机理进行了分析;通过工程类比法、质点能量法及公式法得到了滑坡的失稳运动特征,采用基于水波动力理论的FAST数值模拟软件对三门洞滑坡的涌浪风险进行了计算分析。结果表明,滑坡目前处于等速变形阶段,属于欠稳定状态,在降雨或水库周期性蓄水等诱发因素的影响下,滑坡存在大规模滑移的可能性。计算可知,滑坡的最大滑动速度可达4.51m/s,产生的最大涌浪高度为21.0m,对岸最大爬高为25m。此外,借鉴海啸预警划分方法,对滑坡区域进行了危险预警区域的划分。     

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。     

卡拉水电站田三滑坡体失稳机理及涌浪计算

结合雅砻江卡拉水电站田三滑坡体工程地质条件,对滑坡变形及涌浪的影响进行深入分析.在总结国内外滑坡涌浪预警实践经验的基础上,研究滑坡运动的过程,对比分析了速度大小、涌浪过程的变化规律.研究表明,在滑坡涌浪的入水初速度及库水深度一定的前提下,田三滑坡体具有初始涌浪高、爬坡高的特点,特别是在库水水位下降时,更要加强监测和预报...     

地震作用下西安耶柿村滑坡稳定性模拟评价

地震是造成边坡失稳的最主要因素,尤其是强震往往会造成大量的滑坡发生,放大地震灾害造成的人员伤亡和财产损失。本文选取耶柿村滑坡为典型案例,研究其在汶川地震对其演化的影响,并针对不同地震烈度情况,研究其稳定性情况,为该滑坡风险评价和防控提供参考。结果表明:随着地震动峰值加速度的增大边坡稳定性逐渐降低,安全系数最大降低幅度可达50%。耶柿村滑坡仅在大震作用下稳定性不高,会发生失稳,中震作用下稳定性较低,表层堆积体可能会发生了局部失稳,小震作用下稳定性较高。尤其是在加速度峰值为0.12g的地震动荷载作用下,该滑坡最大水平位移为10.1 cm,水平应力与剪应变均变化明显,都有增大趋势,水平总应力最大值出现在基覆界面处,在该震动作用下,该滑坡具有整体失稳的可能性,提出了该滑坡防控对策。     

宁夏海原8.5级地震诱发黄土滑坡的变形破坏特征及发育机理

海原地震是我国黄土地区影响深远的大震,其诱发的黄土滑坡不计其数.对海原地震中黄土滑坡密集发育的西吉、海原、固原地区开展调研工作,研究强震作用下黄土滑坡的基本特征、破坏类型,以及该地区黄土地震滑坡密集发育的成因机理.西-海-固地区黄土地震滑坡具有集中发育、扎堆群发的分布规律,且易发生在坡高较低、坡度较缓、山梁单薄、地貌破碎的斜坡地带,并具有方向性和运动液化的特点;考虑黄土特殊的结构特征及动力特性,黄土地震滑坡的破坏类型可分为振动软化——剪切破坏、振动液化——流动破坏、振动崩塌破坏及震后蠕变破坏四种;西吉县西南部黄土地震滑坡密集发育是因为该区处于海原地震地壳破裂带的几何投影中心,并受该区岩土分布特、地貌特征,以及所遭受地震波频谱特征控制.     

汶川"5·12"地震公路灾害分析和防治对策

"5·12"汶川8.0级特大地震中,震区公路及其设施设备遭到了极为严重的破坏,公路受损里程累计53 295 km.通过灾后现场调查资料对震区高山峡谷地带的公路破坏特征进行了剖析和归纳.将地震灾害破坏模式划分为两种:一种是与地震同步发生的地震波对公路结构本身造成的直接破坏模式,主要有公路的路面、桥梁、隧道结构本身的变形和破坏;另一种是地震诱发诸如崩塌、滑坡、泥石流、塌陷等次生灾害对公路的间接破坏作用.通过对两种破坏作用的分析,从6个方面提出了对震区高山峡谷地带的公路抗震防灾对策建议.     

