基于离散元技术的软硬互层斜坡动力响应及失稳机理研究

为研究不同岩层倾角陡倾顺层软硬互层斜坡在地震作用下的动力响应及失稳机理,以汶川地震中干磨坊滑坡和水磨沟滑坡为原型,结合三维离散元技术开展两种软硬互层斜坡对比分析。动力响应分析结果表明:在相同地震荷载作用下,陡倾软硬互层60°斜坡模型的PGA(峰值地面加速度)放大系数随着高程的增加表现出非线性增长,在坡顶动力响应最为强烈;陡倾软硬互层80°斜坡模型PGA放大系数随着高程的增加表现出先增大后减小再增大的节律性变化,在坡高1/3处和坡肩部位动力响应最为强烈。失稳机理分析结果显示,在地震荷载作用下:陡倾软硬互层60°斜坡模型发生滑移-弯曲式溃滑,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①裂缝扩展-层间错动阶段、②坡脚岩体弯曲隆起阶段、③上部岩体横向滑移阶段、④弯曲剪断-整体失稳阶段;陡倾软硬互层80°斜坡模型发生滑移-下部弯曲-上部倾倒式破坏,斜坡的破坏流程机制分为四个阶段,即①微裂隙扩展阶段、②层间错动-局部裂隙贯通阶段、③下部岩体弯曲阶段、④上部岩体倾倒破坏阶段。     

考虑坝基岩体抗剪强度各向异性的重力坝抗滑稳定分析方法

为研究节理岩体抗剪强度各向异性特征对重力坝抗滑稳定性的影响,利用结构面网络模拟技术,计算节理岩体在主滑动方向上沿不同角度剪切的连通率与相应的抗剪强度参数,对Mohr-Coulomb强度准则进行各向异性修正。在此基础上,结合极限分析法,提出了一种考虑岩体抗剪强度各向异性特征的重力坝抗滑稳定分析方法。将该方法应用于向家坝泄12坝段的深层抗滑稳定分析,并与传统方法的计算结果进行对比。结果表明:该方法与传统方法获得的临界滑裂面位置比较接近,但其抗滑稳定安全系数明显小于传统方法,且临界滑裂面的剪出段倾角与坝基岩体连通率的最大值方向基本一致,和实际情况相符。该方法充分考虑了岩体抗剪强度各向异性的影响,对合理评价重力坝的抗滑稳定性具有重要的工程和现实意义。     

阶梯溢流坝面坡度对一体化消能工水力特性的影响

为探求高水头、大单宽流量下坝面坡度对一体化消能工水力特性的影响,以阿海水电站为原型,采用三维k-ε双方程紊流模型,引入水气两相流VOF计算方法,利用几何重建格式来迭代生成自由水面,对1∶0.80、1∶0.75、1∶0.65三种阶梯面坡比进行数值模拟研究。结果表明:①最大负压值均位于首级阶梯立面凸角下1/4附近,并随坡度增加而增大。坡度为56.98°时,最大负压值为61.02 kPa,超过了6×9.81 kPa。②水流空化数在宽尾墩水舌出口位置出现最小值,空化数随坡度变陡而减小。坡度为56.98°时,空化数最小为0.358。坡度为51.34°时,空化数最大,为0.381。③随着阶梯溢流坝坝面坡度变缓,消力池最大临底流速增大。当坡度为51.34°时,消力池最大临底流速最大,达到26.84 m/s,超过了25 m/s,易发生冲磨破坏。当坡度为56.98°时,消力池最大临底流速最小,为24.00 m/s。消力池尾坎前最大临底流速随坡度增加而减小,坡度为56.98°时最小,为9.63 m/s;坡度为51.34°时,消力池尾坎前最大临底流速最大,为9.96 m/s。④坡度的变化对一体化消能工消能率的影响不大,坡度从51.34°增加到56.98°,消能率只提升0.15%。     

