气液两相流原理在边坡稳定性分析中的有效性研究

为研究雨水渗流行为和孔隙水压变化对边坡稳定性的影响,以降低降雨诱发的边坡失稳概率,采用气液两相流数值模拟法对一维渗流实验和斜面模型渗流实验进行分析,并对2012年青海省同仁县西山发生的滑坡进行再现模拟。按Mohr-Coulomb屈服标准建立风化岩弹塑性模型,通过孔隙水压力和孔隙压力以及有效应力变化分析了滑坡发生的可能性。结果表明:1)单相流分析没有考虑到孔隙气压的影响,可能导致渗透速度快于实验结果,而气液两相流分析可有效评估孔隙气压对土体渗流的影响,并更易计算饱和度、基质吸力和渗透系数之间的关系;2)模型试验结果表明,一旦渗透面到达计测点,孔隙压力就会突然上升,采用两相流应力-渗流耦合分析时,滑坡发生位置和形态与实际滑坡高度相似,滑动面附近的孔隙水压力和孔隙气压增加是造成滑坡的重要原因之一。研究证实了气液两相流法在降雨边坡稳定性分析中的适用性与有效性,可为研究降雨期间的边坡稳定性提供一定参考。     

基于有限元—离散元耦合方法的顺层泥岩滑坡成灾机理研究

蚌埠市某废弃宕口因矿山开采，形成多处崩塌、滑坡地质灾害，严重破坏了生态环境，亟须进行修复治理。本文通过“空天地”一体化综合勘察手段，查明了该废弃宕口的地质灾害发育类型及HP01滑坡的发育特征，基于有限元—离散元耦合数值分析方法，研究HP01滑坡的成灾机理及其危险性，取得如下结论：研究区域发育2处滑坡和3处崩塌，滑坡均为顺层岩质滑坡；HP01滑坡属于由下至上、渐进破坏的牵引式顺层岩质滑坡，变形失稳主要受泥岩中软弱结构面的控制，变形破坏模式为蠕滑拉裂式，失稳过程可概括为开采卸荷—渗流软化—深部蠕滑—逐级拉裂。建议重点开展坡体截排水工程，保证稳定性。     

模型试验下的公路边坡合位移演化分析

为了明确底部开挖对公路边坡稳定性的影响,以梅州至平远高速公路工程为背景,采用多步开挖的方法结合全尺寸边坡模型进行试验。在坡体中布置6个监测点记录坡向及垂直位移,随后将两方向位移作为分量进行组合位移计算分析,并结合试验结果进行归纳。研究结果表明：1）边坡上部区域整体稳定,内部应力变化慢,滑坡往往由内部蠕变造成,因此上部区域合位移偏角值较为稳定,而下部区域因易受开挖影响,位移角波动显著;2）通过对边坡下部区域计算,其滑动面倾角理论值为30°～60°,试验中观测到了一致的情况,而受土体堆积作用,后期土体断面几乎与坡面平行。研究得到了滑坡发生前合位移的偏转角及滑坡断面方向变化规律,相关结果可作为预测边坡稳定性的重要指标,对评估公路边坡稳定性具有一定的借鉴意义。     

降雨及渗流条件下层状砂质板岩 边坡变形破坏模式研究

为增强边坡在恶劣条件下的稳定性,针对降雨及渗流条件下的层状砂质板岩边坡进行研究,采用边坡模型试验和有限元模拟方法,研究了边坡的变形破坏形态和位移变化情况。结果表明,边坡的变形破坏是一个持续发展的过程。主要从坡体中部开始,形成一个D字状的位移曲线,随着降雨时间的增加,最终坡体完全被破坏;当降雨强度分别为600 mm/d和800 mm/d时,边坡中部出现塌落,其降雨时间分别为16 800 s和13 300 s,说明了强降雨对边坡失稳有被更大的加速作用;通过对边坡模型试验和有限元模拟试验的结果对比表明,层状砂质板岩边坡破坏形态和位移变化趋势基本保持一致,验证了模型试验监测数据的准确性和有效性。研究结果为降雨及渗流条件下层状砂质板岩边坡变形破坏机理提供了实验依据和数值模拟参考,可为类似砂质板岩边坡渗流问题研究提供借鉴。     

基于SPH法的九寨沟滑坡模拟研究

为了提高有限元法在解决滑坡较大变形时网格畸变的计算效率和精度,以九寨沟区域滑坡处地层土壤材料参数为基础,采用SPH法建立边坡模型,通过改变粒子密度和瑞利阻尼参数,研究了九寨沟区域滑坡的缩尺斜面模型滑坡面发生状况,比较了不同参数下滑动面产生过程中的差异。结果表明,在应用SPH法分析地震边坡变形的过程中,平滑距离的调整易使计算精度发生变化,从而产生一定程度的误差,而平滑距离也会影响边坡的最终变形形态;在不同的SPH粒子密度和不同的瑞利阻尼参数下,滑动面的产生过程也呈现出显著差异。SPH法有效改善了有限元处理大变形时网格失真等问题,研究结果可为地质灾害易发区的滑坡灾害防治提供一定参考。     

