河岸崩塌与稳定分析

在总结了以往长江河道崩岸问题研究成果的基础上,分析了不同河型河道崩岸的特点及机理,提出了岸坡滑动的计算模式、稳定岸坡的坡降、河道崩岸的预测方法等,在抗滑稳定计算上考虑了河岸动水压力对河岸崩塌的作用;在河岸稳定性判定上,提出了用河道深泓距岸距离和水深确定当前河岸坡度,并与其当前稳定坡度相比较,来判定河岸是否稳定,对于长江中下游,粘土、亚粘土与细沙土夹层河岸的稳定坡度均缓于1∶3.0,各崩岸段深泓离岸距离与平均河宽之比一般为0.07～0.30.     

溪洛渡、向家坝水电站对长江中下游防洪作用分析

简述了溪洛渡、向家坝水电站的基本情况.针对长江中下游支流众多、洪水组成复杂的洪水特性,选取多种典型洪水进行长江中下游整体设计洪水的设计.阐述了三峡水库的防洪调度方式,并分析了溪洛渡、向家坝与三峡水库的联合调度方式,采用溪洛渡、向家坝与三峡水库联合调度和中下游江湖洪水演进数学模型,通过计算溪洛渡、向家坝水电站建成前后长江中下游遇不同频率洪水河道超额洪量的变化,分析溪洛渡、向家坝水电站对长江中下游的防洪作用.研究表明,三峡工程建成后,溪洛渡、向家坝水电站的建成将进一步减少长江中下游遇大洪水时的超额洪量,进一步改善长江中下游防洪形势.     

长江中下游枯水位与河床冲淤变化

根据大量实测水文泥沙资料,分析了包括下荆江裁弯、葛洲坝和三峡工程运用后长江中下游河道冲淤与枯水位及泥沙特性变化情况.研究结果表明,近50 a来长江中下游枯水位表现为宜昌至监利河段下降明显,城陵矶至螺山上升显著,汉口至大通略有上升.三峡水库运用后,长江中下游含沙量及输沙量下降明显,悬移质中值粒径大幅减小,枯水位降低.枯水位变化与河段河床演变以及河道的冲淤变化密切相关,由此带来的河岸崩塌、引水及航道等问题应引起重视.     

长江贵池河段河势变化及长沙洲护岸效果分析

文章根据贵池河段近期分流分沙比及河段汊道变化情况,分析了贵池河段近期河势变化趋势.受上游河势变化影响,长沙洲左缘中段岸坡崩塌后退,需实施整治工程.为解决近期长沙洲左缘崩岸问题,对崩岸段采取岸坡防护加固措施.工程实施后,历经多次洪水考验,护岸段近岸河床及岸坡相对稳定,护岸效果显著.     

基于BSTEM模型的二元结构河岸崩塌过程模拟

针对上荆江典型二元结构河岸的崩塌问题,综合考虑近岸水流冲刷作用与河岸土体组成及力学特性,采用BSTEM模型分析了上荆江不同时期的岸坡稳定性,并对二元结构河岸的崩塌过程进行了模拟.结果表明:枯水期和汛前涨水期河岸稳定性较高,为崩岸较弱阶段;洪水期和落水期河岸稳定性较低,并伴随持续崩塌,属崩岸强烈阶段.此外分析还表明坡脚冲刷和潜水位变化对河岸稳定性有重要影响,两者分别是引起洪水期和落水期崩岸强度较大的重要原因.最后在综合考虑坡脚冲刷、潜水位变化和崩塌后土体在坡脚堆积等因素基础上,模拟了2009-2010年荆34断面右侧河岸的崩塌过程,河岸崩塌总宽度与崩塌后岸坡形态等模拟结果与实测结果符合较好.因此在模拟上荆江二元结构河岸崩塌过程时,必须同时考虑坡脚冲刷、潜水位变化和坡脚堆积等因素的影响.     

