基于简化Bishop积分法降雨滑坡失效概率模型研究

摘要：为了研究降雨对降雨型滑坡的影响,利用不同降雨重现期的前期有效降雨量,分析不同降雨入渗条件下的滑坡土体含水率的变化对土体抗剪强度参数和基质吸力的影响,基于简化Bishop积分法和响应面法的基本原理,用积分法代替有限条分求和,考虑土体强度参数的变异性及降雨自身随机性,提出了一种新的降雨滑坡失效概率模型,定量评价不同降雨条件下的滑坡失效概率并采用该方法对某一实际滑坡进行研究分析。计算结果表明,随着降雨重现期与降雨天数的增加,滑坡的失效概率越高,但考虑降雨自身的概率时,滑坡的失效概率并不是随着降雨重现期的增加而增加,且考虑基质吸力所得的稳定系数略高,失效概率稍低。     

边坡工程中监测数据场三维云图实时动态可视化方法

实现监测物理量空间数据场的三维实时动态可视化表达,是边坡工程安全监测三维可视化在线分析的关键。空间数据场三维可视化最直观的表达形式是三维云图,其绘制方法包括面绘制和体绘制,而体绘制方法是实现三维数据场实时动态云图绘制的首选方法。鉴于X3D灵活的场景交互和丰富的三维几何造型节点,通过生成用于监测数据场三维云图显示的几何载体TEN模型,在提取监测点坐标并形成监测数据场的基础上,应用空间插值算法得到TEN网格节点的监测物理量数值,并按照特定颜色表映射到网格节点的颜色域值,提出基于X3D技术的空间数据场三维云图体绘制方法。以某水电站坝肩边坡和某水电站谷肩堆积体为例,应用该方法实现边坡和堆积体监测数据场三维分布云图的实时动态可视化显示,直观地揭示监测对象的变形趋势和可能的变形破坏模式,为该方法在水利水电和岩土工程的边坡及地下工程安全监测领域的应用提供参考。     

一种基于云图绘制的等高线生成方法

针对不规则三角网法在绘制等高线时仅在三边提取等高线控制点而出现控制点不足,从而导致绘制线形差的问题,提出了一种基于数据点高程云图对整个云图区域提取控制点的等高线绘制方法,首先利用OpenGL图形库提供的丰富的图形程序接口,根据距离最短和角度最大原理,建立数据点不规则三角网(TIN)模型;然后将数据点高程和颜色RGB值一一对应,实现数据点高程云图的生成;最后遍历数据点高程云图,按高程对应的颜色值提取等高线控制点,连接具有同一颜色值的控制点完成等高线图的绘制。实例应用结果表明,运用该法绘制等高线扩大了控制点的搜索范围,增加了等高线控制点的数量,使绘制的等高线图的线性较好,且与实际地形较符合。     

内掺微生物水工混凝土的早期强度和微观特征

混凝土裂缝的微生物自修复是近年来国内外研究的热点之一。为研究内掺矿化微生物对水工混凝土早期抗压强度和微观孔隙特征的影响,以科氏芽孢杆菌为矿化微生物,乳酸钙为营养物质,进行不同内掺微生物浓度的水工混凝土抗压试验,分析内掺微生物浓度对水工混凝土抗压强度的影响规律,通过氮吸附和扫描电镜分析测试,从微观角度研究内掺微生物对水工混凝土微孔结构及微观形貌的影响。试验结果表明：内掺微生物对水工混凝土抗压强度有明显改善,随着内掺微生物浓度的增大,混凝土抗压强度增幅呈先大后小的趋势,当微生物浓度为9.8×107 cells/cm3时,混凝土的抗压强度增幅最大,28 d抗压强度增加13.1%;微观测试发现,内掺微生物能有效提高水工混凝土胶凝材料浆体的均匀致密程度,改善了混凝土的内部结构,进而使内掺矿化微生物的水工混凝土抗压强度显著提高。     