侏罗系煤层顶板涌水量动态变化及其形成机制分析

以鄂尔多斯盆地北部的泊江海子煤矿113106工作面为研究点,建立了顶板砂岩含水层的水文地质概念模型和模拟模型,利用井下试验数据对模型进行识别和验证,获得了研究区砂岩含水层水文参数,结合工作面推进过程,按块段预测涌水量。结果发现:由切眼向工作面收作线方向,其涌水量异常增大,综合褶皱、古地貌、沉积相变分析其形成机制,为泊江海子矿下一步一盘区顶板砂岩水科学疏放与防治提供了重要依据。     

基于最小势能原理的三维边坡稳定矢量和法

确定滑面应力状态以及坡体滑动方向,是运用矢量和法进行边坡稳定性分析的关键。针对任意形状的滑移面,基于最小势能原理获取滑面上的应力,通过使得系统势能最小的虚位移求解滑面上的法向力以及剪切力。同时,将边坡整体运动趋势视为微面抗滑力矢量和的相反方向,构建了一种抗滑力方向的计算方法。将滑体上的所有力在滑动方向上进行投影得到抗滑力与下滑力,二者的比值定义为边坡的安全系数。相比以往的研究,文中方法无需假定主滑面,同时避免了初始滑动方向的确定。为验证该方法的可行性,用其计算了2个经典算例的安全系数、滑动方向以及法向应力,并将其应用于某实际工程。结果表明:该方法在2个经典算例中得到的结果与其余算法结果较为接近,验证了其合理性;在实际工程中,文中方法与其他算法的计算所得安全系数较为接近。研究成果为边坡稳定计算提供了新的思路。     

边坡稳定影响因素及稳定分析方法探讨

在明确边坡稳定性取决于边坡自身的结构特性、水、振动、人类活动、气候条件、风化及植被等内外因素综合作用的前提下,对边坡的稳定分析方法从定性到定量的发展过程进行了分析。定性分析法主要有地质历史力学分析法、工程经验类比法和图解法等;定量分析法主要有极限平衡法、有限单元法、能量平衡法、控制理论分析法、智能技术分析法以及综合分析法等。针对现有边坡稳定分析方法存在的利弊,提出了需要深入研究的问题,以完善边坡稳定性的研究内容。     

连续跌坎型底流消能工水力特性的影响因素研究

通过大量的试验,测量了消力池底板压强分布规律、池内流态和流速分布,着重分析了入池水流单位重量水体能量、入池角度和跌坎高度的变化对消力池底板冲击压力、临底流速、池内流态及消能率的影响。研究表明,连续跌坎型底流消能工的跌坎高度与入池角度之间存在一种最优组合,可既保证消力池中消能率高,又能满足临底流速和底板动水冲击压力小的要求。该研究成果可为工程设计提供一定的科学依据。     

三峡船闸高边坡设计实践中几个问题的再认识

根据前期设计论证,三峡船闸上部边坡开挖达到基本自稳,辅以排水及锚固,下部为直立坡与薄混凝土衬砌闸墙相结合.在施工过程中,遇到如何控制边坡开挖形态与闸室结构型式,中隔墩岩体保留与利用,坡面块体,排水隧洞的完整性,锚索的结构型式及钢绞线的强度利用系数等一系列问题.这些问题在施工过程中进行了分析.并通过动态设计方法,得到了较好的解决.     

深圳市松子坑水库消涨带生态护坡研究

水库消涨带是指随水位涨落不时出没的库岸,其坡面裸露,泥沙侵蚀量大,生态环境恶劣。由于淹露交替造成生态环境极端变化,库岸消涨带植被恢复一直是全球环境领域的一项难题。采用野外定点观测方法,以植草岸坡与裸露岸坡比较研究的方式,探讨了松子坑水库消涨带生态护坡机制和生态护坡效果。     

不同坡度下压力对滴灌毛管均匀度的影响试验

以内镶式滴灌带和薄壁滴灌带为研究对象,测定了平坡、±0.5%坡度和±1%坡度时,不同入口压力下滴头沿毛管的流量分布和水力损失,并结合滴头的制造偏差,计算得出不同坡度和压力条件下滴灌毛管的均匀度。试验结果表明,将毛管铺设成恰当的顺流下坡坡度或提高入口压力均可提高毛管的滴灌均匀度。