三峡库区马家屋场后坪滑坡成因及稳定性分析

详细介绍了三峡库区马家屋场后坪滑坡体的特征,收集了大量软弱结构面资料,研究了各软 弱结构面的组合关系,运用优势面理论,合理解释了该滑坡体的成因。采用剩余推力法,对滑坡体在各 种不同工况下的稳定性作了科学分析,并对滑坡体在三峡水库蓄水以后的稳定性作了合理预测,结果表 明,滑坡体在目前状态下基本稳定,三峡水库蓄水以后,将对滑坡体稳定性产生较大影响,极有可能导致 滑坡体失稳。     

四川珙县Ms 5.4级地震斜坡地震动响应特征

四川珙县M_s 5.4级地震是长宁M_s 6.0级地震第三大余震,在震中区诱发了多处滑坡和崩塌,研究坡体不同部位地震动响应特征对地震地质灾害预测和防治意义重大。通过在距离震源近的斜坡不同位置布置监测点,获取地震动参数及相关变化规律,对研究区域的坡体进行稳定性分析和研究。结果表明:地震在南北向的放大效应大于东西向,覆盖层土体最大位移达到了7.42 mm,与地震时南北向晃动强烈吻合; 对比分析各个监测点的峰值加速度(PGA)、阿里亚斯(Arias)强度,覆盖层土体比高位基岩的放大效应显著; 基岩地震波以低频为主,卓越频率为2～5 Hz,随着高程的增加对高频的地震波有过滤作用,在山顶3^#监测点的阿里亚斯强度比山脚1^#监测点(参考点)放大数倍,地震动能量强; 通过该区域的抗震设计反应谱与监测反应谱对比分析,可以得出覆盖层土体和高位基岩地震动强烈,前者的宏观表现为覆盖层土体上老旧房屋毁坏严重,后者为高位基岩坡体滑坡和崩塌。     

长江河道崩岸预测模型的研究与应用

以来水来沙、水流主流位置变化及河道边界条件为输入向量,在对水沙作用强度和护岸工程对河道崩岸的作用进行定量化处理的同时,以河道崩岸为输出向量,研究建立了基于BP神经网络的河道崩岸预测模型.利用此模型对荆江石首弯道1965～2003年的崩岸情况进行了模拟和预测.计算结果表明,该模型能较准确地模拟和预测河道崩岸变化.该模型的建立为河道崩岸的预测预报提供了一个新途径.     

三峡工程运用后荆江河段平滩河槽形态调整特点

为确定三峡水库蓄水后荆江河段平滩河槽形态调整特点,提出基于河段尺度的平滩河槽形态参数的计算方法,计算上、下荆江段2002—2013年汛后河段平均的平滩河槽形态参数.结果表明:三峡工程运用后,坝下游河床冲刷加剧,个别河段河势变化剧烈,但总体河势仍基本稳定;尽管局部河段的崩岸现象较为突出,但河段平滩宽度总体变化不大,上、下荆江平均河宽分别为1 388及1 305m,而河段平滩水深平均增加1.6及1.0m,故荆江河段的平滩面积在持续增加.最后建立河段尺度的平滩河槽形态参数与前期5a平均的汛期水流冲刷强度之间的计算关系,用于预测该河段平滩河槽形态随水沙条件的变化趋势.     

降雨作用下土体细颗粒迁移特征及其对崩塌的影响

为了研究坡面土体崩塌的时空特征,进行了人工降雨水槽实验,在不同降雨强度下,观测了土体细颗粒的迁移、土体崩塌的时间序列和相应的孔隙水压力变化曲线,并对崩塌体、迁移土体和渗流浆体进行序列取样。实验结束后进行了土体颗粒分析,并结合标度分布参数,对比了坡面相同位置不同深度实验前后颗粒级配的变化,从随机性的角度分析了土体颗分参数与强度之间的关系。结果表明：在降雨作用下,坡体中的细颗粒会发生迁移,使土体结构发生改变。细颗粒在某一位置集聚,引起孔隙水压力增大;在水力梯度较大和细颗粒容易积聚的区域,更容易发生坡面崩塌破坏;坡脚处流出的细颗粒波动越大,坡面崩塌现象越明显;土体的剪切强度和内摩擦角随细颗粒含量的增大而减小;坡面土体颗粒的空间分布决定了土体强度的空间分布,坡面土体剪切强度和内摩擦角均具有Weibull随机分布特征,最终导致坡面土体的崩塌在时间和空间上呈现随机性。     

