基于逐步回归算法的边坡爆破振动控制研究

为研究边坡抛掷爆破过程中影响爆破效果的各物理量的变化规律,将考虑高程影响的萨道夫斯基公式中全部变量因子函数化,对因子函数进行修正后的多元回归拟合,确定因子函数关系式;再对萨道夫斯基公式进行逐步回归分析,计算出相关系数。研究结果表明:单孔爆破方量为炸药量函数主要影响因子,最小抵抗线超过2 m时其他相关因子对炸药量函数影响率＜10%;由高程放大率函数,理论上求得某一具体施工边坡放大效应的临界高程差值为38 m左右;同时研究发现比药量ρ为定值时,随水平距离R增大,主频呈递减趋势;炸药量Q为定值时,随水平距离R增大,主频呈递减趋势,并且递减速率逐渐变缓;水平距离R为定值时,随炸药量Q的增大,主频呈递减趋势,并且递减速率逐渐变缓。该研究成果可用于缓解边坡抛掷爆破过程对周边建筑工程所引起的振动效应,确保边坡的最终稳定性。     

软硬岩互层边坡的破坏模式及稳定性研究

采用FLAC^3D强度折减法研究软硬岩互层边坡在不同岩层厚度组合h、不同岩层倾角下边坡的破坏模式和稳定性系数k。结果表明h对边坡的破坏模式影响较小,θ对边坡的破坏模式影响明显①水平层状边坡破坏模式为滑移—压致拉裂;随着θ的增大,顺倾向边坡破坏模式为滑移—拉裂、顺层滑移、滑移—溃曲、弯折—溃曲;直立边坡为弯折—崩塌破坏模式;反倾向边坡为滑移—溃曲和弯折—倾倒破坏模式。②缓倾向顺层边坡中,h的变化对边坡k影响很小,k由靠近坡脚处的软岩决定;其余层状边坡中,当软岩厚度不变时,k随着硬岩厚度的增大而增大,当硬岩厚度不变时,k随着软岩厚度的增大而减小。③随着θ的增大,顺倾向边坡中,k曲线呈现出先减后增的形状;反倾向边坡中,k曲线呈现出先增大后减小再增大的形状;软硬岩互层边坡总体稳定性趋势为,近直立层状边坡>陡倾向顺层边坡>反倾层状边坡>近水平层状边坡>缓倾向顺层边坡。     

渣场松散碎石土应力-应变特性研究

对取自某渣场边坡坡顶和坡底的2种松散碎石土试样,开展了4组大型三轴固结排水剪切试验,研究了松散碎石土剪切破坏过程中的应力与应变、体应变与轴向应变、实测泊松比随应力水平变化的关系以及邓肯-张E-ν和E-B模型的适用性。研究结果表明:①渣场松散碎石土应力-应变曲线基本呈硬化型、无显著峰值、强度参数φ与选取的应变标准关系密切且随应变标准的增加而变大;②松散碎石土在剪切破坏过程中基本呈单调剪缩,表明剪切过程中试样内部以颗粒平动引起的结构压缩为主,而由颗粒转动和力链调整引起的剪胀基本可忽略;③松散碎石土实测泊松比与应力水平基本呈线性关系,且坡顶与坡底料有较明显的差异。从实测泊松比与邓肯-张模型比较结果来看,邓肯-张E-B模型对坡顶料有较好的适用性,而坡底料比较适用于邓肯-张E-ν模型。     

海相淤泥质土地基加筋滤网碎石桩竖向承载性能试验研究

为研究加筋滤网碎石桩竖向承载性能,对现场海相淤泥质软土地基,采用预成孔加筋滤网碎石桩处理。通过超重型动力触探、平板载荷试验对处理效果进行评价,分析加筋滤网碎石桩单桩竖向承载性能。通过建立加筋滤网碎石桩单桩有限元模型,分析加筋滤网包裹长度对碎石桩单桩承载性能的影响规律。结果表明:加筋滤网碎石桩单桩竖向承载力特征值约是普通碎石桩的2.4倍;加筋滤网对碎石桩的侧向约束作用、承载力贡献均存在尺寸效应,对HP470型加筋滤网,当桩体直径大于1 200 mm时,加筋滤网对桩身的侧向约束作用减弱,对承载力的提高作用减小,碎石桩体发挥主要作用;加筋滤网碎石桩(2～3)d(d为桩径)深度范围内桩体碎石密实度对单桩竖向承载力有显著影响,对由桩顶至3d深度范围内的碎石经3 000 kN·m能级强夯加固,单桩竖向承载力特征值较夯前提高约4.1倍;当竖向荷载P=200～250 kPa时,对于HP470型加筋滤网,在满足承载力和变形的要求下,可选择包裹长度6d为最小包裹长度。研究成果可为加筋滤网碎石桩优化设计提供依据。     

