基于FLAC~(3D)的边坡地震反应分析

基于完全非线性的动力分析方法,对边坡地震作用下的稳定性开展研究。分析得出:地震作用下,边坡最大永久位移主要集中于坡面;对于垂直方向上布置的关键点,随高程增加,位移时程表现为"放大",加速度时程呈现"放大"和"滞后";对于水平方向布置的关键点,由坡内向外,位移时程表现为"放大",加速度时程却出现"衰减"和"同步"。研究结果有助于进一步揭示边坡在地震作用下的失稳机制。     

基于FLA3D的边坡地震反应分析

基于完全非线性的动力分析方法，对边坡地震作用下的稳定性开展研究。分析得出：地震作用下，边坡最大永久位移主要集中于坡面；对于垂直方向上布置的关键点，随高程增加，位移时程表现为“放大”，加速度时程呈现“放大”和“滞后”；对于水平方向布置的关键点，由坡内向外，位移时程表现为“放大”，加速度时程却出现“衰减”和“同步”。研究结果有助于进一步揭示边坡在地震作用下的失稳机制。     

库水对香丽金沙江大桥丽江岸边坡稳定性影响

以香丽金沙江桥丽江岸边坡静动力稳定问题为研究对象,基于Phase2D软件,利用有限元强度折减,设计了无水、拟建水库运行低水位、水库正常蓄水位等3类工况,分别计算了上述每类工况0、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50 g等10个拟静力法地震工况稳定性。经对比得到的安全系数和监测位移变化规律,所得主要结论如下:(1)香丽高速公路金沙江大桥丽江岸边坡的破坏模式为:后缘为陡倾结构面控制,剪入破坏发生在桥基和重力式锚碇位置区域;沿缓倾结构面滑移,前缘沿缓倾结构面剪出。(2)香丽高速公路金沙江大桥丽江岸边坡无水、拟建水库运行低水位和正常蓄水位工况下基于安全系数确定的临界水平地震加速度0.30 g;基于变形确定的临界值为0.20 g。(3)根据地震安全性评价,工程区地震动峰值加速度0.15~0.30 g,因此在容易发生破坏的位置要增补部分工程加固措施,以满足工程稳定性要求。(4)边坡静动力稳定性评价,需要同时考虑强度和变形控制标准,该边坡安全监控的预警值可参考无水工况下14 mm、低水位下9 mm、正常蓄水位下5 mm。     

水压力和地震作用下岩质边坡倾覆破坏稳定性研究

绕坡脚倾覆破坏是岩质边坡在外界荷载作用下经常出现的破坏模式。基于力矩平衡原理,求解岩质边坡在地震、坡顶荷载和新水压力分布作用下的抗倾覆稳定系数表达式。首先分析了不同水压力分布形式的合理性及对稳定系数的影响,再重点分析了地震荷载、张裂隙水深度和坡顶荷载对边坡倾覆稳定性的影响。算例分析表明:①新提出的水压力分布形式(结构面中点和张裂缝底部水压力是定值)克服了原始水压力分布形式(竖直张裂缝底部静水压力最大)和改进水压力分布形式(地下水位1/2处静水压力最大)的不足,采用新水压力分布形式进行岩质边坡倾覆稳定分析更加合理;②出流缝堵塞、张裂隙积水深度增加、水平背向坡体和竖直向上的等效地震荷载对岩石边坡倾覆稳定性不利;③无论出流缝是否堵塞,边坡抗倾覆稳定系数随着水平地震系数的增加而减小;④坡顶超载有利于边坡的稳定。     

