云南蒋家沟黏性泥石流输沙的涨落特征

间歇性阵流是山区小流域发生的黏性泥石流活动的基本形式,其输沙特性表现出一定的间歇性和涨落特性,其涨落可达均值的2~4个数量级。利用Hurst指数分析了蒋家沟近50年的数千阵泥石流观测资料,发现间歇性阵流的流量、径流量、输沙量序列的Hurst指数均大于0.5,说明序列具有一定程度的长程关联性。同时,对比阵流序列与洪峰序列,发现泥石流阵流的长程关联性强于洪峰序列。另一方面,输沙量的累积百分比均满足统一的指数分布形式:P(S)=CS~(-μ)exp(-S/S_c),其中μ越大意味着序列中输沙量较小的阵次越多;S_c表示的是阵流输沙的涨落情况,即S_c越大,阵流输沙的涨落越大。     

泰宁县芦蓭坑沟“5.8”特大泥石流成因和特性分析

通过对2016年5月8日泰宁芦蓭坑沟泥石流灾害的现场调查,分析了芦蓭坑沟泥石流形成的物源、地形和水源条件,采用现场调查与模型计算相结合的方法分析了泥石流灾害的特征与形成演化过程。分析结果表明:本次泥石流为低频黏性暴雨型沟谷泥石流,沟口处泥石流流速达到11.7 m/s,泥石流流量达到721.7 m~3/s;极端雷暴雨是本次泥石流的激发因素,沟道复杂的地形地貌特征和丰富的松散坡积物为泥石流提供了演化条件;沟道内多处卡口和大石块堵塞放大了本次泥石流的规模和速度,沿途固体物质补给使泥石流容重逐步增大。通过分析芦蓭坑沟泥石流形成与演化特征,为类似低频泥石流灾害形成与演化提供一定的理论与技术支撑。     

基于Matlab的BP神经网络在泥石流危险性评价中的应用

由于泥石流孕育环境、成灾条件及其诱发因素等的随机性、不确定性和模糊性,决定了泥石流是一种非常复杂的非线性系统。人工神经网络因其具有较强的自组织性、自适应性和自学习能力等优势,更适合于解决非线性问题。本文基于Matlab程序建立了区域泥石流危险性评价的BP神经网络模型,并将该模型应用于凉山州德昌县22个乡镇的区域泥石流危险性评价中,取得了良好的应用效果,评价预测的准确率高达95%。该方法不仅解决了泥石流危险度评价因子和评价等级之间的复杂非线性关系,而且过程简单,结果不受人为因素的影响,是一种具有应用价值、有效的泥石流危险性评价方法。     

切向荷载下弹塑性材料的微观位移特性

Fujimoto(2000)研究了受切向荷载作用的微凸体在完全弹性接触或完全塑性接触条件下的微观位移特性。而实际大多数微凸体在法向荷载作用下,因材料的弹塑性性质导致其接触是很难达到完全弹性接触或完全塑性状态的。因此,如何解决切向荷载作用下处于弹塑性接触状态的微凸体的微观位移特性就显得非常重要。作者以Fujimoto模型为基础,结合Cattaneo和Mindlin理论,研究了切向荷载作用下处于弹塑性接触状态微凸体的摩擦力-微观位移关系,并给出了一个计算实例,显示该文理论模型的合理性。     

高切坡超前支护桩作用机制研究

超前支护桩能在边坡开挖前对危险性高切坡进行超前加固,可以有效地降低边坡开挖施工期间的破坏,是边坡工程的新思路.为了对高切坡超前支护桩的作用机制有更清楚的认识,为超前支护桩的设计提供理论支持,采用有限差分软件FLAC3D,分析了超前支护桩与高切坡相互作用中超前支护桩上土压力的大小、分布特点及其影响因素,并与其它理论计算的结果进行比较分析.研究结果表明,FLAC3D的计算结果比较合理,施加在超前支护桩上的土压力荷载与坡体岩土性质和支护桩的相对刚度有关,大致呈梯形分布.     

