滑坡堆积体降雨入渗过程物理模拟试验研究

降雨强度对滑坡坡面降雨入渗过程有显著影响,进而对滑坡变形稳定起着重要作用,孔隙水压力变化是降雨入渗诱发滑坡失稳的重要因素。为进一步探明降雨入渗过程与堆积体滑坡变形失稳破坏模式之间的内在关系,基于人工模拟降雨室内大型滑坡模型试验,研究了不同降雨强度下滑坡堆积体孔隙水压力变化与土压力的响应规律与变形破坏模式,揭示了降雨诱发滑坡变形破坏机理。结果表明:降雨入渗引起滑坡堆积体内孔隙水压力和土压力增加,且随着降雨强度的增大,滑坡体内孔隙水压力和土压力增长速率随之增大。堆积体滑坡变形破坏与孔隙水压力变化密切相关,滑坡堆积体内孔隙水压力随降雨历时的增加不断变大,进而基质吸力不断减小;滑坡体破坏区上侧会产生拉裂缝,下侧由于挤压作用出现土体隆胀,坡脚处会出现局部流土等现象。降雨强度大小与堆积体滑坡变形破坏模式密切相关,雨强大小为0.44 mm/min时,形成多级后退式滑坡变形破坏;雨强为0.57 mm/min时,滑坡体沿最危险剪切面发生大范围滑动破坏,并最终形成塑性流动。     

降雨和库水位耦合作用下滑坡的模型试验研究

降雨和库水位上升是滑坡失稳的重要因素之一,为探究滑坡变形过程和失稳条件,选取千将坪滑坡为实体对象,制作相似比为1:190的物理模型,在降雨和库水位耦合作用下,通过不同模型倾角角度并辅以监测手段进行试验研究。试验结果表明:滑面倾角越大,在同样诱发因素下越容易失稳;在降雨和库水位耦合作用下,位移基本存在于滑坡前缘,滑坡后缘波动较弱,表现出牵引式滑坡特征;滑坡土压力与位移变化存在一定的对应关系,土压力随着滑坡的缓慢变形逐渐增加,滑坡破坏前瞬间土压力急剧增大达到峰值,破坏失稳时土压力急剧减小,呈现出应力重分布现象。     

降雨条件下堆积层滑坡变形特征及形成机理研究

以陕西省岚皋县广泛发育的堆积层滑坡为研究对象,借助土工试验、物理模拟和数值模拟手段,揭示了降雨条件下滑坡的变形和渗透规律,研究了降雨诱发堆积层滑坡的变形破坏特征及形成机理。物理模型试验表明:堆积层斜坡内渗流速率与时间呈幂函数关系,关系式为y=6.658 83x-0.900 34;在降雨和地下水位变动下,堆积层滑坡主要表现为牵引式,其发展过程可概括为:裂缝的产生→裂缝的扩展→裂缝的贯通→次级滑动→整体滑动五个阶段;堆积层滑坡的二元结构是该滑坡形成的决定性因素,降雨入渗导致地下水在基岩面附近富集是该滑坡发生的重要诱发因素。数值模拟结果表明:随着地下水作用时间的持续,坡体稳定性逐渐降低,剪应变逐渐增大,斜坡变形逐渐增加。     

某工程厂址古滑坡变形演化机制及稳定性研究

习酒厂址所在的古滑坡堆积体具有局部陡坎的微地形,其稳定性对今后古滑坡体上密集建筑群建造施工至关重要。在阐述古滑坡基本特征的基础上,结合地质勘察以及数值模拟的方法,对习酒厂址古滑坡的变形演化机制及稳定性进行研究。古滑坡坡体失稳破坏主要分为3个阶段,随着土体抗剪强度折减会在局部不利地形处产生裂缝,然后会出现两阶段的滑动破坏,并且降雨条件会加速坡体的失稳破坏。研究结果表明,古滑坡堆积体不会发生整体性的滑坡灾害,但极易发生局部的滑塌,主要为局部的变形破坏,其出现的破坏模式可能为坡体中上部分的滑移-拉裂破坏以及中下部堆积体的蠕动-拉裂破坏。研究结果可为该古滑坡堆积体上密集建筑群建造活动的开展提供重要依据。     