根系影响下粗糙土-岩接触面剪切损伤模型研究

合理描述根系和岩面粗糙度影响下土-岩接触面的剪切行为是开展土岩混合边坡稳定评价的关键。基于Weibull分布并考虑含根率、粗糙度的影响建立了土-岩接触面剪切统计损伤模型。根据试验结果,确定了含根率、粗糙度对接触面剪切刚度的影响函数及模型参数,并验证了模型的可行性;进一步,探讨了含根率、粗糙度和模型参数m、w₀对接触面剪切变形和损伤演化的影响。研究表明：根系与粗糙度均能抑制接触面损伤发展从而提高接触面强度;提出的损伤模型能较好地描述根系和粗糙度影响下土-岩接触面剪切损伤演化和剪切力学特性。研究成果可为土-岩接触面剪切性能分析及土岩混合边坡稳定评价提供理论参考。     

岩石节理三维粗糙度各向异性表征新方法

针对传统二维节理面粗糙度表征方法的不足,提出一种新的岩石节理面三维粗糙度描述方法。首先,利用光学扫描系统得到节理表面点云数据并建立三维模型;运用改进的变异函数方法,提出一种新的基于正态分布模型参数的三维粗糙度(VA)方法;最后,运用新方法对花岗岩张拉型节理表面的粗糙特性进行分析。结果表明,提出的新方法能够反映节理面的起伏变化、频率和分形特征,并因此能描述出节理粗糙度的各向异性特性。     

高陡加筋边坡离心模型数值模拟

针对某山区削坡填沟加筋高陡边坡开展的三组离心模型试验,建立基于离心模型试验尺寸的数值模型,模拟离心试验加载运行过程,研究不同填料强度下边坡的变形和破坏模式,以及筋材应力-应变分布规律,并与离心试验成果进行对比分析,进而开展筋材分布的拓展研究。研究结果表明:坡体下部填料强度不足时,在上覆荷载作用下,坡体下部发生侧向挤出,引起上部坡体底层筋材进入屈服阶段,上部加筋体内部坡脚至H/3(H为上、下级边坡高度)处形成潜在滑动面;加筋边坡筋材内力在平台处发生突变,数值分析结果表明随着坡高的增加,筋材最大轴力下移;适当增加下部坡体筋材长度可提高边坡整体稳定性,通过对各级边坡H/3范围的筋材进行加密,筋材应力分布整体得到优化,数值分析结果可为优化加筋边坡设计提供重要的理论依据。     

基于SWAT模型的延河流域月径流量模拟分析

近年来SWAT模型在我国南方湿润半湿润流域以及众多大尺度流域取得了良好的应用效果,但在水文资料缺乏、气候相对干旱的流域应用不多。以黄土高原典型流域陕西省延河流域为例,结合国内外已有的研究和GIS技术,根据延河流域现有的数据成功构建了基于SWAT的水文模型,其中1980—1985年为模型的率定期,1986—1989年为模型的验证期。通过对模型的参数进行敏感性分析以及一系列率定,最终得到结果为率定期的Nash-Sutcliffe效率系数NS和相关系数R²分别是0.644和0.832;验证期的Nash-Sutcliffe效率系数NS和相关系数R²分别为0.63和0.872,均达到模型模拟的要求,表明SWAT模型基本上能够模拟延河流域月径流量水文过程,为SWAT模型在黄土高原典型流域的进一步应用提供了科学依据。     

