荆江段黏性河岸土体抗拉特性及其应用北大核心CSCD

对于绕轴崩塌为主的荆江二元结构河岸稳定性计算,土体抗拉特性具有重要意义。采取现场挖空方法,开展了间接测定荆江段黏性河岸土体抗拉特性的原型崩塌试验。通过现场测量得到荆江河岸绕轴崩塌时的临界悬空宽度,计算了不同含水率及干密度下土体的抗拉强度;分别计算了荆江和Fukuoka试验河岸土体的临界悬空宽度,并与实测结果进行了对比,计算值与实测值均符合较好。考虑不同河道水位下河岸土体的含水率、抗拉强度、容重等变化过程,对下荆江荆133断面稳定性进行了计算,计算结果与崩岸发生时间的实际统计一致,表明提出的土体抗拉强度及其计算方法的可靠性,为后续河岸崩塌过程的模拟提供了科学的依据。     

长江荆江段二元结构河岸土体力学性能及崩塌试验

通过连续3 a对荆江崩岸情况进行现场调查、室内土工试验和概化模型试验,分析荆江崩岸特点及规律、河岸上部黏性土的物理及力学性能以及二元结构河岸崩塌过程的特点和影响因素。结果表明：荆江段崩岸分布规律主要表现为下荆江多于上荆江,左岸多于右岸;二元结构河岸崩塌过程可概括为坡脚受冲刷变陡,岸顶裂缝形成发育,岸坡渐进侵蚀,河岸失稳导致崩塌,岸坡形态趋于稳定,进入下一次河岸崩塌循环;黏性土含水率对水位变化的响应速度快于对浸泡时长的响应速度;黏性土的起动切应力为0.531 N/m²,影响黏聚力值的临界含水率约为16%,受纵向水流及土体含水率的影响,岸坡在枯水期稳定性较高,在涨水期会产生局部崩岸,洪水期和退水期时坡脚冲刷和崩岸强烈。     

河岸植被对河岸稳定性的水文影响

基于实验结果,量化不同河岸植被的水文影响与河岸稳定性之间的关系.不同植被覆盖下河岸的水文和力学数据被用来评估河岸的稳定性.基于在干旱时期收集的数据所进行的河岸稳定性分析表明,河岸上存在树木产生的力学和水文效应会使河岸的Fs增加32％和71％.草地产生的力学和水文效应会使河岸的Fs分别增加70％和减少10％.相对应的在非...     

河道内水位变化对上荆江河段岸坡稳定性影响分析

三峡水库蓄水后,上荆江河段来沙急剧减少,河床冲刷下切,局部河段崩岸现象时有发生,影响两岸堤防安全。通常认为水流冲积作用是崩岸的主要控制因素,但已有研究表明,河道内水位变化能改变河岸土体的力学特性及受力条件,进而对崩岸过程产生较大影响。本文将一维非稳定渗流计算及黏性土河岸稳定性计算结合,构建了考虑潜水位变化的岸坡稳定性分析模型,用于计算河道内水位变化时岸坡稳定程度的调整过程。以上荆江河段荆34、公2断面为研究对象,采用该模型计算了2009年实测河道水位过程下相应断面的岸坡稳定安全系数Fs。结果表明:涨水期河岸稳定性较高,洪峰期有所降低,退水期更低;荆34、公2断面最小Fs值分别为0.83、1.39,均发生在退水期,表明前者在该时期会发生崩岸,后者较为稳定,这与实测资料相符。此外还计算了不同河道内水位变化速率下Fs值的变化过程,结果表明:岸坡稳定性在涨水速率增加时增大,在退水速率增加时则减小。因此近期上荆江河段崩岸加剧一定程度上与三峡工程运用后退水过程加快有关。     

