基于虚拟现实技术的流域大坝典型边坡时空数据可视化模型研究

为及时发现边坡问题,需对流域大坝典型边坡的时空数据进行可视化展示,为此,引入虚拟现实技术,设计了流域大坝典型边坡时空数据可视化模型。首先,依据时空数据虚拟现实可视化需求构建三维时空模型,对时空相关数据进行描述,并采用时空模型模拟的“出现过程”与“消失过程”模拟出邻近时空数据变化过程,实现数据平滑过渡,从而模拟时空切换过程;其次,采用虚拟现实技术构建流域大坝典型边坡时空可视化模型,展现出边坡实体几何结构和拓扑关系,从而实现流域大坝典型边坡时空数据的可视化。结果表明,该系统能准确实现流域大坝典型边坡时空数据的可视化展现,且数据传输速率都达到60 b/s以上,加载资源耗费时间保持在4 s以下。     

基于断裂力学的反倾岩质边坡倾倒破坏分析

结合反倾岩质边坡常用的悬臂梁弯曲极限平衡模型,考虑非贯通横向节理的工况,建立了含一组非贯通横向节理的反倾岩质边坡力学模型。分别基于材料力学和断裂力学的破坏准则,推导了等效层间力表达式,建立了相应的稳定性分析方法,并结合工程实例对其进行了验证。最后采用单因素法进行参数分析,探讨了横向节理连通率、岩层厚度和切坡角度对边坡稳定性的影响。结果表明:边坡的稳定性随横向节理连通率和切坡角度的增加而降低,岩层厚度的增加能提高边坡稳定性;岩层厚度和横向节理连通率越大,边坡的滑动比例系数越大。     

基于离散元的顺倾节理岩质边坡破坏过程分析

为了研究含顺倾节理岩质边坡的破坏过程,以某露天矿西南区域边坡为研究对象,建立典型剖 面的数值模型,并通过室内试验标定边坡数值模型细观参数,监测数值边坡模型关键位置的速度、位移 和孔隙率,结合边坡内部的裂纹发育和力链分布情况,分析边坡的破坏过程特征。结果表明:基于离散 元的数值模拟试验和边坡数值模型均符合实际情况,具有可行性;边坡的破坏过程是在剪切应力和拉应 力作用下,顺倾节理处的力链由下至上逐渐断裂,随着断裂范围扩大,边坡发生加速滑动,具体表现为受 顺倾节理控制的前缘牵引式剪切 －张拉组合破坏;节理上部的“拱形”力链未被破坏,滑坡特征为沿节 理面和岩桥的整体滑动。     

考虑随机横向节理的反倾层状边坡倾倒破坏分析

实际边坡工程中,横向节理极其发育,且节理位置分布随机,节理长度也各不相同,随机横向节理对反倾向层状边坡倾倒破坏的影响规律尚不清楚。为此,通过计算机随机生成了横向节理的位置系数和长度系数来表征横向节理的随机特性,建立随机横向节理反倾向层状边坡模型。应用该模型探讨边坡发生倾倒破坏的启动条件和破坏机理,并基于极限平衡理论确定岩层的破坏模式和破坏位置。以皖南山区的典型反倾向层状板岩边坡为研究对象,分析横向节理位置和横向节理长度对边坡倾倒破坏的影响规律。结果表明：无论横向节理如何分布,岩层(从坡脚至坡顶)发生破坏所需的层间力总是先增大后减小;当横向节理位置或者横向节理长度发生改变时,潜在破坏岩层的层间力也随之发生改变,且其数值随横向节理长度的增加而明显减小;当横向节理位置和横向节理长度都随机改变时,层间作用力曲线形状变化较大,个别岩层发生破坏时所需的层间力差值较大。研究结论对反倾层状边坡倾倒破坏机理的认识与地质灾害防治有参考价值。     

杨房沟水电站高边坡块体极限平衡稳定性分析

在综合岸坡基本特征的基础上,建立了杨房沟水电站岸坡三维可视化地层模型。基于块体极限平衡理论,计算分析了岸坡块体稳定性。采用可视化三维计算软件对边坡未加固及加固情况下的稳定安全系数进行了计算,而后进行了关键块体参数变化敏感性分析及并考虑了地下水的影响,初步探讨了锚索倾角对块体稳定性的影响,分析结果对类似边坡稳定计算作为参考。     

水电地质工程三维可视化建模及其应用

针对水电地质工程的复杂性,提出了基于GOCAD的三维可视化建模技术;根据实测的离散地质点数据,构建了三维地质可视化模型,并能进行与工程密切相关的三维可视化分析;最后将该技术成功应用到岩滩水电站工程的三维地质建模和可视化分析中,对工程设计有较大的指导意义。     

