膨胀土滑坡和工程边坡新型防治技术研究

国家重点研发计划项目“膨胀土滑坡和工程边坡新型防治技术研究（2019YFC1509800）”基于蒙脱石表面的分形模型,根据等温吸附理论,揭示膨胀土的水力作用机理,建立了膨胀变形理论和广义有效应力理论,提出了裂隙性膨胀土的剪切强度理论;根据膨胀土边坡失稳特征,将膨胀土边坡失稳滑动分为浅层裂隙控制滑坡和深层结构面控制滑坡,针对两种膨胀土滑坡类型,提出了膨胀土边坡安全性评价方法;将膨胀土边坡防治技术分为三类：分“隔”技术、支“挡”技术和加“固”技术（简称“隔”、“挡”、“固”）。分“隔”技术包括非膨胀性黏土盖层、土工编织袋、加筋反包和防排水结构层,支“挡”技术主要为各类挡土墙,如桩板墙、土工编织袋挡墙等,加“固”技术主要包括抗滑桩、锚杆等;提出了土工编织袋、加筋反包和桩板墙防治技术的标准化设计方法,完成了土工编织袋、加筋反包、防排水结构层和桩板墙的应用示范工程,采用现场全自动实时监测技术,验证了膨胀土边坡防护效果。     

黏土斜墙式自溃坝溃决水槽试验研究

为研究心墙坡度、心墙相对位置等因素对黏土斜墙式自溃坝溃决过程的影响，探究溃决过程中斜心墙的破坏过程，本研究采用室内水槽物理模型试验开展了6组不同工况的物理模型试验。试验结果表明，黏土斜墙式自溃坝溃决过程可分为5个阶段，以3、 4阶段中的堆积体底角淘刷后退、心墙临空面暴露、斜心墙断裂等现象为斜墙自溃坝溃决典型现象；溃决峰值流量随心墙坡度增加而增加，峰值到来时间随心墙坡度增加而缩短；心墙位置偏向下游峰值流量相对较小，峰值到来时间相对较短；心墙坡度对自溃坝外壳横向、纵向侵蚀速率影响较小，心墙坡度主要通过影响心墙临空面高度的形成速率从而影响其溃决过程，心墙临空面高度的形成速率随斜墙坡度增加而增加。在采用自溃式溢洪道用以提高水库防洪标准时，本文试验结果可作为参考通过改变心墙构造进一步提高水库防洪能力。     

天然团聚岩土料滑坡堰塞体模型试验研究

滑坡堰塞坝主要形成于高山峡谷地区,在我国川西南地区尤为常见.掌握其形成过程和堆积特点有助于准确分析堰塞坝溃决风险、科学制定应急抢险措施,从而最大限度地降低灾害造成的生命财产损失.本文通过开展滑坡堵江室内物理模型试验,研究了堰塞坝的形成过程及坝体物质结构特点.试验采用不同物理性质的天然团聚土料作为堰塞体物源,记录了其在模拟滑槽中滑动、碰撞、解体、破碎及堵江堆积的全过程.同时,结合筛分试验和堰塞坝横断面图像分析,研究了坝体颗粒大小和空间分布特征.另外,分析了天然团聚土基本力学参数指标与堰塞坝体物质分布特征的关系,将坝体分为细粒区和粗粒区,并对其溃坝特征做出预测分析.     

纵向增强体新型土石坝稳定性研究

纵向增强体土石坝具有成本低、施工效率高等优点,尤其适用于病险老坝的整治与改建,或缺少合格黏土心墙料地区新建的中小型坝。但因缺乏设计经验和可借鉴的先例,新坝型在渗流稳定、增强体心墙受力变形、坝坡稳定等方面亟待深入探讨。方田坝水库是国内首例采用纵向增强体土石坝的工程,基于其建立模型,采用有限单元法和有限差分法对其稳定性进行了分析,同时讨论了坝坡坡比的可优化性。研究结果表明:新坝型防渗性能较好;混凝土心墙受力以压应力为主,出现整体性破坏的可能性较小;理论上坝坡坡比有可优化的空间,但仍需要经过工程实践的进一步检验。若坝高较小、坝坡坡比合理且保证施工质量,纵向增强体土石坝稳定性较好。     

基于三维实景模型的面板堆石坝施工期变形分析

为获得更准确的坝体变形分析，采用三维激光扫描仪获取坝址区高精度的地形数据，建立三维实景有限元计算模型，精细地刻画了该坝址区独特的三维地形特征：沿顺河向左岸变缓，但右岸变陡；坝址基岩沿横河向存在上下游起伏的特性。通过有限元计算，分析了该面板堆石坝施工期坝体变形特性。结果表明：当坝体填筑到最大坝高时，最大沉降（约0.95m）发生在距坝顶1/3—1/2坝高位置处；顺河向最大位移分别为0.13m（朝上游），0.09m （朝下游）；左右岸坝体朝河谷中心聚拢。坝底和两岸基岩对窄深河谷中堆石体的变形提供了较强的约束作用，两岸河谷非对称性导致了左右岸轴向位移的差异。研究表明坝体位于河流拐弯处且河谷左右岸坡度不一导致堆石体位移表现出了较强的空间效应，为更真实地对面板堆石坝变形进行预测，不应在数值计算中忽略河谷地形的空间效应。     

基于激光点云的隧道开挖施工优化

复杂地质条件下的隧道超欠挖与爆破设计参数密切相关,本文提出了一种基于三维激光扫描点云分析的隧道爆破参数优化方案.三维激光扫描获取的隧道点云模型经拼接处理后,填充三角网格建模,对比设计模型得到超欠挖空间精确测量值;再对点云数据深度分析,获取掌子面结构面产状的详细信息,判定围岩类别.综合分析结果,对下一段的爆破参数提出优化措施,分析发现超欠挖现象有明显改善,该研究有助于隧道开挖整体工程的空间精确优化.     

一种基于Morgenstern-Price法假定的三维边坡稳定性分析法

 通过侧向剪力系数和侧向剪力分布函数对条间力进行假定,提出所有条柱满足3个力的平衡、滑坡体满足3个力矩平衡的三维边坡极限平衡分析法,可看作是二维Morgenstern-Price法的三维扩展。利用滑体力的平衡条件和边界条件分别得到条柱各行和各列的安全系数,再利用滑体整体力矩平衡条件确定侧向剪力系数?1,?2,?3,?4。该法考虑了所有条间剪力对安全系数的影响,采用直接迭代法求解,提高计算效率。算例分析表明,对于对称边坡,侧向剪力系数?1,?3,?4对安全系数影响不大;对于非对称边坡,?4对安全系数影响也不大,且获得的安全系数均与已有文献结果接近。非对称复合滑动面算例还表明,简化方法给出的安全系数不一定偏于安全。