含水率和温度影响下的高原土体力学特性试验研究

利用自主研制的土体冻融循环剪切试验仪,开展了温度和含水率影响下的青藏高原土体力学特性正交试验,从压缩特性、冻结和冻胀、剪切特性3个方面对土体进行分析。结果表明:土样压缩过程的法向位移随含水率的增大而增加,压缩量与法向应力关系可用双曲线模型进行描述。不同含水率的土体从0 ℃降至?12 ℃过程中均产生了土体冻结现象,含水率12%的土体发生冻胀时的温度集中在?3~?2 ℃范围内。温度越低,土体的应力软化特性越明显,且峰值剪切应力和残余剪切应力越大,土体在最佳含水率附近时峰值剪切应力最大。?12 ℃土体的法向位移变化规律在不同试验条件下均表现出剪胀特性,而12 ℃和0 ℃土体随着含水率的增加由胀缩特性并逐渐变化至完全以剪缩特性为主。内摩擦角随含水率和温度的增大而减小,黏聚力随温度的升高而减小,在最佳含水率附近最大。     

基于微波湿度法的黏性土含水率快速检测试验研究

含水率是黏性土的一个重要指标.以黏性土含水率快速检测为研究目的,基于微波湿度法的原理,选择Hydro-Probe IV型微波湿度传感器用于含水率静态检测.分析了该仪器的检测原理,并提出了校准方法和检测方法的步骤;针对土料类型、土样质量对检测结果的影响,分别提出了相应的解决方法.研制了准静力螺旋式土样密实度控制装置,减小...     

压实度和含水率对高液限土宏微观力学特性的影响

为了研究高液限土在压实度和含水率变化时的力学性能,开展了室内无侧限抗压强度试验,并基于PFC2D 进行了数值模拟计算。研究结果表明:高液限土的宏观力学性能与压实度和含水率密切相关,微观力学性能与粒团形态、孔隙率、黏聚力、摩擦力等相关;随着高液限土压实度的增大,土样孔隙率减小,粒团形态趋于复杂,土样破坏应力逐渐增大,破坏应变逐渐减小,压实度与破坏应力、破坏应变呈线性变化关系;随着高液限土含水率的增大,土样黏聚力减小,摩擦力减小,土样破坏应力和破坏应变均逐渐减小,含水率与破坏应力、破坏应变呈线性变化关系。     

含水率变化对黄河下游滩岸土体力学性质影响及稳定性分析

黄河下游滩区岸坡坍塌,压缩滩区人民的生产空间,造成了极大的经济损失。因此,在对万滩镇至柳园口段滩岸踏勘、取样以及室内土工试验的基础上,分析滩岸土体组成及结构特征,研究含水率变化对土体强度的影响,并利用Optum G2研究土体强度变化对多层土滩岸稳定性的影响。结果表明：黄河万滩镇至柳园口段滩岸土体由黏土和粉砂土组成,表现为交互分层结构;随着含水率的提高黏土和粉砂土黏聚力均先增大后减小,内摩擦角逐渐减小;含水率对岸坡土体强度产生显著影响,含水率从18%增大到40%时黏土层黏聚力降低80%、内摩擦角降低约87%;滩岸组合边坡稳定性降低,岸坡稳定系数随着含水率提高表现为先增大后减小。     

粘性土的含水率对其力学性质的影响

1含水率与土的性质之间的关系粘性土的状态因土中水量的变化而变化,各种粘性土有一个处于塑性状态的含水率范围,界限含水率就是这个范围的量度值,液限是塑性状态的上限,塑限是可塑状态的下限,含水率低于塑限时水分蒸发,屈服力增加到一定值,此时土处于固态状态;含水率高于液限时     

含水率对花岗岩残积土动态流变损伤力学特性与损伤度影响试验研究

以厦门地区某建筑工程地基浅层花岗岩残积土为试样,利用SDT-10微机控制电液伺服动态三轴流变仪为主要试验装备,研究了10%、15%、20%和23%等4种不同含水率试样的动态黏弹塑性流变损伤力学特性,分析了其正弦变化动态荷载作用下的动态流变损伤变形及动弹性模量变化特点。选取动弹性模量作为表述损伤过程的重要参数,由应变等效性假设推导出损伤变量,并研究了损伤程度随试样含水率的变化规律。研究结论对揭示软弱岩土动态流变损伤破坏动力学机制等具有重要的理论和现实意义。     