内掺微生物水工混凝土的抗渗性能试验研究

有效改善水工混凝土防渗体的抗渗性能是提高其耐久性的关键。本文通过开展内掺科氏芽孢杆菌的水工混凝土抗渗试验,分析内掺不同浓度科氏芽孢杆菌对水工混凝土抗渗性能的影响规律;通过氮吸附试验,分析水工混凝土试样的微观孔隙特征,揭示内掺科氏芽孢杆菌对水工混凝土抗渗性能的影响机制。结果表明：内掺矿化微生物可显著提升水工混凝土的抗渗性能;随着内掺微生物浓度的增大,混凝土28 d水渗透性系数降幅呈先大后小的趋势,当内掺微生物浓度为9.8×10⁷ cells/mL时,混凝土的水渗透性系数降幅最大,28 d混凝土水渗透性系数减小了92%;氮吸附微观分析可知,混凝土内掺微生物可减少中大孔数量、细化孔隙,最可几孔径峰值降幅达47.65%,有效改善了混凝土内部的孔隙结构,降低了孔隙连通性,致使水工混凝土的抗渗性能有效提高。     

水工混凝土高低阻异常体的识别分辨率试验研究

水工混凝土内部缺陷的电阻率表现为局部高低阻异常,探究不同电极排列对高低阻区的识别分辨率是高密度电法无损检测的关键。通过高低阻相似材料模拟水工混凝土内部异常体,开展α、β、γ三种电极排列下不同高低阻异常体试件的识别分辨率试验研究。试验结果表明：高阻异常体试件中分辨率为α > β > γ,低阻异常体试件中分辨率为γ > β > α,高-低阻异常体试件中分辨率为β > α > γ,即探测孔洞、空腔为主的水工混凝土缺陷可优先选择α排列,探测渗漏区为主的水工混凝土缺陷可优先选择γ排列。若水工混凝土内部缺陷同时包含孔洞、空腔和渗漏区则可选择兼容性较好的β排列。以上研究成果可为高密度电法在水工混凝土无损检测中的应用提供技术支撑。     

基于积分法的均质边坡稳定性区间分析

为了考虑岩土体材料自身强度参数的随机性对边坡稳定性的影响,采用边坡稳定积分法代替传统条分法,避免了条分法中土条数目不同带来的计算误差,并利用区间分析理论,充分考虑岩土体抗剪强度参数的随机性,得出了土体参数在一定范围内变化情况下的区间安全系数表达式及浸水条件下边坡的区间安全系数表达式,并通过Matlab语言进行程序的编制。计算算例表明:常规方法求得的安全系数包含在此方法所求的区间范围内,体现了此方法对均质边坡的计算结果正确合理,得出的区间结果具有一定的实际工程意义。     

考虑块石随机空间分布的土石混合体边坡稳定性研究

为准确定量评价块石随机空间分布对土石混合体边坡稳定性的影响,分别采用随机块石模型和等效强度参数可靠度两种方式对土石混合体边坡稳定进行评价。首先,利用随机块石模型生成块石随机空间分布的土石混合体边坡,然后采用有限元强度折减法分析评价块石的随机分布对边坡稳定性的影响。与之同时,将随机分布的土石混合体等效为一定取值范围区间的均匀材料,结合响应面法对土石混合体边坡进行不确定性分析评价。研究结果表明:随机块石模型能直观反映因随机块石而引起塑性剪切带的"绕石""分流"现象,且空间分布的不同对其影响也不尽相同。而等效强度参数可靠度模型则有利于对土石混合体边坡的稳定性进行工程定量评价。     

水工混凝土裂缝的混合微生物自修复试验研究

水工混凝土侵蚀和开裂往往发生在水位波动的干湿交替区，将好氧与兼性厌氧菌混合制备微生物混凝土，可更好适应该区域在含氧量波动变化环境下的裂缝自修复。本文分别以好氧型巨大芽孢杆菌、兼性厌氧型巴氏芽孢杆菌的单一和混合微生物制备自修复剂，通过混凝土试样抗压强度、抗渗性能测试和裂缝修复量化指标分析，评估单一和混合微生物对水工混凝土力学性能和裂缝自修复效果的影响，获得好氧和兼性厌氧微生物的最佳混合比例，通过扫描电镜分析，揭示混合微生物对水工混凝土性能提升的微观机制。结果表明：内掺混合微生物的混凝土试样孔隙结构更加致密，巨大芽孢杆菌与巴氏芽孢杆菌以4:6的比例混合时矿化沉积效果最好，在好氧微生物呼吸作用和兼性厌氧微生物酶化作用协同影响下，混合微生物对水工混凝土力学性能、裂缝自修复效能的提升和改善效果更佳。