云南古水水电站巨型堆积体演化过程及稳定分析

云南古水水电站根达坎堆积体已经历了近10 a的勘察,但其斜坡堆积体的演化过程仍有待研究。从堆积体坡表的变形迹象及平硐内部揭示的软弱滑动带结构特征入手,反演推测斜坡堆积体的演化过程,建立数值模型分析堆积体发育过程中的演化机制。模拟结果表明,堆积体的中前缘部位主应力较大,也较为集中,斜坡靠近地表附近的拉应力最大,说明堆积体越靠近江面,其稳定性越差,堆积体的胶结程度越低,越有利于地表雨水入渗及风化作用的深入。数值分析还表明暴雨条件下堆积体饱和状态对斜坡变形有重要影响,暴雨状态下最有可能先发生破坏的部位主要集中在堆积体后缘,从而产生"拉-压-剪"的推移破坏模式,发生连锁的滑移-坠覆-滑移式的链接破坏。     

澜沧江某巨型堆积体蓄水失稳模式预测研究

在大量的勘察及试验基础上,将澜沧江某巨型堆积体的形成机制划分为崩塌堵江、冲堆平衡、 间歇堆积、河谷再下切四个阶段。运用刚体极限平衡法、有限元强度折减法、基于饱和非饱和理论的有 限元法进行堆积体稳定性及地下水渗流分析。结果表明:当蓄水位上升时,堆积体前缘首先发生局部圆 弧型滑塌,随后堆积体中部将沿碎石层内部发生折线型深层滑移,最终堆积体将沿基覆界面发生推移型 整体失稳破坏;当蓄水位下降时,坡体中部碎砾石层及前缘局部区域构成主要渗流通道,堆积体稳定系 数先降后升,但水位总降幅及总历时一定时,堆积体稳定系数总减小量基本相当。回归分析显示,水位 骤降速率与堆积体稳定系数日增量成负相关,其相关函数类型为二次抛物线。     

三峡大江截流戗堤坍塌机理研究

 从突变理论及自组织临界性理论，对三峡大江截流戗堤坍塌机理进行研究。认为在三峡大江截流特定的水流条件下，可以形成临界坡度和稳定坡度两种坡度。抛投体堆积达到临界坡度时，发生坍塌，是一种自然规律。在水流中，堆积体是否坍塌主要取决于堆积体粒径与水流流速的相对关系，坍塌的规模取决于堆积体的高度。据此以研究解决坍塌问题的对策措施。     

黄土区工程堆积体水蚀测算模型坡度因子研究

生产建设项目形成大量的弃土弃渣,即工程堆积体,坡度陡峻,物质组成复杂,土体多含石砾,且较为松散,具有区别于自然坡地独特的侵蚀机理与水土流失规律。通过对野外工程堆积体的下垫面进行概化,采用室内人工模拟降雨试验,对黄土区坡度在15°~35°条件下的工程堆积体地形坡度因子S值进行了修订。在明确定义我国工程堆积体标准径流小区和坡度因子的基础上,建立了黄土区工程堆积体地形坡度因子的幂函数和三角函数关系式,得到了坡度在15°~35°之间的坡度因子S值的查算表,并建立了土石体类型条件下坡度因子Si与纯土体类型条件下坡度因子So和石砾含量Pi之间的线性关系式,以期为黄土区工程堆积体水蚀测算模型的建立提供科学依据。     

狮子坪水电站地下厂房系统压力管道上平段施工通道方案优化

通过狮子坪水电站地下厂房系统压力管道上平段施工通道方案优化，改原有的斜坡卷扬机道为滑道方案，实现了安全、优质、高效、快速施工，同时减少了施工开挖对植被的破坏，有效地保护了环境。在类似项目中有很大的推广价值，该方案经湖北省科技信息查新检索确认“大坡度崩岩堆积体上长距离输送系统”属国内国际先进水平。     

强震作用下某堆积体斜坡震裂机制及稳定性研究

5.12汶川地震诱发了大量的次生地质灾害,除崩塌、滑坡、泥石流外,还出现了裂而未滑、松而未动的震裂山体。震裂山体具有较强的隐蔽性,在现场调查中较难发现,给灾区重建带来较大威胁。在对龙门山前山断裂带某震裂堆积体的现场详细调查基础上,分析研究了该堆积体的震裂破坏机制,并通过数值模拟软件GeoStudio进行模拟分析。模拟结果证明汶川地震波的大能量长持时的反复循环动荷载作用是堆积体后缘产生张拉裂缝的重要原因。在强震动力作用下,堆积体斜坡后缘产生了最大可达1.5MPa的张拉应力,岩土体在该时程内同时会发生变形累积,当岩土体残余变形和强度完全丧失时,主要发生不可恢复的塑性变形,表现为在堆积体后缘产生震裂缝;稳定性评价结果表明,该堆积体处于欠稳定-基本稳定状态,建议加强堆积体斜坡的监测工作。     

