偏转型滑坡滑动与堆积影响因素研究

高速远程滑坡不仅具有运动机理复杂、危害大、发生突然等特点,而且滑坡在运动中经历了斜坡加速、坡脚碰撞、偏转持速效应、减速堆积的过程。通过室内滑坡模型试验,研究了岩土体类型、偏转角和下垫面对高速远程滑坡运动特征的影响。试验结果表明:滑坡体的运动距离受控于岩土体类型,随着偏转角的增大,滑坡运动距离减小,最大堆积厚度增加,同时偏转角对滑坡体有明显的颗粒筛分现象。下垫面摩擦类型对滑坡运动参数具有明显的作用,影响滑坡体最终的堆积形态。试验结果为深入研究滑坡运动速度、运动距离及堆积形态提供了重要的参考依据。     

偏转角度和颗粒级配对碎屑流前缘运动的影响

为了研究碎屑流的运动物性,通过室内模型试验研究了不同偏转角度和颗粒级配对碎屑流运动参数的影响。研究结果表明:在偏转作用下,相同颗粒级配的碎屑流前缘速度的减小比例和能量的消耗随偏转角度的增大而增大;持速阶段的平均速度、运动距离及减速阶段的初始速度、运动距离均随偏转角度的增大呈抛物线变化特征;偏转角θ为20°时各运动参数指标最大;相同偏转角度下,岩土体的中值粒径越小,碎屑流的前缘物质受到的阻止效应越明显,持速阶段的平均速度、运动距离越小;减速阶段的运动距离与初始速度和底部摩擦效应有关。最后,提出了偏转作用下碎屑流的能量线模型。     

H-M黏结接触模型在某大型岩质滑坡预测中的应用

为了探究大型岩质滑坡在运动过程中的各项特性,提出采用Hertz-Mindlin黏结接触模型模拟岩石颗粒间的相互作用,并将其用于预测某大型岩质滑坡的滑动过程,结果表明:根据滑坡运动速度分布规律,可将岩质滑坡运动过程划分为坡体失稳、加速滑动和减速堆积3个阶段;在边坡失稳阶段,滑坡体整体运动速度小,局部岩体发生坍塌掉落,这是发生大规模滑坡的前兆,应引起重视;滑坡体前部和中部运动速度大,最终堆积到河谷内,而后部坡体滑动受阻,大部分岩体堆积在上部峡谷内部,是发生二次滑坡和泥石流的物源;随着滑坡的运动,岩体结构破坏逐渐增加,岩体贯穿性裂缝出现在失稳阶段。根据滑坡的堆积特征,发现小岩块位于上游,大岩块位于下游,滑坡体往下游运动的距离更远,说明滑坡对下游影响更大。根据以上计算成果,认为将Hertz-Mindlin黏结接触模型用于岩质滑坡的模拟预测是合理的。     

李家湾滑坡岩土体参数反算分析

滑坡岩、土体材料参数取值的准确性直接影响着滑坡稳定性分析及工程设计的准确性。本文通过对李家湾滑坡进行岩土体参数的反算,并结合工程实际分析,最后得到合理的李家湾滑坡岩土体参数。结果表明:通过地质勘察的岩土体材料参数不适用于滑坡整体,需进一步修正;通过参数反算能够确定出较为合理的岩土体参数且相比于地质勘察参数较高。     

推移式滑坡模型试验推力加载方法的研究

滑坡物理模型试验过程中采用的加载方式常与所模拟的滑坡原型相关,为了准确模拟推移式滑坡的变形破坏过程,采取在模型坡体后缘施加推力的方式进行加载。为验证该方法的可行性,以简化的刚性滑块为例,将推力加载方法与模型试验中常用的倾斜模型加载方法进行对比分析。结果表明推力加载方法与倾斜模型加载方法相同,均可连续地改变安全系数。为研究整个坡体在后缘施加推力后其坡体内部的应力应变场与推移式滑坡的相似性,分别进行了数值模拟试验与滑坡物理模型试验。试验结果表明,滑坡体随着坡体后缘推力的增大,其剪切破坏逐渐由后缘向前缘发展,直至剪切面贯通发生滑动失稳,其变形破坏特征与推移式滑坡特征基本吻合,验证了后缘施加推力的方法模拟推移式滑坡变形破坏过程的可行性。     

