块体理论在地下水封石洞油库围岩稳定性的分析与应用

选址在围岩条件较好的地下水封石洞油库工程,围岩失稳情况以洞壁局部块体失稳为主。为了分析洞室局部块体失稳的可能性,通过现场调查,按照块体理论,首先找寻可能形成的块体,然后确定块体的滑移方式,最后利用现场调查的各项参数计算块体稳定性系数,评价块体的稳定性。按照该理论,利用Unwedge程序进行分析计算,部分计算不稳定块体方量与实际块体塌落方量相比,计算值偏小,这主要为该程序计算的块体为关键块体。总之,分析结果与实际情况基本相符。     

地下厂房洞室块体识别与稳定分析

块体失稳在岩土工程中是一种常见的破坏形式,直接影响到地下结构的安全。在关键块体理论基础上,引入单元重构与聚合建模方法,自编程序实现关键块体的识别与定位,采用刚体极限平衡法计算块体安全系数评价块体稳定性。某水电工程地下厂房在无支护条件与系统支护条件下的块体分布及安全稳定性分析结果表明,厂区存在较多不稳定块体,对工程安全有一定危害;采用系统锚固支护措施后,关键块体的安全系数均有所提高。     

波浪对库岸防护块体大小的影响研究

水库蓄水后,岸坡在波浪、水流的冲蚀作用下被淘刷、磨蚀、搬运而发生变形坍塌。与无波浪作用下的坡面防护结构相比,有波浪作用下的防护结构还受到破波冲击力、水流回落引起的渗透反力等动水作用力。通过防护块体在有、无波浪作用力情况下的稳定性对比,来分析波浪对防护结构稳定的影响情况,确定防护块体大小并提出防护措施和建议。     

锦屏一级水电站猴子崖边坡三维非连续变形数值模拟

利用5m等高线建立真实的三维地质模型,对锦屏一级水电站右岸下游河道猴子崖边坡进行了三维非连续变形数值模拟,计算比较了在天然状态和泄洪雾化雨作用下坡体内及结构面上的应力、变形及塑性区分布情况,分析了边坡可能的滑动趋势及滑动范围。计算结果表明,猴子崖边坡在天然状态下即具有较明显的块体失稳范围,其范围与前期地质判断基本一致。在泄洪雾化雨作用下,坡体应力场逐渐恶化,块体失稳边界形成,通过对位移场的判断,可进一步明确失稳块体的范围。结构面和坡体节理方向塑性区有较大扩展,块体具有明显的失稳下滑趋势,需要对该部分岩体加强支护,做好防排水措施。     

过水堆石围堰下游边坡护坡铅丝笼稳定性研究

本文从护坡块体的一般运动方程出发,研究堆石过水围堰护坡铅丝笼的稳定性,从理论上解决护坡块体的失稳方式,从而使失稳方式的假定更接近工程实际。文中第一次提出护坡铅丝笼“绝对稳定”和“准稳定”概念,并通过研究过水围堰护坡铅丝笼稳定和失稳的运动过程,确定出绝对稳定条件和准稳定条件。经分析后认为,工程实践中过水围堰护坡块体的稳定一般为准稳定,工程设计均应采用准稳定设计;护坡铅丝笼的稳定,不仅对铅丝笼厚度提出要求,而且应对铅丝笼长度、笼间间隙等有严格要求。本文导出的公式也适用于混凝土面板块体等护坡的计算,并编制有通用程序。     

沿直立堤外侧波高分布

直立堤在波浪作用下,由于入射波,反射波与散射波迭加,在堤前形成短峰波,使堤外侧波浪力分布不均匀,从而引起灾害。现行《港口工程技术规范》对此未作规定。本文参照Sommerfeld绕射理论,导得沿直立堤外侧规则波的干涉波高与入射波高之比的简化公式,给出干涉波高极大值及其发生的位置。结合随机波理论分析,用光易谱、会战谱计算了沿直立堤的不规则波波高分布。计算表明,不规则波沿堤波高分布较规则波高分布均匀,工程设计如采用规则波计算沿堤波高分布,必须考虑散射波的影响才较为安全。     

基于离散元的滑塌式危岩体失稳机理研究

为了研究滑塌式危岩体在地震动作用下的响应规律和失稳机理。以大渡河双江口水电站２７＃ 危岩体为例,利用离散单元法对滑塌式危岩体在地震作用下的动力破坏情况进行数值模拟。结果表明: 滑塌式危岩体在地震荷载作用下发生破坏后,失稳块体的运动主要分为三个阶段:启动准备阶段、加速 下滑阶段、滞留稳定阶段。结论揭示了地震作用下块体以滑动为主,滚动为辅的失稳规律,为危岩防灾 减灾提供参考和借鉴。     

杜洛斯块体强度问题的探讨

本文通过室内模型试验,测得在波浪作用下杜洛斯块体在两种受力条件(安放形式)下所承受的波压力,通过分析计算,求得其肢杆和腰肢两断面处所承受的弯应力,以素混凝土的抗拉强度作为衡量标准,分析其在肢杆和腰肢两断面处发生开裂的可能性,得到杜洛斯块体的开裂与否和其受力条件或安放形式关系甚大,如安放不当使共处在最坏的受力条件下,则当杜洛斯块体的单块重量大于4.774吨(或波高大于5.36米)时,块体就有发生开裂的可能,如果安放妥当,则当杜洛斯块体的单块重量要大于198.2吨(或波高大于18.56米)时,块体才有发生开裂的可能。     