降雨强度与含石量对松散堆积体失稳影响研究

地震、工程开挖及风化、侵蚀、搬运等地质作用形成大量的松散堆积体。堆积体中块石含量各异,在降雨诱发下失稳形成滑坡、泥石流等地质灾害,给当地居民生产生活和大型工程造成严重威胁。利用室内大型模型平台开展不同含石量和降雨强度的模型试验,分析含石量和降雨强度变化对松散堆积体变形失稳的影响。研究表明：降雨入渗过程中松散堆积体的体积含水率变化过程可分4个阶段。在Ⅰ阶段堆积体的含水率基本不变,Ⅱ阶段含水率快速增加,达到峰值后进入Ⅲ阶段,在此阶段中出现缓慢回落,降低到一定程度后进入Ⅳ阶段,此后体积含水率再次缓慢增大。含石量越大,相同降雨强度和时间时其体积含水率越小,后缘主张拉裂缝出现的时间越晚,对应的主张拉裂缝的宽度越小,坡体达到失稳破坏的时间越短。当降雨历时相同时,降雨强度越大,则体积含水率越大;降雨强度越大,松散堆积体失稳破坏时的体积含水率越高;不同降雨强度下,松散堆积体的体积含水率变化规律各不相同。降雨强度对松散堆积体的稳定性影响更加明显,降雨强度越大,松散堆积体的主张拉裂缝值越小,其主张拉裂缝出现时间、裂缝最大宽度、失稳时累积最大位移及失稳降雨历时降低越明显。研究结果为灾区松散堆积体降雨过程中失稳灾变的预测预报研究提供参考。     

降雨诱发黄土边坡失稳室内试验研究

为研究降雨诱发滑坡失稳破坏机理和演化特征,开展了人工降雨条件下黄土滑坡室内研究,通过对土体的体积含水率、基质吸力及坡体变形破坏监测,分析降雨入渗对黄土边坡稳定性的影响.结果表明:在一定的降雨强度范围内,降雨强度越大,降雨入渗速度越快,越易发生滑坡;边坡坡度越缓,坡面降雨入渗速度越快;湿润锋移动在坡脚和坡顶较坡面更快,对滑坡的发生发展有较大影响;试验滑坡为多级后退式破坏模式.     

新型装配-现浇式密柱结构墙体的轴心受压性能

为提升新型装配-现浇式密柱结构的抗震性能,通过对2榀模型在竖向荷载作用下的试验及有限元分析,研究了其在正常使用阶段和承载极限状态时墙体各截面应力、裂缝、变形、破坏形态及平面外位移．结果表明:结构在正常使用荷载下具有较大的承载能力和刚度,破坏具有一定的延时,未出现平面外失稳;预制外壳与现浇柱联结性能良好,不会出现滑移错动;预制外壳的增加能显著提高结构承载性能,采用“最优尺寸”的截面设计能更好地发挥结构抗压性能．新型结构满足住宅在竖向荷载组合作用下的可靠性要求,一般层高的墙体在重力荷载作用下不会发生平面外失稳破坏．     

白格滑坡裂缝区演变过程及其发展趋势分析

白格“10.10”滑坡后,其源区边界外残留有方量较大的裂缝区,“11.3”滑坡就是裂缝区部分失稳的结果。“11.3”滑坡后裂缝区范围进一步扩大,存在进一步失稳,进而滑坡堵江的可能性。为此,2019年作者对滑坡区进行了补充地质调查,并开展了裂缝区深部变形与渗压监测等工作。结果表明：(1)滑坡区岩性属于金沙江缝合带的构造混杂岩,以片麻岩为主,夹杂大理岩、碳质板岩,以及超基性和酸性侵入岩。虽然构造活动扰动强烈,边坡整体为逆向坡。蚀变和风化作用对滑坡的孕育演化作用显著。(2)自“11.3”滑坡发生至2019年6月,滑坡裂缝区范围一直在扩展。C1区扩展约500m,到达白格村;C2区越过山脊,至滑坡边界直线距离约130m;C3区范围相对稳定。从宏观变形来看,“11.3”滑坡诱发的裂缝变形最大,此后发展趋缓。(3)C1-1、C2-1和C3区均已形成剪切带,变形深度C1-1区最小(18m),C2-1区最大(67m),C3-1区居中(22.5m)。平均变形速率C1-1区最大,推测大于20mm/天;C3-1区其次,达到3.33mm/天;C2-1区最小,为0.29mm/天。(4)裂缝区不存在稳定的地下水位,变形与降雨无关。(5)裂缝区目前变形均未收敛,均处于蠕变变形状态。后期需要密切关注C1-1和C2-1区,特别是变形特征与局部基岩解体破坏情况。     