冰水堆积体无粘结压力分散型预应力锚索施工研究

冰水堆积体边坡主要由冰碛砾岩和冲积砂卵砾石层组成,属巨粒混合土或混合巨粒土,堆积体松散,部分结构密实,呈强胶结,堆积体内粉细砂或粉土多呈透镜状或“鸡窝”状,胶结致密程度不同,连续性差。预应力锚索采用普通施工工艺成孔困难,注浆不够密实,张拉易出现锚索失效。通过施工中进行工艺试验分析与研究,形成了“同心钻头跟管造孔、花管注浆管注浆、差异荷载整体张拉”的锚索施工工艺,有效保证了锚索施工质量和施工进度。     

阿海水电站左岸坝前堆积体边坡稳定性综合研究

阿海水电站左岸坝前堆积体的稳定性对水电站工程的顺利进展相当重要.采用快速拉格朗日程序(FLAC-3D),对其进行了三维稳定性计算.从位移变形情况、剪切塑性区分布情况及地下水等影响因素分析,得出结论:水库正常蓄水后,堆积体水面以下的陡坎部位首先破坏,随后牵引堆积体中间部位沿底层滑移面滑动,发生局部的牵引式逐级滑动破坏模式.通过极限平衡法计算得到的堆积体的在不同工况下的稳定性安全系数,除自然条件下,远小于电站运营期边坡安全指标,堆积体均处于临界或破坏状态.自动搜索的滑移面与三维模拟计算情况相互验证,滑移面都是从堆积体的中部开始,通过底层的粉细砂层滑出破坏.堆积体的综合分析可为其破坏的防治与处理提供有力依据.     

基于模型试验的涉水堆积体岸坡变形-破坏模式研究

为了进一步探究涉水堆积体岸坡变形-破坏模式,自主设计制作了模型试验平台,选取三峡库区碎石土样,测定了土样基本力学特性,开展了水位升降作用下堆积体岸坡的物理模型试验。依据试验现象,重点分析了不同坡度的岸坡模型在不同水位作用条件下的破坏模式。结果表明:坡度对岸坡变形-破坏特征影响显著,坡度较大(50°及60°)时,在水位上升期间便发生大规模塌岸现象,变形-破坏模式表现为水位上升→剥蚀、淘空↔塌岸→下错平台→整体滑塌→次稳定状态;坡度为40°时,在水位下降期间发生了较大规模的滑动破坏,对应变形-破坏模式为水位上升→坡体沉降→贯穿裂隙形成→水位下降→贯穿裂隙扩展↔滑面形成→整体滑移;岸坡坡度较小(35°)时,多次升降循环中并未出现明显的变形-破坏迹象。     

白格滑坡-碎屑流堆积体颗粒识别与分析

受到滑坡-碎屑流灾害瞬时性及致灾性极强的影响,滑坡-碎屑流灾害往往极难直接观察研究。对其堆积体颗粒的研究是滑坡-碎屑流研究极好的切入点。为方便快捷的统计分析堆积体颗粒粒径分布,采用无人机航拍与图像识别技术相结合的方式获取堆积体粒径数据,并将PCAS软件运用于堆积体粒径识别,并提出"无人机航拍-PCAS图像识别"的粒径分析工作方法。以2018年11月3日发生的白格滑坡-碎屑流为研究案例,对滑坡-碎屑流堆积体粒度分布进行统计分析。结果显示:(1)PCAS软件能有效识别堆积体颗粒粒径;(2)堆积体中小粒径占了绝大多数,随滑坡-碎屑流运动距离增加,小粒径含量增加,且大粒径出现"双峰"现象;(3)白格滑坡斜坡堆积面密度与斜坡坡度之间存在一定关系,并推导建立了其关系的经验公式;(4)堆积体形态特征参数的变化能侧面反应滑坡-碎屑流的运动过程及运动特性。对白格滑坡-碎屑流堆积体颗粒的研究结果表明,PCAS软件应用于堆积体粒径统计分析是可靠的,能在滑坡-碎屑流研究领域发挥一定的作用。     

南水北调中线工程膨胀土渠坡稳定问题及对策

重点分析了非饱和膨胀土边坡失稳的原因,在降雨入渗的条件下,膨胀土常发生浅层滑动,这种滑动与通常饱和土的边坡失稳的原因是不同的.为了弄清膨胀土边坡滑动(主要是浅层滑动)的机理,在南水北调中线工程渠道附近进行了大型人工降雨试验,得到了有意义的结论.由此认为,采用通常饱和土边坡稳定分析方法来校核非饱和膨胀土边坡的稳定,对于深部过于保守,而对浅部则不够安全,因此是不合适的.根据非饱和膨胀土边坡失稳的机理提出了防止边坡浅层滑动的对策措施.     