基于LHS抽样RSM数据表的边坡可靠度研究

为有效求解边坡可靠度,采用拉丁超立方(LHS)抽样提出了基于响应面法(RSM)数据表的边坡可靠度计算模型。考虑影响边坡稳定性的主要强度参数c,φ的不确定性,采用LHS抽样构建RSM随机样本点,借助岩土工程极限平衡的Slide程序获取样本响应值;通过将数据表法与RSM结合求解边坡可靠指标及失效概率。以Monte Carlo法计算结果作为可靠性分析的基准解,并与基本2层土坡模型和托巴110 kV施工变电站边坡计算结果进行对比分析,结果表明此方法不仅精度满足要求,且计算量较小、效率高,对实际工程边坡可靠度分析具有一定指导意义。     

岩体表面粗糙度对边坡生态防护中基材稳定性影响分析

在对岩石边坡进行生态防护时,其生长所需土壤环境基材的稳定性是决定生态修复效果的关键因素之一.影响基材稳定性的因素是多方面的,如基材的物质组成、基材强度以及边坡岩体表面粗糙度等.本文介绍了目前对岩石边坡进行生态防护比较成熟且常用的几种技术以及结构面粗糙度描述的几种方法.进而分析边坡岩体表面粗糙度对生态防护基材稳定性的影响,为岩石边坡生态防护技术的实际应用提供参考.     

溢洪道弯段糙条消能工消能率试验研究

为研究溢洪道弯段布置糙条消能工的消能特性,在新疆“635”溢洪道整治工程的研究基础上,通过量纲分析,建立了糙条消能率多因素影响模型;采用正交试验原理,对溢洪道弯段糙条消能工的布置进行正交试验并根据试验结果进行多重回归分析,得到了反映糙条布置参数和溢洪道工程参数的消能率计算公式;然后为探究各因素影响大小进行了相关性分析,并定义无量纲因子k来反映糙条消能工的综合特性。结果表明:溢洪道工程参数对消能率的影响较大,而糙条布置参数除布置角度外影响均较小;无量纲因子k与消能率和水面横比降均呈负相关关系,且改变糙条布置参数对水面横比降的影响较消能率大;k值的波动范围在0.016~0.049之间,当消能率最大时,k=0.025,水面横比降最小时,k=0.037。提出的消能率多因素影响模型是一种半理论半经验计算公式,可为实际工程设计提供理论依据。     

Hoek-Brown扰动系数D对边坡稳定性的影响

Hoek-Brown(HB)强度准则中的扰动系数D可反映爆破开挖对岩体扰动的程度。然而,在常规的数值模拟中,往往单一的D值被赋予到整个岩体工程中,这并不符合实际工程情况,因为岩体在未扰动区与爆破开挖扰动区的力学参数存在很大的差异。因此,本研究采用多平行坡面的分层建模方法来模拟D值随距爆破开挖面的距离增加而逐渐衰减的情况,分析了扰动系数D值变化对边坡稳定性的影响。首先,分析了爆破开挖扰动区厚度T对边坡安全系数FOS的影响。其次,分析了在爆破开挖扰动区内D值按3种变化规律 (上凸、线性、下凹) 衰减对边坡稳定性的影响。研究表明随着T的增加,边坡安全系数都呈下降的趋势,D值选用上凸曲线衰减得到的边坡安全系数相对其他2种衰减方式更加保守。该研究结果对HB准则在岩质边坡稳定性数值计算中的广泛应用有一定的参考价值。     

雨强和地表糙度对坡面微地形及侵蚀的影响

地表糙度是影响坡面侵蚀产沙的重要因素之一,以往研究多关注糙度对坡面产流产沙特征的影响,而较少关注不同糙度条件下坡面微地形变化和侵蚀产沙的关系。通过人工模拟降雨试验,结合Photoscan技术研究了不同雨强和地表糙度对坡面微地形及产流产沙的影响。结果表明:在试验条件下,降雨后光滑坡面和粗糙坡面4个微地形因子(地表糙度、地形起伏度、地表切割度、洼地蓄积量)数值均减小,且有随雨强增大,其减幅增大的趋势;相同雨强和降雨历时条件下,粗糙坡面微地形因子变化幅度大于光滑坡面,微地形因子变化量与侵蚀产沙量呈明显正相关;与光滑地表相比,粗糙地表只在降雨初期能有效减少产流,随着降雨时间延长,2种坡面的产流率趋于一致;在试验选取的4个雨强条件下,粗糙坡面和光滑坡面产流率均呈现先增大后趋于稳定的趋势。粗糙坡面产沙率和产流率变化规律一致,但光滑坡面产沙率表现出在产流初期迅速增大,而后呈降低并趋于稳定的趋势。研究结果可为揭示坡面土壤侵蚀机理和建立坡面侵蚀产沙模型提供参考。     