某水利枢纽滑坡综合监测成果分析

为分析某水利枢纽滑坡的变形破坏趋势,以地下水位、土压力为监测重点,集成地表变形监测,对滑体的应力-应变进行了实时监测,利用有限元方法,建立非饱和土Madis GTS NX降雨滑坡数值模型,模拟不同降雨历时下的滑坡力学特性,进行滑坡治理效果数值对比分析。结果表明:降雨入渗引起边坡地下水位的波动,从而引起地表变形发生波动,最大变形值达到40 mm;裂缝最大变形达到55 mm,治理后锚固力逐渐趋于平衡;而数值模拟表明,在极端降雨情况下,滑坡最大变形将达到193.8 mm,治理后最大变形值降低了93%,安全系数增大了1.15倍。     

基于PFC-Geostudio耦合的边坡降雨变形破坏研究

为研究降雨条件下边坡的变形破坏情况,建立典型边坡模型,通过有限元软件Geostudio进行渗流分析,将不同降雨强度下的边坡土体的含水量情况导入至颗粒流方法中,根据颗粒位置修改其重度、及接触参数,并对渗流区域施加渗流力,当降雨强度大于边坡入渗速度时,增加考虑坡面径流对颗粒的拖曳作用,分析了不同降雨强度下边坡变形情况以及滑坡破坏过程。研究表明,发生降雨时,边坡变形主要为沉降,最大变形产生在坡顶位置;当降雨强度较大时,坡脚颗粒会由于冲刷作用发生滑动,并诱发后部边坡土体发生渐进式牵引式滑坡。     

水库滑坡灾害致灾机理及防控技术研究与展望

随着中国高坝大库水利水电工程的相继运行,水库滑坡灾害已成为影响工程运行稳定和威胁沿岸人民生命财产安全的重大隐患,提升其综合防控能力是国家重大需求。水库滑坡是一个复杂的地质综合体,其变形破坏过程不仅与滑坡所在区域的地质条件特性相关,更取决于诱发因素如降雨、库水位变动等动态作用的影响,从开始孕育变形到最终失稳破坏一般需经历较长的历时,是一个不断累积发展的过程,不仅涉及降雨入渗与库水影响的时空叠加作用,更涉及多因素耦合下的渐进破坏机制,其致灾机理与防控难度极高。本文结合大量现场调查、室内外试验和数值模拟,总结了库区地质、水文等条件对于滑坡易感性及空间分布的影响规律,揭示了强降雨、库水位变动及多因素叠加作用下水库滑坡的累积灾变失稳机理;建立了离散元模型与流体力学模型（DEM-SPH）耦合的滑坡-涌浪模拟技术,能够较好地揭示高速滑坡体入河与水流的强碰撞及涌浪的非线性传播过程,可为滑坡致灾影响范围及应急避险方案制定提供科学依据;构建了无人机-3维激光扫描空地数据融合的大范围水库滑坡3维变形演化监测技术,并归纳总结了水库滑坡的综合治理技术。此外,针对多因素驱动下水库滑坡复杂致灾机理及防控技术方面的研究不足和局限性,展望了水库滑坡在灾变累积失稳与稳定评价、多源融合监测与智能预警、滑坡-涌浪流固耦合模拟与致灾影响评估、生态措施-支护结构联合治理技术方面的未来发展方向,期望为水库滑坡灾害防控减灾研究提供借鉴。     

金沙江结合带巴塘段滑坡群InSAR探测识别与形变特征

金沙江结合带结构破碎,软弱岩层发育,流域性特大高位地质灾害频繁发生。针对该区域开展大范围滑坡调查与监测研究,对减灾防灾具有重要意义。以金沙江结合带巴塘段为试验区,采用堆叠InSAR技术分别利用升轨、降轨Sentinel-1A卫星数据对该区域滑坡隐患开展了调查研究。在此基础上,以中心绒乡滑坡群为重点研究区,利用多维小基线子集技术获取了区域二维形变速率(水平东西向和垂直向)及二维时间序列结果。通过对4处典型滑坡体的形变时间序列结果进行分析,发现在两年时间段内安里克米滑坡、仁娘村滑坡、贡伙村滑坡1和贡伙村滑坡2水平方向累积位移量分别达到44.3、-26.6、65.3和-77.1 mm,垂直向累积位移量分别达到-30.2、-88.3、-80.9和-56.9 mm,且这4处滑坡呈现缓慢蠕滑变形趋势。通过对贡伙村滑坡2的形变监测二维时间序列与降雨数据分析发现,强降雨对滑坡变形有一定短暂影响。由于滑坡群处于地质条件脆弱地区,构造活动强烈,在强降雨条件下极易导致滑坡失稳,建议对其进行持续监测,同时该研究成果对流域内其他区域的滑坡调查与监测研究具有参考意义。     