滑坡体变形运动的多层次监测研究

滑坡的失稳是一个渐变到突变的过程,破坏前会有一些预兆,捕捉这些信息并及时发现问题、采取处理措施是滑坡监测的主要目的。对小浪底某滑坡进行综合监测研究,在滑坡的关键位置设置25个地表变形监测点和3个深部变形监测点,所有监测点组成多层次综合监测系统,进行监测研究。分析监测数据可知:该滑坡体地质结构大致分为前部滑塌体、中后部滑移体和后缘拉裂体。坡体的力学性质分区大致为崩坡积物、碎裂岩体、裂隙、基岩,由此分析了滑坡体表面及深部变形的趋势和影响因素。     

基于FLAC-2D的蓄水过程某涉水滑坡体变形趋势研究

滑坡灾害的发生往往与水密切相关,水位上升可造成土体饱和度增加,抗剪强度降低,最终导致坡体稳定性降低。为了定量研究蓄水过程中滑坡体的应力应变特性,以某库岸滑坡体为研究对象,采用FLAC-2D软件计算蓄水过程中该滑坡体的水平向变形及剪应变增量分布。结果表明:(1)在蓄水前期,滑坡体发生变形的区域主要位于滑坡前部,剪应变增量区主要分布在滑坡体前缘土体与基岩交界面处;(2)在蓄水中后期,滑坡发生变形的区域主要位于中前部位,后部趋于稳定,剪应变增量主要分布区转移至滑坡体中后部,但滑坡体前缘深部未贯通,滑坡体安全系数约为1.1;(3)强度折减法确定的滑坡体极限破坏面与现场勘探钻孔确定的滑裂面基本一致。研究成果可为后期滑坡体治理措施的制定提供参考。     

缓倾角滑坡变形破坏机制与影响因素分析——以吉林抚松县滑坡为例

在东北平原存在一种滑坡,具有岩层倾角较缓,软硬岩体互层,后缘存在裂隙,裂隙内充填有水,通常形成多级拉裂缝的特点。以抚松县抚生村滑坡为例,对该类型滑坡进行研究。通过现场调查和数值模拟分析其变形破坏特征和成因机制并采用灰度理论对影响滑坡稳定性的因素进行敏感性分析。结果表明:滑坡区前缘临空条件较好,软弱岩层是控制滑坡稳定性的主控结构面;滑带岩土体参数、降雨强度、后缘裂隙充填水高度等因素为控制此类滑坡稳定性的主要因素;使用灰度理论对形成因素敏感性进行分析,最后得出内摩擦角与初始裂隙充水高度对滑坡敏感性较高。     

库岸滑坡稳定性物理模拟研究

库水位升降与降雨是库岸滑坡发生的主要诱因。以三峡库区塘角村2号滑坡为例,在室内建立了滑坡地质力学模型。试验结果表明:水库水位升降对滑坡前缘涉水部分影响较大,对中部和后缘影响较小;降雨对滑坡前缘、中部、后缘影响相对显著,主要表现在土压力及孔隙水压力与降雨过程呈现同步并略滞后于降雨的特征;降雨及库水位变化联合作用下,前缘变形破坏最大,前缘部分的变形破坏牵引中部发生变形。     

滑坡弹性模量位移反分析及其应用

岩土体的弹性模量是岩土工程设计和施工中的重要参数,一般不易通过实验获取.以三峡库区某滑坡为例,结合实地调查资料,分析了滑坡变形特点,得出滑坡后缘主要为沉降变形,而中部、前缘主要以纵向变形为主的结论.基于正交设计和神经网络的位移反分析方法,既能科学地选取多介质滑坡反演参数,又能较好地模拟边坡岩体位移与力学参数之间的非线性关系,为弹性模量的反算和滑坡空间位移计算提供了一定依据.     

复合型滑坡推力计算方法研究

复合型滑坡是推移式和牵引式的组合,既有牵引式滑坡的特点又有推移式滑坡的性质,通过对复合型滑坡形成机理的研究,揭示了复合型滑坡具有前部牵引—后部加载—中部滑带剪断贯通—最终整体滑移失稳的变形破坏模式,对应地将复合型滑坡分为3个区前缘启动区(牵引作用)、中间主滑区、后缘启动区(加载作用)。针对不同区的破坏形式和受力特点,以及不同区之间的相互作用过程,建立了准确合理的地质力学计算模型,对不同区推力进行详细的计算推导。在推力计算过程中,复合型滑坡推力计算具有区段针对性,前缘启动区和后缘启动区需要考虑与中间主滑区之间的相互作用,而中间主滑区的稳定性是对整个滑坡起主导作用,在计算推力时,既要考虑前缘启动区阻滑段的缺失又要考虑后缘启动区的加载效应。以典型复合型滑坡为例,通过计算充分说明此推力计算方法的合理性,为复合型滑坡防治工程设计提供计算方法。     

