地质力学磁力模型试验技术应用于滑坡物理模型试验的可行性探讨

地质力学磁力模型试验技术是针对土工离心模型试验技术中获得的ng重力场存在不均匀的问题而提出的。该技术是一种利用磁力场与重力场的相似性,通过在岩土体中掺入粉体磁性材料使其在磁场中受到的磁力作用来模拟ng重力场,从而提高模型试验材料应力水平的模型试验。为了探讨地质力学磁力模型试验技术用于滑坡模型试验的可行性,设计掺入磁粉的土体滑块模型下滑试验,试验采用摄影测量方法获得该滑块在有无磁力作用两种条件下滑块的失稳临界坡角。试验结果表明：在有磁力工况下滑块下滑的临界坡角（39.44°）小于无磁力工况下临界坡角（40.54°）,掺磁粉的土体滑块在磁场作用下的应力水平较无磁场作用下的应力水平有所提高,这说明了地质力学磁力模型试验技术用于滑坡物理模型试验研究是可行的。     

滑坡变形破坏机理和整治工程的模型试验研究

为分析某滑坡的变形破坏机理以及整治效果,选取了不同的模型材料来模拟相应的岩类,以相似比1∶200建立了滑坡的模型。通过地质力学模型试验,模拟并研究了不同工况下滑坡体位移、抗滑桩和锚杆的受力状态随试验步骤的变化,根据试验结果对滑坡变形与破坏机理进行了分析,比较了2种加固设计参数下的整治效果并进行优化。该成果可为该类滑坡的机理研究和有效整治提供科学依据。     

磁性岩土相似材料物理力学性能试验研究

地质力学磁力模型试验能够模拟实际工程中的复杂情况,从而确定现场中难以确定的问题。而磁性岩土相似材料与原型材料的力学性能参数是否相似,是地质力学磁力模型试验是否可靠的重要因素,为了保证模型试验结果的可靠性,需要对磁性岩土相似材料进行试验研究。由于岩土中岩体与结构面力学性能相差很大,将岩土相似材料分为岩体相似材料与结构面相似材料分别研究,选取铁粉、石英砂、粘土为岩体磁性相似材料,选取铁粉、重晶石粉、石膏为结构面相似材料。测量相似材料的密度、抗压强度、弹性模量、粘聚力、内摩擦角、泊松比等力学性能参数,研究材料含量与物理力学性能变化之间的规律,为地质力学磁力模型试验提供指导。     

基于拉丁方理论的地质力学模型试验设计

拉丁方(Latin Square)设计是一种优良的科学研究方法,可以由较少的试验数据获得较多的科学信息。以拉丁方试验设计理论为基础,对地质力学模型试验进行研究。介绍了拉丁方阵在地质力学模型试验中的应用,并引入一种编制试验计划的方法,同时提供了使用此类方法设计试验时,处理与检验试验结果的依据。最后,用一个算例详述了使用拉丁方阵法设计试验的具体操作步骤,检验了该方法的准确性。拉丁方阵在试验设计中具有简便、实用的优点,对地质力学模型试验具有一定应用价值。     

模型试验中材料变形破坏的时间相似问题

模型试验是岩石力学与工程的主要研究方法之一。随着地下工程埋深的逐步增大,岩石在变形破坏过程中表现出了显著的时间效应。如何模拟随时间发展的岩石变形破坏过程是一个关键但未得到充分研究的科学问题。将模型试验中的时间相似问题根据复杂程度和过程特点分为几组,基于相似理论,分别推导运动学/动力学问题、波传播问题、蠕变问题(基于不同模型)、与时间相关的破坏问题中的时间相似关系,给出不同时效变形破坏过程的相似关系表达式。理论分析发现,目前地质力学模型试验中普遍采用的时间相似关系仅适用于弹塑性的运动学或动力学问题,在研究其他时间相关的变形破坏问题时,应根据时间在物理过程中所起的作用和采用的分析模型选择适用的时间相似系数。讨论深部岩体初始应变状态的模拟问题及岩体的时效破坏问题。所推导的不同物理过程中的时间相似系数可为深部岩体相关地质力学模型试验提供理论参考。     

隧道施工过程大比尺模型试验系统的研制及应用

 为研究隧道不同开挖方法的施工力学过程,研制大比尺三维模型试验系统,该系统最大外部尺寸为5.2 m×4.5 m×2.7 m(宽×高×厚),结构合理,可任意拆卸,组合拼装,自动液压控制系统具有压力高、保压时间长、可进行稳步梯级加载等特点,能够满足各类地下工程的三维和平面地质力学模型试验的要求。在既有地质力学相似材料的基础上,通过大量的不同材料配比及其力学参数测试,获得满足V级软弱围岩的相似材料配比。基于此开展铁路隧道施工过程的大比尺三维地质力学模型试验,真实模拟隧道在开挖和支护过程中不断变化的力学过程。试验结果表明,该系统稳定可靠,可广泛应用于其他地下工程的地质力学模型试验研究,其研究方法技术及所得结果对类似工程研究具有一定的借鉴和指导意义。     