路基边坡雨水浸透变形模拟研究

为了减少由于雨水渗透引起的路基边坡局部变形和失稳现象,在概述模型实验现象的基础上,采用饱和及非饱和渗流分析方法以及弹塑性有限元分析方法,模拟路基边坡模型中水位的变化和滑动破坏发生前的初始变形,建立渐进式边坡失稳的预测方法,通过实验进行再现分析,以明确边坡初始变形机理。研究结果表明:1)在饱和及非饱和渗流模拟中,当渗流系数设置值比渗透实验结果大时,模型实验的再现性良好;2)在弹塑性有限元分析中,通过边坡水位升高导致变形系数(刚度)减小,进而能够分析出模型实验中边坡的初始变形。研究过程为分析降雨期间路基边坡稳定性提供了新方法,其结果可为工程施工过程中避免发生大规模崩塌现象采取适当措施提供依据,为施工标准的设计和制定提供重要参考。     

全风化混合花岗岩边坡降雨冲刷试验研究

为了探究全风化混合花岗岩的冲刷破坏演化规律,设计了坡面降雨冲刷试验。借助高密度电法和面波测试方法,选取云南临沧南部山区混合花岗岩边坡进行现场冲刷试验,并构建了全风化混合花岗岩边坡入渗侵蚀量化评估方法,对全风化混合花岗岩边坡降雨冲刷破坏特征进行了分析。结果表明：1）边坡受雨水冲刷的影响深度分为3层,即0~0.5 m表层、0.5~1.6 m中层和1.6 m以下深层;2）侵蚀过程分为3个阶段,即①雨水溅蚀、入渗阶段,雨水溅蚀,坡面岩土体结构发生初始破坏,平均电阻率升高,剪切波速降低;②下层潜蚀入渗饱和阶段,雨水入渗饱和,岩土体结构进一步破坏呈松散砂状,坡面径流量较小,表层岩土体保持较好的完整性;③细沟贯通冲蚀破坏阶段,表土层平均电阻率迅速升高,剪切波速大幅度降低,坡面径流量增加,细沟贯通延伸至坡脚并出现大规模片蚀。以剪切波速变化率和电阻率变化率为基础建立的全风化混合花岗岩边坡入渗侵蚀量化评估方法,可为全风化混合花岗岩工程边坡冲刷治理提供可靠的技术支撑。     

雷达岗滑坡形成机理及稳定性分析

在详述雷达岗滑坡形成机理基础上,对该滑坡在多种工况下的稳定性进行了计算。结果表明,Ⅰ号滑坡均处于稳定状态,Ⅱ号滑坡在饱和工况条件下整体稳定,局部(上部)坡体欠稳定。研究结果为该滑坡的防治提供了重要的依据。     

南贝尔凹陷东次凹构造特征与构造演化

南贝尔凹陷位于海拉尔-塔木察格盆地断陷带的中部,是塔木察格盆地的次级构造单元,也是海-塔盆地最具勘探潜力的凹陷之一,东次凹是南贝尔凹陷的三个次级构造单元中的一个。通过对研究区构造特征的分析,将研究区划分成六个三级构造单元:南部由西向东可划分为西部断鼻带、南部洼槽带和东部断阶带;其北部自西向东依次可划分为北部洼槽带、中央隆起带和断裂构造带。在此基础上认识了南贝尔凹陷东次凹构造演化阶段及构造变形,这有助于揭示凹陷演化规律,分析构造演化对油气成藏条件的影响,同时对加快南贝尔凹陷的油气勘探进程有重要意义。     

宜毕高速公路K3段震后边坡滑坡应急处置研究

为了有效控制震后山体滑坡、崩塌现象的蔓延,保证高速公路建设及运营安全,以震后宜毕高速公路K3段为研究对象,开展震后应急勘察工作,采取注浆、排水和反压等手段对边坡滑坡进行位移和沉降监测。利用Geostudio中的Slope/W模块分析加固后的滑坡稳定性,计算边坡的屈服加速度,提出根据预应力锚索进行加固的治理方案。结果表明,滑坡在地下水和地震的共同作用下产生,土体薄层状结构及岩层顺倾均加剧了滑坡形成,尽管地震作用对边坡整体稳定性有较大影响,但实施的应急处置措施遏制了滑坡的进一步变形,经过计算,边坡加固处理后屈服加速度为0.07g,安全系数为1.3,符合相关规范要求。可见,边坡滑坡体位移在震后初期得到了有效控制,治理措施有效提高了该边坡的稳定性。处置方案对类似高速公路的建设与维护具有借鉴意义。     