基于BSTEM的长江中游河道岸坡稳定性分析

以长江中游荆江出口熊家洲至城陵矶段典型断面为例,利用河岸稳定性与坡脚侵蚀模型(BSTEM)计算了2个典型断面在不同自然条件下的岸坡形态、水位条件、坡脚横向冲刷距离、植被类型及有护岸工程条件下河岸稳定的安全系数,分析了这些因素对河道岸坡稳定性的影响。结论表明:水位变化对河岸稳定性有重要影响,高、低水位岸坡稳定性与河岸组成密切相关,退水速率较快时,安全系数大幅度减小,易引起崩岸的发生;不同岸坡形态下河岸安全系数也不同,均随着坡脚横向冲刷距离的增大而减小;坡面实施护岸工程与植被覆盖会增加岸坡的稳定性。     

基于 BSTEM 的长江中游河道岸坡稳定性分析简

 以长江中游荆江出口熊家洲至城陵矶段典型断面为例,利用河岸稳定性与坡脚侵蚀模型(BSTEM)计算了2个典型断面在不同自然条件下的岸坡形态、水位条件、坡脚横向冲刷距离、植被类型及有护岸工程条件下河岸稳定的安全系数,分析了这些因素对河道岸坡稳定性的影响。结论表明:水位变化对河岸稳定性有重要影响,高、低水位岸坡稳定性与河岸组成密切相关,退水速率较快时,安全系数大幅度减小,易引起崩岸的发生;不同岸坡形态下河岸安全系数也不同,均随着坡脚横向冲刷距离的增大而减小;坡面实施护岸工程与植被覆盖会增加岸坡的稳定性。     

三峡等上游水库水量调度对荆江三口分流的影响

受人类活动、地形自然演变等因素影响,荆江三口分流持续减少,给洞庭湖区水资源利用、水生态环境保护等带来不利影响。三峡等上游水库投入运行后,改变了长江中下游的径流过程,通过数学模型计算,分析丰、平、枯典型来水条件下三峡等上游水库水量调度对荆江三口分流的影响,揭示荆江三口分流与上游水库调度之间的相关关系,可为洞庭湖区治理提供技术支持。     

熊家洲新汊道对七弓岭弯道水动力调整的影响

下荆江尾闾的熊家洲河段自1950年斜槽裁弯形成新生汊道分流,使得下游七弓岭弯道水动力发生调整,进而加剧河道崩岸,影响河势稳定。采用水文资料和地形数据,基于MIKE21软件建立熊家洲弯道上下游河段(监利—螺山)的二维水动力数值模型,设置不同来流量和新汊道尺寸,模拟新汊道条件改变对七弓岭弯道水动力调整的影响。研究表明:汊道展宽至分流明显后,主流水动力轴线沿七弓岭弯道的凸岸偏转;当汊道尺寸较大时,汊道出流近似垂直于七弓岭弯道颈口上游河岸,加剧颈口上游未守护河段的崩岸,这为原型观测所证实。     

荆江河道水流运动特性研究

利用长江防洪实体模型,全面系统地对荆江不同流量条件下的各水力要素进行测量,并结合三峡水库蓄水以来的水沙、地形资料,分析了荆江河段水流运动的基本规律和近期变化的特点,在此基础上对荆江不同河道整治方案进行了研究,并针对不同河型提出了具体的河势控制措施。研究成果表明 : 通过试验分析较详细地掌握了荆江水面纵比降、断面宽深比、流速分布及水流动力轴线变化等水力要素变化的特点,揭示了荆江河段水流运动规律,并为河道（航道）整治工程提供了科学依据。     

三峡工程蓄水运用以来荆江河段河岸稳定性初步研究

根据实测资料分析了三峡工程蓄水运用以来荆江河段水沙输移变化,河道冲淤变化以及典型险工段近岸坡度变化等,并在此基础上对其河岸稳定性进行了初步研究,结果表明,三峡水库蓄水运用以来,坝下游河段来沙量大幅度减少,荆江河段普遍发生冲刷,部分地段近岸河床的水下岸坡冲刷变陡,河岸稳定出现了不同程度的隐患,局部河段甚至发生了崩岸险情,已影响防洪安全与河势稳定等;建议加强荆江险工段的监测,对已发生的崩岸险情进行及时治理,对以往护岸工程的薄弱地段或可能发生崩岸险情的地段需及时加固守护;建议加强三峡工程运用后荆江河道演变与治理方面的研究.     