岩屑组成对高位滑坡-碎屑流运动特性影响离散元模拟研究

采用三维颗粒离散元模拟方法,对4种由不同粒径碎屑颗粒组成的岩屑滑坡运动过程进行全程数值模拟,研究了碎屑粒径组成对于岩石碎屑滑坡的运动特性影响。结果表明:碎屑颗粒粒径组成对岩石碎屑滑坡的运动总时间和达到速度最大值的时刻没有影响;物源碎屑粒径的组成对滑坡运动速度、破坏力和滑动距离影响大。粒径组成越不均匀,滑坡运动速度和破坏力越大,滑动距离也越远;碎屑流物源前缘部分是滑坡-碎屑流灾害影响范围大小的控制性因素。成果可为岩石碎屑滑坡灾害的预测和评估提供参考。     

串马滑坡稳定性的有限元分析

对串马滑坡工程地质条件、滑坡形成机理及影响其稳定性等众多因素的分析,重点就前缘砖厂过度开采对滑坡的影响进行了稳定性数值模拟分析。形象、直观、准确的分析了过度开挖年限对滑坡后缘居民区稳定性的影响。通过计算得出,在设计有效年限内(15 a～25 a内)砖厂的过度开挖不影响滑坡的整体稳定性,且在控制砖厂年开挖量的前提下,针对滑坡后缘(次级滑体1#)而提出了截排水与重力式抗滑挡墙相结合的治理措施。分析结果对有效防治该滑坡地质灾害的发生、确保人民群众的生命财产安全具有重大的指导作用。     

高速远程滑坡加速运动过程能量消耗评判研究

滑坡运动过程中的能量消耗决定了高速远程滑坡碎屑流的最大运动速度和致灾强度,但由于地形地貌、地质条件的复杂性,能量耗散的定量计算存在较大的难度。选取斜坡坡度、斜坡偏转角、岩性、下垫面覆盖物类型、运动路径、横断面形态作为影响滑坡碎屑流运动过程中能量耗散的主要因素。通过详细分析各类因素的耗能机理,运用改进型层次分析法（IAHP）确定因素权重,利用模糊综合评判法（FCE）得出了滑坡运动过程中的能量耗散等级。以某典型高速远程滑坡为例,建立了滑坡运动过程能量耗散分析评判模型。相关结论可为潜在的高位远程滑坡致灾强度和致灾区域研究提供参考。     

Effect of head swing motion on hydrodynamic performance of fishlike robot propulsion

This paper studies the effect of the head swing motion on the fishlike robot swimming performance numerically.Two critical parameters are employed in describing the kinematics of the head swing: the leading edge amplitude of the head and the trailing edge amplitude of the head.Three-dimensional Navier-Stokes equations are used to compute the viscous flow over the robot.The user-defined functions and the dynamic mesh technology are used to simulate the fishlike swimming with the head swing motion.The results reveal that it is of great benefit for the fish to improve the thrust and also the propulsive efficiency by increasing the two amplitudes properly.Superior hydrodynamic performance can be achieved at the leading edge amplitudes of 0.05L( L is the fish length) and the trailing edge amplitudes of 0.08 L.The unsteady flow fields clearly indicate the evolution process of the flow structures along the swimming fish.Thrust-indicative flow structures with two pairs of pressure cores in a uniform mode are generated in the superior performance case with an appropriate head swing,rather than with one pair of pressure cores in the case of no head swing.The findings suggest that the swimming biological device design may improve its hydrodynamic performance through the head swing motion.     

一种改进的滑坡涌浪动力学模型

滑坡涌浪是库区最常见的自然灾害之一,为了对库区滑坡涌浪的灾害范围进行更加准确、高效的模拟,基于Sassa滑坡运动模型、COMCOT海啸模型及其开源有限差分程序、流体力学建立了流动性滑坡涌浪动力学模型。为了使模型能更好地反映滑坡涌浪的实际运动,模型考虑了滑坡涌浪的强烈耦合作用力、波浪破碎等因素对滑坡涌浪运动的影响,并通过龚家方滑坡涌浪案例验证了模型的有效性。模拟结果表明:①模拟得到滑坡的运动过程、堆积体形态、涌浪的产生、传播、爬坡与野外观测情况基本吻合;②由于岸边波能集聚,涌浪的岸边爬坡波高比河道内的波高更高;③爬坡波高在沿程递减的同时也存在波动,这与观测点的具体地形条件有关。由于模拟结果与野外观测情况相符,因此可将该模型应用于类流体滑坡涌浪的模拟,该模型的模拟结果可为类流体滑坡涌浪灾害防治工作提供参考依据。     