多花木蓝和双荚决明根-土界面摩擦特性

多花木蓝和双荚决明在稳定边坡和生态修复上具有积极作用,为研究其边坡防护机理,以4 a生多花木蓝和双荚决明根-土界面摩擦为切入点,探讨根系表观形貌、凹凸度对根-土界面摩擦强度的影响。结果表明：(1)多花木蓝根皮以沟壑型为主,而双荚决明则以栅格型为主,且随根径的增大,这一现象越趋明显;(2)根皮凹凸度随根径的增加而增大,根径由1 mm增加到5 mm时,多花木蓝根皮凹凸度从0.26增加到0.48,双荚决明从0.24增加到0.66;(3)根表皮呈格栅型的根-土摩擦强度较优,且凹凸度越大,根-土摩擦强度越大。研究围绕根皮微观形貌-凹凸度定量-试验验证来探讨根-土界面摩擦特性,建立根皮微观结构与根皮宏观摩擦剪切的关系,对于根系固土护坡力学特性的研究具有重要意义。     

考虑层次结构的岩体结构面三维粗糙度表征方法

岩体结构面粗糙度的量化表征一直是岩土工程领域关注的焦点问题。在以往表征方法基础上,结合结构面三维形貌特征扫描分析,综合考虑结构面的层次结构特征,提出采用平均起伏角和平均相对起伏幅度表征一级波状起伏结构,采用面积扩展率表征结构面次级细微粗糙结构,并分析建立了结构面三维粗糙度系数与形貌参数的相关关系。验证分析表明,论文提出的结构面三维粗糙度表征方法可以较好地兼顾结构面一级波状起伏结构特征和次级细微粗糙结构的影响,计算得到的结构面抗剪强度与试验值吻合较好。相关研究结果可为结构面粗糙度量化分析及抗剪性能估算提供较好的借鉴。     

粗糙壁面溢流反弧水力特性及紊流边界层的研究

本文对溢流反弧（Ｒ＝１００ｃｍ）不同粗糙度模型水力特性进行了系统试验，探讨了壁面粗糙度对反弧水流流速、压强分布及边界层发展的影响。综分析了流速分布的影响因素，得出反弧水流边界层外部势流流速不受粗糙度影响的结论，给出了边界层内流速指数随粗糙度变化的关系式。试验表明粗糙度对离心力压强影响甚微。给出了反映壁面粗糙度影响的边界层厚度计算式。     

坪头水电站闸首左岸危岩体防护研究与设计

坪头水电站闸首左岸工程区边坡近乎直立,高约160m,坡面存在较多潜在危岩块体和局部凹岩腔,顶部为约35°-45°的块碎石土古滑坡堆积,坡面存在滚石及人畜活动,危石威胁闸首建筑物施工及运行期安全.通过对传统加固处理方案和新型柔性防护网处理方案进行技术经济综合对比,最终采用后者对边坡进行防护处理设计,有效解决了高陡边坡施工...     

反倾岩质边坡弯曲倾倒-剪切滑移破坏分析方法研究

目前反倾岩质边坡弯曲倾倒破坏分析方法仍以基于极限平衡理论的悬臂梁模型为主,但大多未考虑坡脚岩层的剪切破坏。为准确评价该类边坡的稳定性,建立考虑坡脚岩层剪切破坏的分析计算方法。首先,根据岩层变形破坏特征,将边坡分为后缘稳定区、中部弯曲倾倒区和前缘剪切区3个区域;其次,建立弯曲倾倒-剪切滑移破坏模式的稳定性分析方法;最后,通过工程实例验证,并进行参数分析。研究结果表明:提出的分析方法与工程实际符合性较好;边坡在倾角较陡、坡角较大时稳定性最差,坡角对边坡稳定性影响大于岩层倾角的影响;岩层厚度及层面内摩擦角增加有利于边坡稳定性,且会扩大坡脚剪切区范围。研究成果对反倾岩质边坡破坏的防治具有实践指导意义。