基于响应目标的特大型冷却塔优选组合方案

现有冷却塔群组合形式选型主要基于荷载干扰因子来考虑,这一做法难以真实反映冷却塔群结构的受力特征.为研究基于静风响应目标的四塔组合优选方案及特大型冷却塔在不同四塔组合下的综合受力性能,本文以在建世界最高冷却塔(220 m)为工程背景,分别对串列、矩形、菱形、L形和斜L型5种典型四塔组合冷却塔群共320个工况进行了同步刚体测压风洞试验.获取了5种四塔组合形式下各工况冷却塔表面风压分布模式,并基于有限元方法建立了"塔筒-支柱-环基"一体化仿真计算模型,分别对不同组合形式、来流风向角和塔群相对位置工况进行了三维非对称风荷载作用下的特大型冷却塔静风响应分析,探讨了7种典型响应目标下四塔干扰作用对特大型冷却塔风致位移响应及内力响应影响规律.在此基础上,综合对比研究了不同静风响应指标的影响程度与分布规律.最终,基于静风响应目标综合定性地给出了四塔组合形式的优选方案,其中的串列组合布置方案抗风性能最优,菱形、斜L形、矩形和L形组合抗风性能依次递减.     

堰塞体状态相关剪胀理论与坝体溃决演化规律研究构想（特约稿）

堰塞体一般在自然力作用下瞬间形成,堆积体具有空间结构复杂、坝料级配宽泛、稳定性差、易在水流冲刷下发生溃决等特点。堰塞体作为一种重大的水旱自然灾害,其安全评价和灾害预测是国内外学者关注的焦点,目前尚有很多问题需要解决,包括：（1）堆积体由天然宽级配土石料构成,表现出显著的状态相关性,缺乏正确描述这种宽级配堆石料的状态相关剪胀理论与本构模型;（2）堰塞体形成后,会受上游堰塞湖水位抬升、持续非稳定渗流、湖区滑坡涌浪、后期地震等外荷载作用的影响,缺乏稳定性评判的标准和方法;（3）堰塞体缺乏必要的洪水溢流设施,容易发生溃决,且溃决水流冲蚀过程呈明显的非线性特点,溃口水力要素指标呈强非恒定流特征,缺乏反映宽级配堰塞体材料冲蚀机理的溃决过程数学模型。为此,有必要采取现场勘查、多尺度物理模型试验、数值仿真等综合手段开展研究,揭示堰塞体外观形态、内部结构和材料宏观力学特性及其时空变异规律,提出状态相关（级配、孔隙比、应力水平）的宽级配堰塞体材料剪胀方程,建立能适应复杂应力路径的广义弹塑性本构模型与坝体极限平衡分析方法;开展大型水工模型试验和溃坝离心模型试验研究,揭示非恒定流作用下堰塞体材料的动态冲蚀特性与堰塞体溃口演化规律,建立非恒定流作用时溃口动边界条件下的挟砂水流冲蚀方程,提出考虑流固耦合的堰塞体溃决过程数学模型,实现堰塞体漫顶或渗透破坏溃坝全过程水流运动特征、坝料输移规律、溃口演化过程及结构失稳的数值模拟。综合可靠度理论与溃坝过程数值模拟方法,提出能考虑流固耦合的堰塞体渗流、变形、稳定和溃决过程的一体化数值仿真平台,构建堰塞体全生命周期安全评价与灾变模拟理论体系与方法,为提升我国堰塞体防灾减灾决策水平提供科学的理论与技术支撑。     

浅埋软岩段隧道进洞施工变形特征与失稳分析

为研究隧道开挖过程中浅埋软岩段塌方变形特征,对隧道地质情况进行有效辨识,结合隧道施工过程围岩监测数据,并依据地质雷达探测结果建立三维数值模型并进行数值分析。研究结果表明:在隧道开挖阶段,拱底与拱顶位置均出现明显塑性区,伴随掌子面逐渐靠近围岩破碎区域,塑性区范围逐渐扩大并向拱顶右上方及围岩内部转移,破碎区域应力水平较低且位移显著增大,围岩完整性大大降低;不良地质构造是隧道发生塌方大变形的主要原因,降雨和地表水的入渗劣化围岩力学性质加速了隧道灾害的发生。对于隧道五级围岩浅埋段施工,应加强监控量测分析并及时做出预警,对关键部位开展超前地质预报工作。研究结果可以指导隧道塌方灾害的防治,对于实现隧道信息化施工具有借鉴意义。     