溪洛渡拱肩槽边坡开挖与锚固有限元分析

基于加锚节理岩体等效力学模型,应用三维弹粘塑性有限元法模拟了溪洛渡拱肩槽岩石高边坡的开挖过程和锚固措施,分析比较开挖不锚固与开挖锚固两种方案下边坡岩体的位移、应力和点安全系数等分布规律。结果表明两种方案下边坡稳定性均较好。     

爆破荷载诱发节理岩体边坡位移突变的能量机理研究

爆破荷载是水利水电工程岩石边坡开挖主要动力扰动因素之一,在爆破开挖过程中常会出现位移突变.首先根据某节理岩质边坡实测位移数据进行分析,然后结合数值模拟研究了爆破荷载诱发节理岩体边坡位移突变机理及其变化规律,最后探讨爆破设计参数对节理岩体边坡位移突变的影响.研究表明:爆破荷载下,节理岩体的位移突变是由爆破荷载升压阶段岩体...     

傍山公路高边坡抗滑桩加固技术研究

以宁波奉化市浒溪线边坡“灿鸿”台风水毁治理工程为研究对象，通过建立多种抗滑桩加固边坡有限元模型，探讨了桩长、桩间距、桩截面等因素对边坡加固效果的影响；基于矢量和法推导了边坡安全系数的理论解析解，编写了求解矢量和法边坡安全系数的程序，研究了节理面性质对含节理边坡稳定性的影响规律。结果表明:桩长越长，加固效果越好，但桩长增加到一定长度时，加固效果增强不明显；桩间距越大，边坡加固效果越差；桩截面对边坡加固效果最为明显，随着桩截面增大，边坡安全系数明显提高；节理面黏聚力、内摩擦角参数越大，边坡安全系数越大。研究成果可为类似边坡工程的设计和施工提供参考。     

基于BIM技术的水利工程边坡三维地质建模

为实现水利工程的全面、有效管理,精准掌握其边坡地质情况,提出基于BIM技术的水利工程边坡三维地质建模方法。结果显示：该方法具有较好的应用效果,能够有效完成水利工程边坡地质控制性剖面绘制,同时实现高质量边坡地质三维模型的构建,该模型能够形象地呈现地质分布情况,模型构建精度较高,高程结果与实际高程结果的绝对误差值均在2 m以下。研究结果为BIM技术在水利工程中的应用提供参考。     

基于FLAC3D的岩质边坡爆破动力响应规律研究

边坡的动力稳定一直以来都是岩土工程及地震工程重点研究的问题。利用FLAC3D数值计算方法,对爆破作用下岩质边坡振动速度、位移、应力等进行模拟,并在与实测爆破振动峰值进行对比验证的基础上,分析边坡的动力响应规律。结果表明：地震波具有极强的方向性,主要朝施加荷载的正向传播;在边坡坡面和坡脚处因应力波在边坡自由面反射容易产生一定区域的振动加强场;应力的响应特征上,无论是拉应力还是压应力其最大值均出现在坡脚附近,在实际的边坡爆破开挖过程中,对边坡的坡面尤其是坡脚处应该加强保护措施。研究成果对岩质边坡开挖设计及施工具有一定的参考价值。     

青川县东山斜坡地震动力响应数值验证

岩质边坡地震动力响应分析对于防灾减灾极为重要,但是以往研究大多仅考虑地形因素影响,鲜有成功定量分析边坡动力响应分析的报道。为此,在充分考虑地形效应的基础上,试图探索以数值方法在考虑结构面因素的情况下,定量分析岩质边坡动力响应的可行性。选取一种离散方法——非连续变形分析(DDA)作为数值分析方法,结构面效应通过改变结构面处DDA罚弹簧值实现,将水平向和竖直向地震荷载同时输入至模型中。计算结果表明,在阻尼选择合理的情况下,DDA能够准确反应水平向放大系数,而竖向只能定性吻合;广泛分布的结构面会由于降低岩层的等效阻抗,增加与周围岩层的阻抗差进而影响边坡动力响应结果,影响程度在40%～70%。另外,结构面产状会使边坡动力响应出现较强的各向异性,而这也是传统基于连续介质力学的数值方法难以反映的现象。本研究结果验证了结构面效应,同时证实了DDA能够准确地反映和验证边坡水平向地震动力响应关系,对岩质边坡抗震设计具有重要意义。     