四川理县小歧村冰碛物角砾土抗剪强度特性研究

在岷江上游的干暖河谷地区分布有众多高陡且持续变形的大型冰碛物堆积体,现场调查研究发现,该类冰碛物具有极强的水敏性。利用室内力学强度试验和SWCC试验,对不同含水率下冰碛物的水敏特征进行了研究。结果表明：冰碛物土体中黏粒含量低（17%）,遇水易崩解,加之土体的大颗粒性,使得土体凝聚力、内摩擦角均随其饱和度增加而减小,其中内摩擦角可减小到最初的1/3左右,凝聚力减小到最初的1/8左右;当其饱和度介于10%~70%时,土体水敏性表现尤其明显。根据物质组分特征,利用MATLAB编程,确定了凝聚力偏移量的修正公式,并建立了Mohr-Coulomb准则修正模型。该模型能较好反映该类角砾土的力学特性,对该类土力学特性的研究有参考价值。     

冰水堆积物隧道松动土压力计算方法修正及应用

由于冰水堆积物独特的力学性质,一般隧洞压力计算公式不能满足冰水堆积物隧洞压力的计算。针对这一情况,通过理论分析推导出侧压力系数,然后利用数值模拟方法对不同埋深下的应力分布特征进行对比,并对土拱效应进行讨论,进而推导出适用于冰水堆积物隧洞压力计算的太沙基松动土压力公式,最后对修正前、后太沙基公式以及铁路隧道设计规范公式进行对比。结果表明:冰水堆积体采用铁路隧道设计规范中的方法会造成隧洞压力计算值偏高,修正后的太沙基松动土压力能较好地反映冰水堆积物隧洞的实际压力。研究成果可为冰水堆积体隧道工程的松动土压力计算提供参考。     

松散堆积体水下稳定坡角与粒度成分的关系

结合西南某龙头水库工程,在查明库区岸坡不同成因、不同粒度成分的坡体结构基础上,对水库运行中不同松散堆积体边坡的水下稳定坡角进行实测,并在相应部位进行粒度分析,采用分形理论得出不同堆积体粒度成分的综合表征值,统计了细粒质量分数,利用该综合表征值以及细粒质量分数,建立不同松散堆积体粒度成分与水下稳定坡角之间的2个相关关系表达式。基于这2个表达式,只需测定库区各种不同松散堆积体粒度成分即可确定其相应的水下稳定坡角,从而进行坍岸范围预测。     

南海珊瑚岛礁水域浅层地震反射波勘探

在南海某珊瑚岛礁的工程勘察中，采用快速高效的浅层水域地震反射波勘探方法配合钻探进行联合勘察，将钻孔的“点”与物探的“线”结合起来，相互对比、佐证，进行综合解释，查明了岛礁珊瑚松散沉积物的厚度、基岩起伏形态及大范围内的连续地质剖面。勘探结果为岛礁岩土工程性状调查、水文地质调查以及工程建设提供了可靠的地质依据和设计参数，取得了理想的效果。水域地震反射波对岛礁的不同地貌单元内礁坪、向海坡、潟湖、外海的沉积层界面反映清晰，但在外礁坪区域由于现代海滩岩的发育，声波较难穿透。     

Experimental study on slope sliding and debris flow evolution with and without barrier

A constitutive model on the evolution of debris flow with and without a barrier was established based on the theory of the Bingham model. A certain area of the Laoshan Mountain in Nanjing, Jiangsu Province, in China was chosen for experimental study, and the slope sliding and debris flow detection system was utilized. The change curve of the soil moisture content was attained, demonstrating that the moisture content of the shallow soil layer increases faster than that of the deep soil layer, and that the growth rate of the soil moisture content of the steep slope is large under the first weak rainfall, and that of the gentle slope is significantly affected by the second heavy rainfall. For the steep slope, slope sliding first occurs on the upper slope surface under heavy rainfall and further develops along the top platform and lower slope surface, while under weak rainfall the soil moisture content at the lower part of the slope first increases because of the high runoff velocity, meaning that failure occurring there is more serious. When a barrier was placed at a high position on a slope, debris flow was separated and distributed early and had less ability to carry solids, and the variation of the greatest depth of erosion pits on soil slopes was not significant.     

