根系作用下的基材土–岩接触面原位剪切试验研究

采用自制原位剪切仪,对不同粗糙度、不同多花木蓝根系密度的基材土–岩接触面进行原位剪切试验,研究了基材土–岩接触面的剪切变形特征。研究表明,基材土–岩接触面剪切应力–位移具有典型的软化特性;受根系加筋、锚固作用影响,含根试样的剪切破坏面粗糙、破碎。根系作用对土–岩接触面峰值剪切强度、峰值剪切位移及残余剪切强度影响明显,对比发现,不同粗糙度下,相同根系面积比对提高界面峰值剪切强度的贡献率差异较小;根系面积比较小时,增强界面峰值剪切强度的贡献率低于粗糙度,随着根系面积比增大,根系提高界面强度的作用更为明显,其贡献率显著增加。     

降雨及时效影响下高边坡复杂位移多点神经网络监控模型

为揭示高边坡位移在降雨和时效影响下的复杂变化规律,采用积分型降雨因子和时效函数构建径向基函数(RBF)神经网络监测模型的输入层,以测斜孔内多个测点位移为输出层向量,根据实测降雨、位移时间序列,以模糊C均值聚类(FCM)算法确定RBF计算中心,建立高边坡位移多测点神经网络监控模型。实例表明:采用合理降雨、时效输入层因子及FCM算法的模型可获得理想效果,能有效捕捉复杂变化的位移发展过程,并具有较高的预测精度。     

渗水作用下泥岩地区杆塔扩底基础抗拔承载分析

【目的】泥岩遇水易发生膨胀崩解甚至泥化,对输电杆塔基础抗拔承载力造成不良影响,需要对渗水作用下杆塔基础的抗拔承载特性展开研究。【方法】基于泥岩室内试验结果,利用有限元软件建立泥岩中扩底基础计算模型,引入温度场比拟湿度场的方法模拟泥岩地基浸水后的膨胀劣化,研究扩底基础上拔承载特性。在此基础上,分析泥岩地基浸水渗透后扩底基础极限抗拔承载力降低的具体原因;比较了泥岩地基天然状态、浸水渗透和饱和状态三种工况下极限抗拔承载力的差异以及承载力与埋深之间的关系。【结果】结果表明：增加基础埋深均能提高极限抗拔承载力,但饱和状态工况下增长最缓慢;地基浸水渗透对基础极限抗拔承载力的影响随着基础埋深增加而减弱,2.0 m埋深基础极限抗拔承载力仅为天然状态工况的63.2%,而5.0 m埋深时达到94.2%。【结论】地基浸水造成基础极限抗拔承载力降低的主要原因是地基力学参数劣化,抗剪强度减小所致。研究成果可为泥岩地区杆塔基础设计提供参考。     

酸碱环境下泥岩土石混合体剪切特性研究

【目的】我国中西部地层中泥岩土石混合体分布较为常见,其抗剪强度特性决定着泥岩地基工程及边坡的安全性和稳定性。泥岩土石混合体的抗剪强度特性易受外界酸碱环境的影响,为探究酸碱浓度对泥岩土石混合体抗剪强度特性的影响,【方法】将试样分别置于不同浓度的HCl和NaOH溶液浸泡2 h后,分别在100 kPa、200 kPa、300 kPa围压下开展室内三轴剪切试验,利用扫描电镜观察分析其内部结构特征变化规律。【结果】结果显示：泥岩土石混合体三轴应力-应变曲线与单纯泥岩和土体有明显的区别;随着酸碱浓度的增加,泥岩土石混合体峰值抗剪强度和残余强度均减小,黏聚力呈线性降低趋势,内摩擦角无明显变化;酸性环境下试样峰值抗剪强度、残余强度和黏聚力降幅大于碱性环境。【结论】结果表明：泥岩块石构成新的骨架系统;酸性环境较碱性环境对泥岩土石混合体的抗剪强度劣化效应更显著。研究成果可为泥岩土石混合体地基及边坡的稳定性分析及防灾工程提供参考。     