三峡水库运用后荆江典型河段冲淤变化计算分析

 采用FLUVIAL-12模型,进行了三峡水库运用60a长 江下荆江藕池口至监利河段冲淤变化预测计算,并讨论了FLUVIAL-12模型的适用性。计算分析表明：三峡水库运用后,藕池口至监利河段呈现先微淤、后冲刷、冲刷平衡后再缓慢回淤的冲淤过程和规律,最大冲刷量7.1～11.2亿t,出现在水库运用55a左右;监利、调关、石首3站枯水流量5 000 m3/s时水位下降3.13～4.71 m,洪水流量30 000 m3/s时水位下降0.42～2.77 m。     

Identification of River Sections for Domestic Water Supply along the Yangtze River in Jiangsu Province, China

This paper presents major findings from a recent study aiming to systematically determine suitable river sections for local domestic water supply along the Yangtze River in Jiangsu Province, China. On the basis of analysis on the current riverbank utilization and bank stability, accessible and stable river sections in the region were selected. The water quality in these river sections was then studied using a two-dimensional unsteady flow and pollutant transport/transformation model, RBFVM-2D. The model was calibrated and verified against the hydrodynamic data, water quality data and remote sensing data collected from the river. The investigation on the pollution sources along the river identified 56 main pollution point sources. The pollution zones downstream of these point sources are the main threat for the water quality in the river. The model was used to compute the pollution zones. In particular, simulations were conducted to establish the relationship between the extent of the pollution zone and the wastewater discharge rate of the associated point source. These water quality simulation results were combined with the riverbank stability analysis to determine suitable river sections for local domestic water supply.     

三峡水库运用对荆江河道及三口分流影响研究

三口河道是分流荆江水沙入洞庭湖的通道,自20世纪50年代,受自然条件改变及人类活动的影响,三口河道不断衰退。三峡水库运用后,拦截了大部分上游来沙,改变了长江中下游水文泥沙情势,三口河道进入新的调整周期。本文基于水文泥沙实测资料,分析三峡水库运用后荆江和三口河道冲淤及分流变化规律。研究结果表明,三峡水库蓄水以来,由于三口河道与荆江河道均发生冲刷,三口分流能力尚未发生明显改变,近年长江径流量减小及流量过程的改变是三口分流分沙量减少的主要原因。     

下荆江熊家洲河段平面形态与河床冲淤变化

熊家洲河段位于长江中游下荆江尾端,其平面形态从顺直过渡到微弯再逐渐演变成S型,是目前荆江最为弯曲的河段。受水沙条件、河岸边界条件、自然裁弯和人工裁弯等因素影响,局部河势调整频繁。熊家洲凸岸斜槽裁弯形成新河槽,导致主流与支汊成为共生的分汊河势,改变了熊家洲出口段水流条件,进而影响下游七弓岭弯道崩岸速率和河床冲淤。为全面分析熊家洲河段平面形态演变过程和河床冲淤变化,选取枯水期遥感影像数据及沿程代表性断面进行分析。结果表明:熊家洲河段整体向下游蠕动且河道展宽,熊家洲弯道新生河槽呈冲刷扩大趋势,7 a平均展宽70 m;出流沿程断面深槽从左岸向右岸方向发展,熊家洲下游的深泓线偏向右岸;三峡水库建成运行后,深泓线开始贴近七弓岭凸岸,而原深槽回淤形成2个沙洲,经过七弓岭弯顶后逐渐向凹岸偏移,出熊家洲弯道后河道沿程呈现冲刷下切趋势。研究成果对目前该段河势控制工程的实施提供了参考意见,为下一步研究三峡水库运行的河势控制提出了思路。