河南三门峡库区塌岸成因分析

黄河三门峡水库库岸受水库蓄水、库岸地质等条件的影响，高岸坍塌严重。塌岸破坏主要取决于水力作用、波浪冲击、水的浸泡、水位升降、河势变化等。采用柔性材料的防冲过程、防浪工程及控导工程可控制塌岸。     

主开关单相不能灭弧对发变组的影响

针对2005年上半年温州燃机发电有限公司220 kV主变开关在发变组解列过程中发生单相拉弧,造成发变组非全相运行的事件,分析了发变组的运行状态变化及其对发变组主设备造成的影响,介绍了主开关不能灭弧的事故处理及相应的防范措施.     

若尔盖泥炭型弯曲河流的崩岸机理研究

弯曲河流凹岸在近岸水流淘刷作用下发生崩岸是河湾横向迁移的直接动力。基于2011-2015年野外调查发现,黄河源的若尔盖盆地发育众多的弯曲河流,其河岸上部为泥炭层,下部粉沙层,可称为泥炭型弯曲河流。通过野外测量和粉沙层淘刷过程的分析,以及崩岸临界力矩平衡分析,从机理上研究了泥炭型弯曲河流的横向淘刷速率与崩岸机制,推导了泥炭型弯道的粉沙层横向淘刷速率的表达式,提出了确定淘刷系数的方法,获得了泥炭块的临界崩岸宽度公式,其计算值与实测值较相近。     

地震作用下金沙江某跨江桥梁岩质岸坡动力响应分析

由于地震波的随机性及地质构造的复杂性,导致岩质边坡的地震响应特征变得十分复杂。以金沙江地区某跨江桥梁岩质岸坡为例,采用有限元方法研究了地震波在岩质边坡内的传播特征,分析了不同类型结构面对边坡动力响应特征的影响;采用振动台模型试验验证了数值计算结果,探究了边坡的动力变形演化规律及其破坏机制。研究结果表明：软弱结构面对岩质边坡的波传播特征影响较大,在波传播过程中结构面使坡内出现局部的放大效应,相同条件下边坡的动力放大效应为：块状边坡>顺层边坡>反倾边坡。边坡高程、坡表微地貌及结构面对边坡的动力放大效应具有较大的影响,边坡动力放大系数随高程增加而增加,坡表微地貌变化使平台区域出现局部放大现象,块状边坡中放大效应主要集中于最上层顺向结构面以上的表层坡体。地震作用下块状边坡的动力放大效应随激震强度的增加而增加,边坡动力变形演化过程主要包括弹性变形、塑性变形和滑动破坏3个阶段。软弱结构面对块状边坡的地震破坏模式具有控制性作用,最上层顺向结构面为潜在滑面,其地震破坏模式为拉裂-滑移-倾覆式破坏。     

含相关非正态变量边坡可靠度分析的子集模拟方法

提出了分析含相关非正态变量高维小失效概率可靠度问题的子集模拟方法,采用Nataf变换方法成功地解决了输入变量相关时子集模拟方法样本点的模拟问题.编写了基于MATLAB语言的计算程序SUBSETREL,并以岩质边坡稳定可靠度问题为例证明了所提方法的有效性.结果表明:该子集模拟方法能够有效地分析含相关非正态变量高维小失效概率的边坡可靠度问题.子集模拟方法的计算精度和蒙特卡洛模拟方法相当,计算效率远远高于传统的蒙特卡洛模拟方法.此外,该方法在分析含有复杂的隐式及非线性功能函数的边坡可靠度问题方面体现出明显的优越性.研究成果极大地拓展了子集模拟方法在边坡可靠度分析中的应用.     

Development of slope mass rating system using K-means and fuzzy c-means clustering algorithms

Classification systems such as Slope Mass Rating(SMR) are currently being used to undertake slope stability analysis. In SMR classification system, data is allocated to certain classes based on linguistic and experience-based criteria. In order to eliminate linguistic criteria resulted from experience-based judgments and account for uncertainties in determining class boundaries developed by SMR system,the system classification results were corrected using two clustering algorithms, namely K-means and fuzzy c-means(FCM), for the ratings obtained via continuous and discrete functions. By applying clustering algorithms in SMR classification system, no in-advance experience-based judgment was made on the number of extracted classes in this system, and it was only after all steps of the clustering algorithms were accomplished that new classification scheme was proposed for SMR system under different failure modes based on the ratings obtained via continuous and discrete functions. The results of this study showed that, engineers can achieve more reliable and objective evaluations over slope stability by using SMR system based on the ratings calculated via continuous and discrete functions.     