滑坡位移预测的支持向量机模型参数选择研究

支持向量机(Support Vector Machine, SVM)已被广泛应用到滑坡位移预测,但在具体使用时,SVM的惩罚系数C、核函数参数δ及松弛系数ζ这三个重要参数的取值选择成为影响预测精度的关键。为有效分析SVM三参数取值对滑坡位移预测精度的影响规律,以三峡库区浮托减重和动水压力型两类典型水库滑坡为代表的连续6年地表位移、降雨及库水位监测数据为研究对象,首先,采用移动平均法将位移数据分解为趋势项和周期波动项,并区分训练集和检验集;再结合对滑坡变形机理及影响因素的分析,选择相应预测变量分别建立趋势项和波动项位移预测SVM模型;然后,在固定两参数情形下,通过改变另一参数的取值大小以获得SVM训练集与检验集的预测精度变化规律;最后,建立起典型水库滑坡SVM位移分解预测的参数取值推荐范围。该取值范围可以作为滑坡位移预测SVM模型的参数寻优初始搜索范围,可以在保证预测精度的前提下大大提高搜索效率。     

滑坡关键块力学行为及力传递特征和不同应力状态的稳定系数研究

 分析滑坡关键块的力学行为及滑坡力的传递特征,研究滑坡在摩阻力没有折减条件下,滑坡条块下滑力、摩阻力和推力的相互关系,指出滑坡条块在下滑力、摩阻力相等(即推力矢量和为0)时,该条块处于临界应力状态。研究推移式滑坡条块间推力所表征的力学特征,进而提出滑坡条块处于不同推力条件下,条块间推力测量的基本特征：处于残余应力状态和破坏后区应力状态条块间推力测量值逐渐减小或增大(即力测量可以为负值或正值),处于临界应力状态前条块间的推力测量值逐渐增大(即力测量为正值),该结果对滑坡监测具有指导作用。研究现行滑坡稳定系数的计算方法,针对临界应力状态、破坏后区应力状态和残余应力状态及其混合应力状态,以剩余推力法证明现行临界应力状态法计算滑坡稳定系数不是最小值,而取残余应力状态力学参数计算的稳定性系数为最小值,并证明了它们之间的相互关系。     

蓄水过程中土坝的渗流-应力耦合分析

针对土石坝在蓄水过程中应力场与渗流场间的耦合问题,基于ABAQUS平台,建构了可考虑土体非饱和特性的均质土坝的有限元计算模型,并数值模拟了蓄水过程中土坝渗流场和应力,获得了土坝的渗流、应力及变形的相关规律。结果表明,该方法操作简便,可行、有效。     

考虑地下水作用的渗流场与应力场耦合分析

以大岗山水电站右岸整体边坡为例建立三维有限元模型,模拟了考虑地下水作用的渗流场与应力场耦合分析的初始、开挖卸荷加固、运行期蓄水三种计算工况,采用FLAC3D软件计算了相对位移场、渗流场和应力场及塑性区的分布情况.通过监测边坡开挖卸荷加固过程的不平衡力,并绘制关键点位移变化曲线,可直观地分析边坡各级平台开挖的变形情况.结果表明,当水库蓄水至正常蓄水位1 130 m时,高程1 255 m的缆机平台和1 275 m平台区域出现朝向临空面的位移,建议布置监测设备测斜管监测变形.     

三峡库区白水河滑坡发育特征及影响因素研究

以三峡库区秭归县白水河滑坡为研究对象,通过对滑坡的野外调研,对滑坡的工程地质概况和滑坡特征进行深入探讨。从滑坡自身地质条件和外界影响因素对其变形失稳机理进行研究,分别从四个方面对滑坡影响因素进行深入分析,为边坡工程的支护和预防灾害发生提供理论依据和指导作用。     

热湿作用下三峡库区典型砂岩劣化效应研究

针对取自三峡库区范家坪滑坡砂岩,采用室内模拟高温季节环境条件,研究砂岩在“烘干-吸水”循环作用下的热湿效应,包括砂岩的质量劣化和抗剪强度参数的变化。结果表明①经历“烘干-吸水”热湿循环作用后,岩石质量劣化速率和吸水率是非线性波动变化的,其波动特征体现出了岩石内部裂隙的动态发育;②砂岩的抗剪强度参数黏聚力c和内摩擦角φ随着“烘干-吸水”热湿循环次数的增加而不断降低,在循环初期参数折减幅度较大,后期变缓并逐渐趋于稳定,这与岩石质量劣化规律具有相似性;③提出通过岩石直剪破坏裂纹延伸角度,定性判断岩石强度的方法。研究成果对昼夜温差大且气候潮湿的华中地区岩石劣化预测具有实际意义。