高速潜水轴流泵大流量工况的空化特性

为了研究大流量工况下高速潜水轴流泵的空化特性,基于ANSYS CFX软件,选取Zwart、Kunz以及Schnerr-Sauer 3种空化模型进行大流量工况下高速潜水轴流泵外特性和泵内空化流动特性数值模拟。结果表明:大流量工况下Schnerr-Sauer空化模型预测的外特性变化趋势与试验值最为吻合,相较于另两种空化模型,Schnerr-Sauer空化模型模拟的叶片背面空泡体积分数较高;空化严重区域主要出现在叶片背面进口附近以及叶顶,同一空化数下,流量越大,叶片空化状况越严重;叶片载荷分布由叶片进口边到出口边呈先增大后减小的趋势;各流量下空泡首先出现在叶片背面进口前缘位置,随着空化数的减小,空泡体积分数沿着主流方向朝叶片后缘不断增大直至空泡占据整个叶片背面;叶片背面处的三角形云状空化尾缘空穴极不稳定,随着叶轮旋转,尾缘处空泡微团逐渐脱落,朝着相邻叶片不断移动,对相邻叶片的工作面产生侵蚀破坏,导致叶片载荷发生变化,对轴流泵水力性能产生影响。     

库水与降雨对凉水井滑坡变形及稳定性的影响

三峡库区内大量的涉水库岸边坡,其稳定性不仅受库水涨落的影响,而且还受到库区降雨的影响。为了分析凉水井滑坡在库水下降及降雨联合作用下的变形与稳定性响应规律,利用Geostudio有限元软件分析了8种不同工况下凉水井滑坡的变形特征与稳定性演化规律,定义并获取了滑坡各处的降雨响应因子与联合响应因子。变形结果表明,滑坡前缘变形主要受库水下降控制,而后缘变形则受控于降雨;库水降雨联合作用时滑坡表现出牵引式的运动特征,且在滑坡中后部出现了一个变形响应“迟钝”的区域。稳定性分析表明,滑坡稳定性主要受库水下降控制,其稳定系数随下降速度的增加而降低。但当库水下降速度大于0.6 m/d时,随着库水下降速度增加滑坡稳定系数的降幅逐渐减小,库水下降速度大于1.0 m/d时,库水下降速度的增加对稳定性影响较小,其稳定性对50年一遇的暴雨更加敏感。     

滑坡-碎屑流冲切铲刮效应的颗粒离散元模拟

滑坡-碎屑流运动沿程冲切铲刮作用对滑坡运动性态(如速度、体积、物质组成等)具有重要影响,如何更好的进行模拟是滑坡动力过程分析的重要技术难题。在室内滑坡-碎屑流物理模型试验的基础上,采用三维颗粒流程序(PFC3D)对滑坡-碎屑流运动过程中对松散基底物质的冲切铲刮效应进行数值模拟,重点分析滑坡方量和滑落高度、基底厚度和强度以及地形坡度等因素的影响。结果表明:随着滑坡方量与滑落高度的增大,铲刮能量增加、铲刮作用时间延长,从而增强了铲刮效应;基底厚度的减小与地形坡度的增加均会引起基底物质稳定性降低,从而在同等条件下更易于被冲切铲刮;颗粒离散元方法是滑坡运动模拟分析的一种有效手段,模拟结果对于更好的理解滑坡运动冲切铲刮效应具有重要意义。     

西南某水电站库区古滑坡堵江成因 及变形破坏机理研究

通过现场调查,结合边坡的地形地貌、坡体结构、变形破坏和江岸纹泥沉积特征,分析认为滑坡在变形破坏后高速下滑,撞击对岸山体并堰塞堵江,在经历长期的河湖相沉积后逐渐溢流溃决,部分滑体分别残留于左、右岸山坡上。根据恢复的原始地形,通过刚体极限平衡分析可知滑坡为地震诱发,为了进一步研究滑坡堵江成因和变形破坏机理,运用离散元数值软件进行模拟分析。研究表明天然状态下坡体浅表部沿层面和缓倾坡外优势结构面产生卸荷拉裂,地震作用使坡体内部层面拉裂并沿缓倾坡外优势结构面剪断破坏,其破坏堵江过程可概括为前缘剪切变形、后缘震动拉裂→滑面贯通、高速下滑→铲刮河床、刨蚀对岸山体→前缘受阻隆起、后缘坐落下滑、中部堰塞堵江→震后停积自稳,坡体具有明显的动力放大效应。