斜倾厚层岩质滑坡视向滑动的土工离心模型试验

 采用石膏、水泥和重晶石按一定比例混合水,制作包含4组结构面的地质力学模型,利用土工离心机进行物理模型试验,研究斜倾厚层岩质滑坡视向滑动机制。离心模型试验成果表明,鸡尾山滑坡视向滑动的主要原因是软弱夹层软化与关键块体失稳,与地质调查结论一致。随着离心加速度的逐级增大,驱动块体首先达到极限平衡,随后进入蠕滑变形阶段,挤压前缘关键块体。当离心加速度达到16.2 g时,关键块体瞬时失稳发生视向滑动,引起斜坡整体失稳。土工离心模型试验结果重现了斜倾厚层岩质斜坡视向滑动的“后部块体驱动–前缘关键块体瞬时失稳”模式。     

基于离心模型试验的武隆鸡尾山滑坡形成机制研究

采用离心模型试验,查明和重现典型视倾向滑移型滑坡武隆鸡尾山滑坡的形成演化过程。试验模型采用重晶石粉、石英砂、石膏、甘油、水泥和水按一定比例,分别制作包含鸡尾山滑坡模型的基座、岩溶带和滑体的地质力学模型,布设相关仪器设备,按照相关规范运行离心试验。试验成果表明,武隆鸡尾山滑坡前部岩溶带的"易压缩性"为滑源区的蠕滑提供了"准临空面"作用,第二破裂面的形成是武隆鸡尾山滑坡失稳的前提,离心模型试验重现了武隆鸡尾山滑坡"蠕滑→拉裂→压缩(压碎)→剪切滑出"的致灾机制。结果表明,岩溶带"易压缩性"是坡体演化的关键条件之一,土工离心模型试验是一种研究岩质滑坡的有效方法。     

湿陷性黄土模型试验相似材料的研制

湿陷性黄土模型试验相似材料一直是地质力学模型试验相似材料研究的瓶颈,限制着湿陷性黄土地区模型试验的应用。采用空中自由下落法,通过大量配比试验,成功研制湿陷性黄土模型试验相似材料,该材料选用重晶石粉和砂作为无黏性材料,工业盐、石膏和膨润土作为黏结性材料,加水均匀拌合,润湿24 h后采用空中自由下落法制成试样,50℃恒温条件下烘干试样,模拟风成黄土的沉积方式和形成条件。通过湿陷试验,得到该相似材料具有和天然湿陷性黄土相似的湿陷特征,浸水产生强烈湿陷;通过直剪试验,得到该材料的强度参数也与天然黄土相似,而且可调节的容重范围广,是一种比较理想的湿陷性黄土模型试验相似材料。     

超前管幕预支护结构模型试验研究浅探

物理模型试验是解决复杂岩土工程问题非常有效的一种方法,基于管幕预支护结构,介绍了物理模型试验设计方案的相似理论,分析了模型试验箱的设计、结构模型的确定、模型试验材料的选取以及试验实施与数据分析,指出了模型试验过程需注意的事项,通过具体的模型试验实例,对不同的问题时行了阐述,总结分析了管幕预支护结构模型试验的相关研究内容,提出了管幕结构模型试验需进一步研究的问题,并有针对性地提出了意见及建议。     

三峡库区千将坪滑坡地质力学模型试验研究

通过以微震和百分表位移为主要试验量测手段的地质力学模型试验,对三峡库区千将坪滑坡进行滑坡机制和利用微地震监测预报预警岩质滑坡的可行性研究。试验结果表明,蓄水前的强降雨对滑坡稳定性影响微弱或基本无影响,水库蓄水引起的浮托力作用仅使滑坡产生蠕滑变形,滑带被水浸泡弱化强度降低是滑坡真正的致滑原因。试验记录的微震事件较清晰地反映滑坡变形破裂破坏过程,并揭示滑带破裂贯通总体上具有自滑坡前缘逐步向滑坡中部发展的规律,从试验角度论证利用微地震监测预报预警岩质滑坡的可行性。     

三峡库区某滑坡的稳定性分析及加固设计

以三峡库区某滑坡防治工程为例,通过对勘察资料的分析,了解了其地质成因、物质组成、结构特征与运动特性,在此基础上对其变形机理进行了深入分析,并提出了针对性的防治方案,达到了防灾减灾的目的。     

三峡库区移民城镇的形态学过程研究

为提高三峡库区移民城镇后续 规划和建设的科学性,在跟踪研究三峡 移民城镇形态发展过程的基础上,总结 了典型城镇的形态学过程,提出了山地 工程条件对城镇形态的扩张存在水平切 割、垂直梯度和综合引导等三种作用方 式,构建了三峡库区城镇在移民搬迁的 驱动和山地条件的约束等社会、自然两 大作用方式下的形态学动力机制,总结 了该动力机制下城镇形态学过程扩张的 类型。     