汶川地震扰动区小流域滑坡泥石流风险区划

地震扰动区小流域地质灾害(滑坡、崩塌、泥石流)风险区划研究主要涉及两方面的问题:1地震扰动区小流域滑坡泥石流与一般地区的滑坡泥石流有什么差异?2这种特定环境的滑坡泥石流风险区划与一般地区风险区划有什么不同?根据这两个关键命题讨论了汶川地震灾区都江堰白沙河小流域滑坡泥石流风险区划问题,认为在地震扰动区的一个独立地貌单元小流域中,滑坡泥石流比非地震区小流域的分布数量更多,范围更广,规模更大。尤其在后期降雨条件下发生频率更高,潜在危险性更高。所以在危险度区划阶段必须结合地震因子,评价与地震动因素的相关性,突出地震动的破坏作用。易损度区划阶段应该考虑承载体的抗震因子。风险区划模型与一般地区模型基本一致,而差别在危险度区划阶段结合了地震因素的影响。     

多滑动面滑坡变形破坏机理的振动台试验研究

以玉树机场路0#滑坡群第七块堆积滑坡为试验原型,采用4·14玉树地震时收集的地震波为试验的基本动荷载,通过大型振动台试验,研究不同方向分别先后加载时,多滑动面滑坡的渐进性破坏特征。结果表明:多滑动面坡体对地震波峰值加速度的放大效应基本上沿高程的增大,放大效应越明显;地震作用下,多滑动面滑坡的变形破坏发育于坡体浅层滑面,逐渐向坡体深层滑面发展,最终破坏变形是沿坡面浅层部位的滑动破坏;与单滑动面滑坡在地震破坏效应不同的是:多滑动面滑坡在坡体局部出现滑移变形时,不一定引起整体滑移,坡体的变形主要体现出了以浅层滑动面为依附面的坡面变形,并向坡体深层滑面不断牵引的破坏特征。该试验成果较好地揭示了多滑动面堆积滑坡的变形破坏机理,可为多滑动面堆积滑坡的治理提供设计参考。     

地震作用下锚固滑坡动力响应研究

为研究地震作用下锚固滑坡的动力响应,开展大型振动台模型试验,以汶川波、El Centro波以及不同频率的正弦波为输入波,研究在逐级增大加载强度条件下锚固滑坡的动力特性、加速度响应及地震动参数对加速度响应的影响等动态响应特征。结果表明:①地震作用下,锚固滑坡的破坏形式主要为框架之外素土部分上部的张拉破坏和坡底的剪切破坏。②锚固滑坡对输入地震波具有放大作用,且沿坡高方向向上,PGA放大系数呈递增趋势。③不同类型的地震波作用时,由于其频谱特性的差异,锚固滑坡的加速度响应不同。低强度地震波作用时,输入波的频率越接近锚固体的自振频率,坡面加速度放大效应越强;高强度地震波作用时,输入波的频率越低,坡面加速度放大效应越强;低频波作用时,加载强度越大,坡面加速度放大效应越强;高频波作用时,加载强度越大,坡面加速度放大效应越弱。研究结果对锚固滑坡的抗震设计具有一定的参考意义。     

面板砂砾石坝异常渗流及破坏机制探讨

利用非饱和土渗流理论,对沟后面板砂砾石坝进行了三维渗流场分析.通过渗流计算表明:渗注场受面板纵向缝止水失效的影响不大,仅仅呈现垂直人渗的特征.面板顶部与防浪墙接缝止水失效单独作用时仅能饱和坝体顶部小范围土体.面板在一定范围与坝体脱开、坝体填料渗流性质各向异性、库水位漫过防浪墙底板,这些异常情况的组合导致了坝体渗透破坏.异常状态渗流发生时,坝体顶部区域饱和,而坝体中部仍存在非饱和区,坝体下部饱和区相应点处孔隙水压力值则无明显提高.     

陈家大院滑坡稳定性评价及其涌浪预测

陈家大院滑坡位于重庆市鲤鱼塘水库库首区,距离大坝仅约1km,其稳定性及其可能失稳产生的涌浪对枢纽工程的危害可能较大。利用岩土工程专业计算软件FLAC-3D对陈家大院滑坡在各种不同运行工况条件下的应力场、塑性区及稳定安全系数进行了计算和评价;对美国土木工程协会推荐的涌浪计算方法进行了改进,采用推荐法及其改进方法分别对陈家大院滑坡可能产生的涌浪进行了计算和预测。计算结果表明:1)滑坡稳定最不利工况为水库450m正常蓄水位,其稳定安全系数为1.10,滑坡处于基本稳定状态;2)大坝处滑坡可能失稳产生的涌浪最大高度为4.32m,对大坝不会构成威胁。该结论为大坝的施工和安全运行提供了理论依据。     

水库库岸滑坡涌浪灾害分析与计算

大型高速水库库岸滑坡产生巨大的涌浪,不仅能冲毁水工建筑物、堵塞河道,更重要的是随着涌浪的传播和叠加,有可能造成溃坝等严重水库失事事故.随着三峡大坝的建成和运营,以及西南水电建设的大力发展,大型库岸滑坡灾害的评价、分析及预测成为意义重大的研究课题,涌浪灾害即是其中之一.     