中西部地区黏性土质边坡降雨动态渗流的 非饱和特性分析

为了解降雨过程中非饱和土质边坡结构的变化规律,基于有限元数值计算方法和非饱和土体力学特征关系理论,探讨了在不同降雨工况作用下某实际工程项目的边坡渗流过程与坡体内力分布的耦合特性,归纳了降雨过程中边坡内土体饱和度变化、孔隙水压力分布以及土体塑性区分布随降雨时长变化规律。结果表明,1)降雨初期边坡表面土体的饱和度和孔隙压力变化较为迅速,随着降雨过程的持续进行,坡体中非饱和土体的容重和饱和度不断增加;2)在土体饱和度和容重增加的同时,土体的渗透系数与渗流状态也发生显著改变,容易在坡脚渗出点位置造成局部塑性破坏区以及侵蚀破坏,从而降低结构的整体安全性;3)当降雨强度大于土体下渗速度时,会在坡体表面形成径流,从而引起表面侵蚀破坏,因此建议对于强降雨地区,应设计坡体表面排水通道。研究结果为强降雨地区的边坡结构加固以及排水设计提供了依据,可以为已有边坡工程的评估与改造提供参考。     

近50年来全球增暖的阶段性特征及其与中国东部夏季降水分布的关系

探讨了自1951年以来全球平均的气温和海温距平的时间演变特征,发现从1951年至今,全球增暖大致可分为3个阶段,分别为冷期、暖期和快速增暖期,时段分别为1951-1978年,1979-1997年和1998年至今。对应这3个阶段,中国东部夏季降水分布有明显差异:冷期,主要多雨区位于中国华北、东北南部、黄淮流域等地区,而长江流域少雨;暖期,主要多雨区位于中国长江流域,而华北和黄淮流域以及华南地区少雨;快速增暖期,降水分布呈南多北少的形势,北纬36°以南降水多,而北纬36°以北降水少。不同阶段ENSO次年的降水分布对阶段平均的雨带分布具有一定贡献,但是贡献大小由ENSO发生的频次多少决定,而ENSO发生频次与全球变暖的关系并非直线相关,暖期ENSO发生频次低于冷期,而快速增暖期最高。而东亚夏季风强度及环流异常分布型式在3个阶段发生了明显改变,可能是导致中国东部夏季降水异常分布的一个重要原因。     

关中环线临渭段滑坡成因分析与防治对策

为分析陕西关中环线滑坡对公路的影响,找出滑坡的成因及整治方法,对滑坡进行实地调查,分析了气象、地形地貌、水文、地质构造、底层岩性与地震等主要孕灾环境条件,通过现场监测数据,从地层岩性、地形地貌、气象水文及地下水等方面阐述了地层岩性不均匀、地形整体性差、区域集中强降水及地下水位高等滑坡的形成原因和致灾机理,根据滑坡稳定性计算结果和地形地质条件,提出了以抗滑桩支护、地下排水和回填压脚等方式组合的滑坡综合防治对策。     

威宁县猴场镇幺岩脚崩塌破坏机制初步研究

2006年1月27日,贵州省威宁县猴场镇幺岩脚发生崩塌灾害,上午10点开始有石块坠落,持续到下午5点左右,崩塌体规模0．5×10^4m^2左右（残留2个危岩体）,幺岩脚边坡岩层近水平,上部为灰岩,下部为泥页岩。因此,本区可以作为分析这类近水平上硬下软边坡失稳破坏机制的理论研究基地,通过分析该区域的变形破坏特征,对这类边坡的研究和治理具有一定的指导意义。     

基于回归-ELM神经网络模型的滑坡变形及失稳预测模型

为准确预测滑坡的变形趋势,有效预防滑坡灾害的发生,提出了基于变形预测和检验的趋势判断模型。首先,利用回归分析,拟合得到滑坡的变形曲线,再利用组合权值,实现拟合结果的组合,得到滑坡变形的初步预测结果;其次,利用极限学习机(ELM神经网络)对初步预测结果进行误差修正,将修正结果与初步预测结果进行叠加,得到滑坡变形的综合预测值;最后,利用秩相关系数检验与Mann-Kendall检验,对滑坡变形趋势进行判断,以验证预测结果的准确性。经过实例检验得出,预测模型的预测效果较好,其组合预测及误差修正均能不同程度地提高预测精度及稳定性,且两检验模型的结果均与预测结果相符,相互验证了其可靠性。因此,预测模型能对滑坡变形趋势进行综合判断,为滑坡的变形研究提供了一种新的思路。     

基于数字图像的顶管施工土层移动模型试验

为研究顶管施工土层的变形和移动规律,利用数字图像方法观测,建立了顶管施工土层移动模拟的物理模型,研究了顶管土层损失引起的上覆土层变形和移动规律,获得了如下结论:1)顶管施工地层损失引起顶管周围土体向顶管移动,最大变形发生在顶管周围;2)顶管地层移动从顶管周围向地表上方以一定角度传递和扩散,地表沉降范围大于顶管直径,顶管地表变形呈漏斗状,最大沉降在顶管的正上方;3)可以运用随机介质理论和概率积分法预测顶管施工地表变形;4)可以数码望远镜代替相机,采用数字图像方法观测顶管地表建筑物的非均匀变形。