三峡库区某滑坡稳定性时域分级评价

结合三峡库区某滑坡全自动专业地表位移长期监测资料,利用小波分析等数学方法半定量地探究在降雨和库水位两个因素作用下滑坡的运动演化过程,分月测值、日测值、时测值逐步细化的分级模式综合评价滑坡的稳定性及变形特征。结果表明:此评价法能客观、全面的反映滑坡稳定性的现状和发展趋势,对同类滑坡的研究具有借鉴意义;现阶段该滑坡处于潜在不稳定状态,库水位上升时抑制滑坡变形(较为微弱),下降时促进滑坡变形,并且这种影响一般会滞后一个星期左右。降雨量与滑坡变形成正相关,两种因素叠加作用时,变形速率显著增加。     

滑坡深部变形监测方法与应用探讨

观测滑坡深部变形是了解滑坡启动机理以及进行滑坡监测预警的重要内容。本文以三峡库区凉水井滑坡作为监测实例,收集了测斜仪监测方法和拉线式监测方法测量出的深部变形数据,分析了深部变形随时间的变化规律以及与地表变形的关系,对比了两种监测方法获得的数据,测斜式监测方法表现更加灵敏,但量程小,拉线式监测方法量程大,但灵敏度低。依据深部与地表协调变形对滑坡变形启动模式提出了新的分类,在此基础上,对两种监测方法的适用性进行了总结,并提出了合理建议。     

三峡库区赵树岭滑坡稳定性物理模拟试验研究

采用3个小比例尺二维物理模型试验,对三峡库区赵树岭滑坡在库区蓄水、水位波动、地面荷载和可能的地震荷载作用下的整体稳定性及其可能的变形、破坏机理进行了研究。采用百分表、网格线和数码相机,对模型的变形和位移进行监测和记录。采用高容重和低容重模型材料,分别模拟地下水位以上和地下水位以下滑坡岩体;根据渗透理论和相似理论,解算水位骤降时模型条件下的动水压力合力矢量,采用施加集中力的方法模拟动水压力;地表建筑荷载采用重晶石–石膏块体模拟;地震荷载采用使模型倾斜的方法模拟。试验结果表明:未来三峡水库运营期间,不论库水位处于175m或145m,还是从175m骤降至145m,建有7层建筑物的该滑坡均整体稳定;而当地震震级大于某级时,该滑坡发生整体失稳,并且库水位从175m骤降至145m时,稳定性最差,其次是145m情况下,175m库水位时稳定性最好;如果发生整体滑坡事件,其滑坡机理为牵引式。     

三峡库区万州区膨胀性滑带土抗剪强度参数变化规律的试验研究

本文主要是以万州区近水平地层滑坡的滑带土为研究对象从影响滑带土抗剪强度参数的因素出发设计出切实可行的试验,全面系统地研究了粘粒含量、含水量和应力状态与抗剪强度参数的关系并对其机理进行详细的解释。可为万州区近水平地层滑坡以及具有膨胀性滑带土滑坡的稳定性评价和设计治理工程提供可靠的力学参数。     

Cyclic response and modeling of saturated silty clay due to fluctuations in reservoir water level of the Three Gorges Dam,China

The deformation characteristics of soil obtained from landslides at the Three Gorges Dam Reservoir have been examined. Due to the annual fluctuation in the water level of the reservoir, landslides around the Three Gorges Dam Reservoir are subjected to cyclic loading. Laboratory triaxial tests have been carried out on silty clay specimens subjected to cyclic changes in pore water pressure. The test results indicate that when the soil is subjected to repeated unloading–reloading with constant deviatoric stress in an overconsolidated state, the silty clay material shows inelastic deformation with the accumulation of irrecoverable strain. To capture this behavior, a constitutive model has been developed to simulate the deformation induced by changes in pore water pressure. This model is based on a modification of Yao et al. (2009)’s model to include the effect of cyclic loading. The model has been used to calculate the shear strain during cyclic loading and for a comparison with the laboratory test results. It has been shown that the proposed model is capable of capturing the deformation response of landslide soil subjected to changes in pore water pressure caused by the fluctuating water level of the reservoir.     

降雨影响下的区域滑坡危险性动态评价研究——以三峡库区万州主城区为例

 降雨引发的滑坡具有区域性的群发效应,能够在短时间内造成大量的灾难性损失。基于此,提出一种可考虑不同降雨期影响的区域滑坡危险性评价方法。该方法以瞬态降雨入渗的区域斜坡稳定性计算模型为基础,将滑坡危险性定义为在一定持续降雨期内各栅格单元体失稳的概率。通过岩土体物理力学参数的不确定性进行各栅格单元体失稳概率的求解,继而获得区域内滑坡的危险性分布。基于ArcGIS软件开发出区域滑坡危险性动态评价工具。以三峡库区万州主城区为例,详细介绍危险性评价工具的数据处理过程以及参数选取方法,并以2种不同的降雨工况进行比较计算。现场斜坡稳定性的调查与计算结果的对比及统计分析表明：滑坡的危险性分布图与真实滑坡的稳定性情况基本一致,并在一定程度上反应了该地区斜坡稳定性的时空分布特征,测试并验证了评价工具的正确性。