锦屏水电站料场边坡变形特征与破坏机制分析

锦屏一级水电站大奔流料场高边坡断层及结构面发育,开挖高度巨大,边坡变形特征及破坏机制十分复杂。在工程地质分析的基础上,采用数值计算,分析了边坡变形特征、破坏机制,评价了边坡稳定性。研究表明:边坡开挖变形以卸荷回弹为主,竖向变形大于水平变形,层间错动带及陡倾断层错动变形较大;浅部的层间错动面多处于剪切极限状态和不连续张开状态;边坡局部存在塑性破坏区,主要分布于薄层砂板岩、剪切错动带及坡体浅表,以拉伸破坏为主,少量剪切破坏;边坡潜在破坏机制为溃屈破坏。开挖后的边坡安全系数满足规范要求。     

河谷宽高比对高心墙坝黏土垫层剪切强度的影响

掺砾黏土高心墙堆石坝需要在心墙与坝基面接触部位设置纯黏土垫层, 以探讨心墙与坝基接触面处的应力状态和黏土垫层的剪切强度。三维有限元数值分析主要考虑了河谷宽高比的影响, 经计算得到心墙与坝基接触面处的应力分布, 并按莫尔-库伦强度准则评估黏土垫层的抗剪强度。结果表明, 心墙与岸坡接触面上剪应力和正应力大小随着坝高变化明显。正应力自坝顶向下大致呈线性增大, 在接近坝底附近达到最大值; 剪应力自坝顶向下先增后减, 最大值发生在坝底向上约1/5坝高处, 当岸坡角为45°左右时其值最大。根据抗剪强度准则, 心墙底面黏土垫层不会发生剪切破坏; 岸坡面中上部强度较低, 当岸坡角达到或超过45°时, 上部黏土垫层会发生剪切破坏。与对称河谷模型相比, 实际工程模型左岸岸坡中下部黏土垫层偏安全, 中上部以及右岸抗剪强度系数相近。据此, 给出了岸坡角45°临界值, 在岸坡坡角达到或超过45°的狭窄河谷中修建高心墙堆石坝时, 建议采取工程措施防止黏土垫层在相应部位发生大剪切变形以及剪切破坏。     

地震作用下反倾向层状岩质边坡弯曲倾倒稳定性分析

当前关于弯曲倾倒破坏的研究鲜有涉及到地震荷载,地震荷载对反倾向边坡弯曲倾倒稳定性的影响规律尚不清楚。为了解决上述问题,提出一种分析地震作用下反倾向层状边坡弯曲倾倒稳定性的极限平衡方法,该方法认为边坡发生破坏时,坡体内部应力达到极限平衡状态,即基于边坡破坏面计算得到的坡脚岩层剩余下滑力(倾倒力)为0。基于静力等效替代思想推导了推力线高度的计算公式;通过严格的力学推导确定岩层的稳定区域、破坏区域及破坏区岩层的破坏模式,并通过逐步迭代的方式计算坡脚剩余下滑力(倾倒力)。选用皖南板岩边坡作为工程实例,计算结果表明采用本文方法得到的边坡破坏面和稳定系数是合理可信的。通过地震影响系数的敏感性分析发现,随着地震影响系数的增大,坡脚剩余下滑力(倾倒力)增大,而边坡稳定系数减小,边坡更容易发生浅层破坏,变得愈发不稳定。     

碎裂松动岩体高边坡稳定分析及防治

高陡峡谷地区，碎裂松动岩石的存在对边坡稳定性起到重要影响。针对碎裂松动岩体的定量化指标获取尚无成熟方法、碎裂松动岩体稳定分析困难、防护效果不佳等问题提出一套碎裂松动岩体高边坡稳定分析及防治的解决方案。对碎裂松动岩体特性进行研究，分析其存在的破坏模式；根据碎裂松动岩体的分布范围及主滑动方向进行计算剖分，基于有限元应力的虚功率法对碎裂松动岩体边坡稳定进行分析；最后基于边坡稳定分析结果对碎裂松动岩体边坡不稳定位置采用削坡开挖、喷锚支护、柔性防护网防护以及坡面截排水相结合的处理措施进行防护。