不同类型滑坡涌浪波爬坡的实验研究

该文采用二维水槽实验对不同类型滑坡涌浪波的爬坡特性进行了研究，对涌浪波的类型、对不同类型涌浪波波速与水深和波长等关系进行了分析。并分析了不同类型涌浪波爬坡破碎情况及判别方法，对不同类型涌浪波的爬坡高度与已有经验公式进行了对比，对公式的精度及适用范围进行了分析。结果表明：滑坡涌浪波首波表现出不同的波浪类型，主要为浅水波至中等水深波范围，其中耗散涌波为强非线性波，其波速大于孤立波波速；非线性过渡波波速接近于孤立波波速；弱非线性震荡波波速接近于线性波理论波速。非线性过渡波和弱非线性震荡波可采用已有的破碎判别方法判别其爬坡破碎情况。但已有的爬高预测公式不能适用于所有类型滑坡涌浪波爬坡预测，特别是对于弱非线性震荡波，其预测精度均较低，对此未来需要进一步展开研究。     

断波及其在上荆江河段传播特性研究

三峡水库投入运行后,其下游荆江河段洪水传播特性发生了一系列变化,主要表现为洪水传播时间明显缩短。通过建立荆江河段水力学模型,对比分析不同类型洪水波的水力要素,模拟分析水库不同泄流条件时洪水波传播特性,揭示了水库调度对洪水波的影响规律。研究表明:洪水在荆江河段传播时间缩短的主要原因是洪水波波型的改变;当三峡水库下泄流量在较短时间内出现较大变化时,洪水波在荆江河段不同范围、不同程度地表现为断波特性;相同条件时,断波流量越大、维持时间越长,以断波特性向下游演进的距离越远,洪水传播时间缩短现象越明显。     

崩塌土流动化机理的实验研究

作者利用可调坡水槽进行了松散崩塌土与水流掺混并形成泥石流的实验，观测了崩塌土运动距离及泥石流的形成过程，建立了崩塌土流高比的计算公式。讨论了松散崩塌土流动化形成泥石流的临界条件，提出松散崩塌土在一定纵坡下形成泥石流的水流掺混机理。实验中发现了一定形状的块状崩塌土与饱和度较高的下垫层之间存在超载孔隙水压力，超载孔隙水压力减轻了块体自重达到减阻的作用。从而，可以解释块体在泥石流表面快速滑行的原因。     

岩石河床在冲击水流脉动压力作用下的解体破坏机理

考虑高坝下游岩石河床的裂隙结构特性,分析河床岩体解体破坏以及冲坑形成的物理机理。根据经验公式和理论推导给出动态河床上脉动压强的分布规律,基于河床逐层破坏假定,应用蒙特卡洛方法模拟生成基岩仿真一维裂隙网络,沿各网络裂隙线元建立一维瞬变流模型,对高坝下游冲击射流作用下非恒定脉动压力波在复杂裂隙网络内的传播过程进行数值模拟。应用孤立块体逐层自动追踪方法,分析裂隙岩体的解体破坏机理、孤立岩块的瞬时动力力学特性以及岩石河床的逐层破坏过程,提出岩块稳定性判据以及冲坑极限深度的评估方法。     

EFFECTS OF UNDERSCOUR DEPTH AND HORIZONTAL SPACING BETWEEN TWO BED PROTECTION BLOCKS ON STABILITY OF FRONTAL BLOCK

The stability of a river-bed protection block in a flood event is affected by underscouring of the block. The effects of block spacing on block stability were investigated in different underscour conditions. Three blocks were placed at the bottom in a flume, and the underscour depth of the frontal block and distance between the first and second blocks were changed. Drag and lift forces were measured directly in each experimental condition. Particle Image Velocimetry (PIV) was used to visualize the flow and eva- luate the streamline pattern. Pressure measurements around the block to understand the pressure distribution show that the pressure distribution on the rear and bottom surfaces of the block is significantly affected by changes in block spacing and underscour depth. The experimental results show that for the same underscour gap, lift, and drag coefficients decreased with increasing space between the two blocks. In addition, if the underscour gap is increased with the same horizontal spacing, the lift coefficient increases and drag coefficient decreases. These results demonstrate that wider spacing enhance stability of the frontal block in the underscour condition. Moreover, analysis of block stability with changing underscouring and horizontal spacing shows that bed protection blocks seem to have more stability when the gap between two bed protection blocks was equal to height of the blocks.     