川北某变电站堆积体边坡的变形破坏机制研究

以川北某变电站后方边坡为研究对象,在综合考量边坡地质环境条件调查结果、变形破坏的地质过程定性分析与颗粒离散元 PFC2D 数值模拟结果的基础上,分析研究该边坡的变形破坏机制。结果表明:该边坡是典型的松散堆积体边坡,开挖卸荷是其发生变形的主要控制条件,强降雨是其破坏失稳的主要诱发因素;边坡的变形经历了开挖卸荷变形、变形扩展延伸、深部蠕滑–潜在滑移面贯通 3?个演化阶段;边坡的变形破坏机制为前缘开挖条件下强降雨诱发的蠕滑?拉裂式滑坡。本研究可为该工程和类似松散堆积体边坡治理提供参考。     

格构式钢管混凝土风力发电机塔架的设计指标和参数研究

对格构式钢管混凝土风力发电机塔架进行了非线性有限元静力分析,揭示了其受力全过程、破坏模式及极限承载力,考查了塔架宽高比、腹杆形式、塔柱径厚比以及腹杆与塔柱刚度比对塔架极限承载力和破坏模式的影响规律.有限元分析结果表明：塔架宽高比λ、塔柱径厚比γ及腹杆与塔柱刚度比β对塔架极限承载力和破坏模式的影响较大,腹杆形式对塔架极限承载力和破坏模式影响很小.随着塔架宽高比λ的增加,塔柱径厚比γ的减小,腹杆与塔柱刚度比β的增加,塔架的极限承载力增加,塔架的破坏模式由腹杆屈曲失稳向腹杆屈曲与受拉塔柱屈服联合破坏转变.本文建议：在设计风力发电机塔架时,塔架宽高比λ宜控制在1/9;底层腹杆形式宜采用再分式,以上各层可采用其他形式;塔柱径厚比宜小于30,腹杆与塔柱刚度比β宜小于0.05,以避免塔柱先于腹杆发生破坏.本文分析结果可为工程设计提供依据.     

降雨裂缝渗透影响下山体边坡失稳灾变分析

运用现代非线性分析中的突变论方法，研究了在降雨裂缝渗透影响下山体边坡可能发生突发性失稳滑坡和渐进演化性失稳滑坡的机理.针对在降雨裂缝渗透影响下由于软弱夹层介质的有效刚度侵蚀损伤导致的弱化效应，给出了山体边坡失稳滑坡的尖点突变理论模型.分析表明，降雨量、裂缝等外部环境因素的变化，以及滑坡面上软弱夹层介质的弹性区段与应变弱化区段的本构曲线拐点处的有效刚度比的变化会导致边坡失稳灾变；当由于边坡自身的上述非线性因素变化造成的影响达到一定程度时，在边坡稳定性演化过程中会出现明显的突变现象，这种突变的非线性现象出现的条件分别是边坡发生灾变性滑坡的突发因素和积累演化因素的表像.研究结果有助于认识边坡突发性滑坡灾变机理和灾变累积性演化机理，并进一步预测和防治山体滑坡.     

吸水性模板影响混凝土抗裂性能的试验研究

近年来,随着高性能混凝土和高强混凝土的应用,混凝土的水灰比不断降低,从而致使混凝土的干燥收缩变形和早期自收缩变形不断增大,在内外约束作用条件下就会在混凝土内产生很大的拉应力,而混凝土抗拉强度很低,特别是早期强度更低,当拉应力达到混凝土的抗拉强度时,就会使混凝土发生开裂,因此,混凝土的裂缝问题愈加严重,越来越引起工程建设人员的关注.通过表面粘贴吸水性模板抗裂试验,分析了吸水性模板对混凝土表面硬度、外观质量、强度和抗裂能力的影响,研究了吸水性模板对混凝土裂缝的控制机理,提出了粘贴吸水性模板控制混凝土表面裂缝的方法,可以从外在因素上提高混凝土的抗裂能力.