Rapid and robust slope failure appraisal using aerial photogrammetry and 3D slope stability models

Slope failures are an inevitable aspect of economic pit slope designs in the mining industry. Large open pit guidelines and industry standards accept up to 30% of benches in open pits to collapse provided that they are controlled and that no personnel are at risk. Rigorous ground control measures including real time monitoring systems at TARP(trigger-action-response-plan) protocols are widely utilized to prevent personnel from being exposed to slope failure risks. Technology and computing capability are rapidly evolving. Aerial photogrammetry techniques using UAV(unmanned aerial vehicle) enable geotechnical engineers and engineering geologists to work faster and more safely by removing themselves from potential line-of-fire near unstable slopes. Slope stability modelling software using limit equilibrium(LE) and finite element(FE) methods in three dimensions(3D) is also becoming more accessible, user-friendly and faster to operate. These key components enable geotechnical engineers to undertake site investigations,develop geotechnical models and assess slope stability faster and in more detail with less exposure to fall of ground hazards in the field. This paper describes the rapid and robust process utilized at BHP Limited for appraising a slope failure at an iron ore mine site in the Pilbara region of Western Australia using a combination of UAV photogrammetry and 3D slope stability models in less than a shift(i.e. less than 12 h).     

薄层水流冲刷条件下斜坡土体的临界起动

斜坡土体侵蚀是丘陵地区和水库岸坡普遍存在的灾害现象,其主要动力因素是降雨或者波浪上爬产生的薄层水流对土体产生的冲刷剪切作用。为探索水流冲刷作用下的斜坡土体临界起动条件,采用自主研发的冲刷起动试验装置,开展斜坡土体的冲刷起动试验和理论研究。通过颗粒染色和高倍数电子显微等技术手段观测无黏性土颗粒的起动现象,确定了无黏性岸坡土体的起动模式与水流流速的相互关系;探索了不同干密度、不同黏粒含量及不同坡度与黏土斜坡临界起动流速的相互关系,土体的黏粒含量、干密度及坡度对黏性土体的起动流速影响较大,与干密度和土体坡度相比,黏粒含量对黏土斜坡的起动流速影响更为明显。验证了无黏性岸坡土体的临界起动方程,其中滚动起动流速方程具有较强的可靠性;基于黏土的起动模式构建了黏土斜坡的起动力学平衡方程,获得了黏土斜坡半经验半理论的起动流速方程,用试验结果求解了起动流速方程的相关参数,最终确定的起动流速公式与试验结果拟合度较好,同时验证了起动流速公式的可靠性。     

Prediction of recent bank retreat processes at typical sections in the Jingjiang Reach

The Jingjiang Reach is experiencing continuous channel degradation owing to operation of the Three Gorges Project(TGP)in2003.Significant retreat processes at composite riverbanks have occurred at local sites of this reach,which may influence the stability of the river regime and the effect of existing river training works.Therefore,bank retreat plays a key role in fluvial processes of the Jingjiang Reach,and it is necessary to predict the long-term processes of bank retreat at typical sections in the reach.In this study,various factors influencing bank retreat in the Jingjiang Reach are investigated,based on bank erosion processes at four sections and the corresponding flow and sediment conditions.It is discovered that fluvial erosion intensity is a dominant factor in controlling the processes of bank retreat in the reach,although other factors,such as bank soil properties,can also influence bank retreat.The bankfull width at a section with severe bank erosion since 2002 is defined as being equal to the sum of the bankfull width in 2002 and the accumulated bank retreat distance after 2002.The magnitude of the bankfull width can be expressed as an exponential function of the previous 5-year average fluvial erosion intensity during flood seasons.The accumulated distances of bank retreat at four sections over the period 2002–2012 are predicted using the proposed empirical relationships,with the calculated bank retreat processes agreeing well with observed data.