岩质边坡稳定坡角影响因素及其确定方法

目前研究岩质高边坡稳定性的方法很多,但研究边坡开挖后稳定性及边坡坡角与结构面倾角的关系却较少,且多运用数值分析方法确定岩质高边坡的稳定性,很少用解析解的方法。基于块体的极限平衡理论,岩质高边坡发生整体破坏,其滑移面为顺层直面,推导出岩质高边坡受结构面控制的最小安全系数解析解。分析解析表达式中各个参数对确定影响边坡稳定性的敏感性因素,表明受结构面影响的岩质高边坡安全系数与岩体的黏聚力、内摩擦角成线性正比关系,与岩体重度、边坡高度和边坡坡角成反比,随着结构面倾角的增加而呈先减后增的趋势,据此得出在既定的安全系数下岩质高边坡稳定坡角的解析解,分析得出受结构面控制的岩质边坡稳定坡角与黏聚力、内摩擦角、边坡坡高和安全系数等的关系曲线。通过对已有工程实例的计算分析,比较理论公式和数值模拟计算结果的差异,证明理论公式可以应用于实际工程之中。     

涌潮作用下护滩块石起动研究

采用理论分析与试验研究相结合的方法，首先从理论上分析涌潮运动要素之间的关系，然后根据起动临界状态时的力学平衡条件，推导出涌潮作用下护滩块石稳定计算的结构公式。在公式中采用涌潮相对（滩地水深）高度表示其对护滩块石的动力作用，同时考虑了滩地水深对护滩块石稳定性的影响。在涌潮水槽试验中，进行了护滩块石在涌潮作用下的起动试验研究，验证了文中提出的块石稳定粒径计算公式的正确性，并根据试验结果率定了公式中的待定系数。     

Revisit submergence of ice blocks in front of ice cover–an experimental study

The present paper studies the stabilities of ice blocks in front of an ice cover based on experiments carried out in laboratory by using four types of ice blocks with different dimensions. The forces acting on the ice blocks in front of the ice cover are analyzed. The critical criteria for the entrainment of ice blocks in front of the ice cover are established by considering the drag force caused by the flowing water, the collision force, and the hydraulic pressure force. Formula for determining whether or not an ice block will be entrained under the ice cover is derived. All three dimensions of the ice block are considered in the proposed formula. The velocities calculated by using the developed formula are compared with those of calculated by other formulas proposed by other researchers, as well as the measured flow velocities for the entrainment of ice blocks in laboratory. The fitting values obtained by using the derived formula agree well with the experimental results.     

顶部铰接底部嵌固桩的稳定性分析

用能量法对顶部铰接、底部嵌固桩在顶部集中荷载和桩侧摩阻力作用下的竖向稳定性问题进行了研究，推导了求解失稳问题的计算公式，用数值方法求得了临界长细比的数值解，通过对数值解的分析，最后得到了简捷易用的桩的失稳临界长细比近似计算公式．     

坡顶局部荷载作用下非均质边坡稳定性上限法分析

当坡顶作用局部荷载时,潜在滑裂面可能不通过坡趾,而是在坡面上发生局部失稳破坏。针对黏聚力随深度线性变化的非均质边坡,引入黏聚力比例因子,推导了坡顶局部荷载作用下非均质边坡极限分析上限法相关计算公式,建立了安全系数与滑裂面起始角、终止角以及临界高度的关联函数,将理论公式转换为多元函数的极小值问题,并给出最优解。主要分析了比例因子和局部荷载对边坡稳定性的影响,结果表明:比例因子对安全系数和滑裂面临界高度影响显著;坡顶局部荷载主要控制着边坡的破坏范围,对边坡的安全系数同样有着一定的影响。     

临淮岗主坝开孔垂直联锁混凝土砌块护坡试验研究

临淮岗主坝护坡量大、工期紧,波要素远大于一般堤防工程,且坝基下有淤泥质土层,现浇混凝土护坡难以适应坝体沉降变形,砌石护坡石料开采困难,常规混凝土砌块护坡厚度较大。为解决主坝护坡存在的技术难题,临淮岗主坝护坡首次采用"无绳索开孔垂直联锁砌块",该砌块特别设计的开孔,有利减小波浪作用产生的浮托力,垂直联锁设计可实现砌块三维空间上相互咬合,增强整体性,减小护坡厚度。通过对荷兰Pilarczyk公式、Breteler公式及根据砌块护坡稳定性系列试验研究导出的计算公式几种计算方法进行研究比较,结合临淮岗主坝抗风浪模型试验,合理确定开孔垂直联锁混凝土砌块厚度,提出了砌块设计具体技术指标。     

侧向水流作用下均匀沙休止角变化的试验研究

散体沙动水休止角是表征沙丘、沙洲等散体沙堆积体稳定形态的重要特征参数,在岸坡稳定分析、坝前冲刷漏斗形态研究中有着广泛的应用。采用室内试验的方法研究了侧向水流作用下不同粒径天然均匀散体沙水下休止角的变化规律。结果表明:在水流流速超过泥沙颗粒起动流速后,天然散体沙水下休止角随流速增大而减小,且减小的速度随着流速的进一步增加而更加迅速;相同流速条件下,粗颗粒泥沙的水下休止角大于细颗粒,其对流速变化的敏感度也低于细颗粒。基于侧向水流边坡上泥沙颗粒的受力分析,引入相对流速概念,初步建立了侧向水流作用下均匀散体沙动水休止角计算公式及其简化形式。