基于IDA的重力坝三维系统抗震性能研究

为了研究在地震作用下混凝土重力坝的整体抗震性能,以我国西南地区200 m级的光照混凝土重力坝为例,建立了整体大坝的坝体-库水-地基系统三维有限元模型,基于增量动力分析法对该模型进行了地震响应分析及地震易损性分析。根据整体大坝模型的增量动力分析计算结果,分别提取了坝顶和底孔的位移进行IDA曲线、分位曲线以及地震易损性曲线的绘制。结果表明地震波的PGA在0. 2 g以下时,坝体出现破坏的概率很低; PGA为0. 3 g以下时,可满足坝体基本功能保障;PGA在0. 6 g以下时,能满足坝体基本安全保证。     

云南省丽江大地震及其诱发的崩塌滑坡灾害特征

１９９６年２月３日，云南省丽江县城以北４０ｋｍ发生７级强烈地震，这次地震在约１２０００ｋｍ２范围内诱发了至少４２０处中小型崩塌和３０处大中型滑坡，造成房屋倒塌、桥梁毁坏和公路堵塞。调查研究得出以下结论：（１）地震触发的崩塌滑坡分布在Ⅵ度区内，主要集中在主震震中东南部，接近表层构造断裂带和余震活动范围内；（２）崩塌主要发生在高陡斜坡的峡谷地带，滑坡多为复活型，部分为同发型和滞后型滑坡；（３）地形是控制崩塌滑坡分布位置的主导因素，崩塌多发生于大于６０度斜坡中上部，滑坡发育于中缓斜坡（２５°～４５°）；（４）滑坡影响区如遇充足的降雨可能进一步变形破坏，大量地裂隙孕育着新的崩塌滑坡，潜在危险性大。     

强震作用下岩体破坏深度及对隧道围岩压力的影响

5·12地震后,震区岩体受到了不同程度的破坏,产生了大量松动岩体,对新建隧道围岩压力产生了较大的影响。为研究地震力对岩体的破坏深度以及震裂松散岩体对隧道围岩压力的影响,基于波动理论和摩尔库伦准则,分析了地震力对岩体破坏的极限深度,推导出解析公式,并通过波速测试结果对震裂松散岩体的松动深度进行了探讨,最后就松散岩体对隧道围岩压力的影响进行了理论分析。研究结果表明:1地震力对岩体破坏有一极限深度,隧道埋深越浅,岩体越易产生破坏;2岩体破坏极限深度与岩体力学参数及地震水平震动速度有关,汶川地震震区岩体的极限破坏深度最大达112m;3汶川地震震后,不同松动程度的岩体分别占破坏岩体深度的20%、30%和50%;4震裂松散岩体对围岩竖向松动压力有较大影响,主要原因为震裂松散体的存在,改变了震后岩体的深浅埋分界深度,在震后松散岩体中修建隧道应按等效埋深来确定深浅埋分界深度。     

考虑随机腐蚀的多龄期埋地钢管地震响应规律∗

埋地管线作为城市水、气等的重要传输载体,对城市正常功能的运行发挥着不可或缺的作用,由于土壤环境腐蚀的影响,在突发地震作用下极易发生破坏,造成环境污染及资源的浪费。基于随机腐蚀过程,针对多龄期埋地钢管的地震响应规律展开了系统深入的研究:考虑埋地管线腐蚀发生的随机性,建立了基于齐次马尔可夫过程的随机腐蚀发生模型;考虑不同腐蚀环境的影响,建立了酸性环境下的全面腐蚀模型与近中性及碱性环境下的局部腐蚀模型;基于钢材标准试件的加速腐蚀模拟及拉伸破坏试验,建立了考虑随机腐蚀作用的钢材力学性能退化模型及埋地钢管的时变本构模型;采用有限元软件ANSYS进行非线性动力时程分析,揭示了不同土壤环境下多龄期埋地钢管的地震响应规律,为埋地钢管的震前加固及震后破坏评价提供理论依据。