基于VB与Matlab编程的边坡监测数据场可视化

实现监测数据场空间监测物理量的三维可视化显示是对边坡安全监测结果进行高效分析的方法之一。在Visual Basic中引入Matrix VB组件,通过编写Visual Basic程序并调用Matlab插值函数,对监测数据场的空间数据进行插值,再运用参数化建模方法和X3D虚拟语言技术,最终在Visual Basic平台下实现了监测物理量的三维显示。该方法集中了Matlab函数和Visual Basic各自的优点,有效解决了边坡监测区域监测点的插值问题。工程实例表明,应用该方法能实现边坡监测数据场的三维云图显示,可为边坡的安全监测结果处理提供理论依据。     

某库区料场高边坡全过程稳定性评价

针对某一库区层状料场的岩质高边坡,考虑高边坡的复杂地质条件以及料场的实际开挖过程,基于MIDAS/GTS建立了有限元数值计算模型。在进行三维非线性数值模拟时,计入开挖卸荷、不同蓄水位和降雨以及地震荷载等因素对高边坡的变形、应力和稳定性的影响。计算结果表明,各工况下塑性区均属浅表塑性区,边坡整体稳定性良好,且开挖对边坡的稳定性有较明显的改善。研究结果为全面评价该边坡料场的安全稳定性提供了理论依据。     

基于UDEC的某公路顺层边坡优化设计研究

公路建设中经常会遇到顺层边坡,结构面倾角与坡面一致,对稳定形势不利,不合理开挖会加剧这种不利影响。以某公路顺层边坡为研究对象,从地质角度分析了其稳定性和破坏机制。在此基础上,建立了相对软弱层不同坡脚埋深厚度的工况,利用UDEC离散元软件对其进行了计算。经过对安全系数、位移矢量和塑性区计算结果的分析,发现软弱层角砾岩、泥...     

三维可视化大坝安全监控系统研发及应用

先进可靠的三维可视化大坝安全监控系统能准确检查大坝结构,展示仪器埋设位置,提高实时监测信息及大坝安全管理的效率。通过对大坝监测数据的深入分析,并依据规范拟定应力、渗流量等监控指标对三维数值模型进行正反分析,可确定大坝变形预警值。以湖南托口水电站为例,采用BIM技术构建了大坝实体、地形场景以及监测信息的三维可视化模型,并开发出集成了三维可视化模型展示、数据查询、数据展示及安全预警四大模块的大坝安全监控系统。该系统能全方位展示大坝结构、监测数据分析结果、监控指标等信息,并直观展示实时信息,实现了大坝安全监控预警,提高了大坝安全管理效率。相关经验可供类似水利水电工程的安全监控系统开发借鉴。     

岩质边坡随机楔形体稳定分析及加固设计

岩质边坡随机楔形体稳定分析是一个复杂的过程，现有的计算程序仅仅完成了其中的一个计算环节，还有大量的涉及前处理和后处理的工作要做，一个明确的岩质边坡随机楔形体稳定分析及加固设计思路与程序才是完成这项工作的关键。     

节理岩质边坡随机块体搜索的一种简便方法

节理岩质边坡存在有大量由结构面和开挖坡面组合而成的随机块体。根据结构面和坡面的组合关系,将随机块体分为坡肩双面滑动、坡面双面滑动及坡面单面滑动3种类型,并运用“野外定性判断+赤平投影法”的方法综合确定边坡随机块体的类型。在详细的野外结构面采样的基础上,运用地质统计学与计算机技术随机生成三维结构面网络图。在前人关于生成结构面迹线图、搜寻封闭回路、搜索随机块体可能出现的最大区域、交点组合的基础上,提出通过对坡面迹线三角形进行随机块体类型匹配的方法,找出符合随机块体类型要求的迹线三角形,快速搜索出坡面随机块体。工程实例模拟结果亦证实了该方法的合理性,研究成果可为节理岩质边坡随机块体的形态描述、快速搜索提供一条新的思路与方法。     

三峡船闸高边坡开挖卸荷弹塑性损伤分析

本文建立了断续裂隙岩体的三维弹塑性损伤本构模型，并将该模型应用于三峡船闸高边坡，进行了边坡开挖弹塑性损伤三维非线性有限元计算，获得了一些有益的成果和结论。     

基于ADINA接触算法的岩质边坡稳定分析

通过非线性有限元软件ADINA[1]对岩质边坡在地震荷载作用下的稳定问题进行了分析评价。计算中,为了计算在接触面间的接触力和相对位移,利用了ADINA中有摩擦的接触分析和重启动分析技术。计算结果与实际情况比较相符,说明了计算方法的可行性。