初始渗流场对渣土场边坡降雨入渗特征及其稳定性的影响

渣土场是容纳弃土和弃渣的主要场所,由于堆填材料和压实方法的差异性,研究初始渗流场对计算渣土场边坡的降雨入渗特征及其稳定性的影响具有现实意义。以深圳市部九窝渣土场边坡为研究对象,运用非饱和渗流原理和非饱和土强度理论建立数值计算模型,设计了不同初始渗流条件和不同降雨强度的计算方案,揭示了渣土场边坡在降雨作用下的渗流特征及其安全系数变化规律。结果表明：初始渗流场和降雨强度对渣土场边坡的降雨入渗特征和稳定性影响显著;竖直方向流速峰值和孔隙水压力上升速率与初始基质吸力呈正相关关系;当降雨强度为3.5 mm/h,监测点1在初始基质吸力为-25、-50、-75 kPa时达到饱和的时间分别为10.9、20.2、25.5 h;竖直方向流速、体积含水率上升速度和孔隙水压力上升速率与降雨强度呈正相关关系;在初始基质吸力为-25 kPa和降雨强度为3.5 mm/h时,渣土场边坡安全系数下降明显,需要采取必要的工程措施。     

基于损伤理论的颗粒材料接触摩擦特性研究

颗粒材料的接触摩擦特性非常复杂.将颗粒材料法向非弹性接触看成是一种接触损伤,根据连续损伤理论,在引入合理假设的基础上,定义了颗粒材料的接触损伤变量,建立了相应的损伤演化方程,结合Lemaitre等效应变假设,研究了颗粒接触损伤对颗粒体材料接触摩擦特性的影响.结果表明,颗粒接触损伤模型能较好地预测颗粒材料法向压力-接触变形特性;考虑接触损伤后,接触面上的法向应力分布更为平缓,接触面积增大,并能较好地预测颗粒材料切向微观位移特性.     

黏性泥石流残留层的床面减阻研究综述

黏性泥石流运动理论的核心问题在于确定黏性泥石流运动阻力和流速。但由于其运动的复杂、流态的多样,导致了阻力准确计算的困难,也制约了泥石流运动流速和流量公式的建立和推广应用。关于黏性泥石流的运动阻力问题,目前多聚焦于泥石流固液间相互作用的内部阻力关系,鲜见对于其床面阻力的研究。介绍了黏性泥石流的典型运动过程—"铺床",描述了铺床过程形成的残留层导致床面减阻现象,概述了目前国内外各泥石流运动模型对泥石流阻力的研究,并总结了残留层导致减阻的可能原因和目前多采用的床面阻力计算方法。认为残留层导致的复杂减阻效应,是黏性泥石流运动尤其是高速运动研究中不可忽视的一部分,但目前各类模型和水力学经验公式都无法概化黏性泥石流运动床面的阻力变化。鉴于此,提出了未来可开展的工作:(1)认知"铺床"导致的残留层的形成和发展过程;(2)探讨残留层床面减阻机制;(3)研究残留层床面阻力计算。     

基于AE的空间数据批量插值方法

为得到样本空间内连续的栅格数据,以ANUDEM插值算法为基础,基于ArcGIS Engine组件进行二次开发,实现一种空间数据的批量插值方法。对样本空间内的离散测量数据进行检索,重新组织数据格式并进行批量插值操作,将结果以图形化的形式显示。在云南蒋家沟流域水文计算系统中的应用结果表明,利用该方法可得到大批量可信度较高的流域雨量分布数据。     

阵性泥石流泥位过程线的Euler-Lagrange分析

自然界中的泥石流往往表现为多阵次的间歇来流.云南蒋家沟实测的阵性流泥位过程线接近于幂函数,与通常认为的线性函数存在较大误差.本文基于阵性流泥位过程线在Euler坐标和Lagrange坐标下两种形状的转换关系,得到充分发展阵性流的泥位与历时、断面平均流速与泥位之间呈幂律关系,而且两者的幂律指数相关.从实测数据的拟合结果得到前者的幂律指数n约为-0.6417,由此推出后者的指数接近于2.56.最后根据幂律流体的断面流速公式,讨论了泥石流流变指数与n的关系.这为泥石流的流速计算和流变性质等的研究提供了一种全新的方法.