某涉水崩滑堆积体边坡地震致灾机制综合评估

弄清高烈度区涉水边坡在地震、库水和人类工程活动综合作用下的坡体扰动劣化机制，是边坡稳定性评价的核心，也是采取有效应对措施的前提。依托某库区历史崩滑堆积体边坡，在搜集得到的勘察设计资料、三峡移民局蓄水及滑坡通报、参建单位往来函件、历史地震资料基础上，结合地面调查和数值计算，采用时空序列分析方法，探讨了该边坡致灾主导因素、坡体扰动程度和稳定性劣化机制，综合评估了工程处置的可行性，所得主要结论如下：(1)工程建设对该库区边坡的扰动和稳定性影响可控；永善和鲁甸两次地震对边坡均有影响，但多达1 339次余震的鲁甸地震对该边坡岩土体震松效应影响最大，高水位加剧了震松岩土体的饱和软化，造成该边坡目前整体处于基本稳定-欠稳定状态，坡体前缘处于欠稳定-失稳状态。(2)该边坡坡顶和坡面发育的不良地质和不稳定现象为历史变形迹象，没有继续发展现象；但坡脚临牛栏江到金沙江一线，坡面破坏痕迹新鲜，下部边坡已经严重威胁结构安全。(3)极限平衡分析揭示边坡由勘察阶段的整体稳定，到两次地震作用后的基本稳定-欠稳定状态，达到1.30安全标准所需要加固力为20 015～19 7421 kN/m、加固深度60～180 m、加...     

泥岩岩质边坡破坏过程的模型试验研究

为揭示泥岩岩质边坡在环境荷载以及由于边坡倾角改变引起的失稳过程,采用二维边坡模型,对不同坡脚、结构面填充条件下的岩质边坡破坏过程进行了详细的试验研究。通过模拟人工降雨条件下的岩质边坡破坏揭示了干湿循环的渐进性物理风化过程;对有无干湿循环、填充物以及不同结构面倾向的泥岩岩质边坡的破坏进行对比研究,揭示泥岩边坡破坏的影响因素。利用工业相机采用非接触手段采集边坡破坏的发生、发展过程,对破坏形态进行归纳总结。结果表明:泥岩岩质边坡破坏与边坡倾角、坡脚、结构面填充物及外部环境有密切关系;反倾边坡破坏易从坡顶关健体破坏并迅速扩展,从而导致整体垮塌;泥岩岩质边坡坡面处应力集中最严重,破坏从坡面开始并迅速往坡内发展,导致边坡的整体失稳。最后结合实验结果,给出了具体的工程建议。     

边坡安全监测点合理选择有限元计算分析

结合广东乐昌峡水利枢纽工程右岸坝肩边坡,通过有限元强度折减法计算分析,研究如何合理选择边坡位移监测点.首先通过建立有限元计算模型,针对竣工期工况,对边坡进行有限元降强度计算,获得了边坡破坏时的滑动屈服带;然后在边坡表面选择若干点,计算并绘制其位移随边坡降强度折减系数的变化关系.计算结果表明:在滑动区域表面的点,其位移随降强度折减系数不一定是单调变化的,即随着边坡破坏的发展,某些点的位移有可能单调增长,而有些点的位移则出现震荡现象.显然对于位移单调增长的坡面点,有助于通过位移的变化情况判断边坡的稳定性变化情况,可作为观测布置点;而对于位移震荡变化的坡面点,有待进一步研究.滑动体以外的坡面点的位移对折减系数的变化不敏感,对于监控边坡破坏作用不明显.这一研究结果对于边坡位移监测点的选择布置具有理论指导意义.     

岩质边坡稳定性有限元数值模拟分析

首先对岩质边坡进行岩体质量分级,得出边坡以Ⅲ类围岩为主.在此基础上,采用有限单元法对该边坡整体稳定性进行分析.研究了天然与地震两种工况下边坡的应力场和位移场的变化特征,进而定量评价边坡的稳定性.对该边坡非线性有限元模型进行强度折减,获得了边坡安全系数,在天然工况下为1.78,在地震工况下为1.69.岩体质量分级、应力分布、位移特征和强度折减法分析均表明该边坡目前整体处于稳定状况.研究成果为岩质边坡的施工、除险加固提供了参考依据.     

人工黄土坡面重力侵蚀数值模拟

为研究人工黄土坡面重力侵蚀现象,通过应用有限差分软件FLAC3D对复杂侵蚀地形模型进行二次开发,分析坡面重力侵蚀过程,并对坡面位移场、应力场和塑性屈服区进行了数值模拟。结果表明:通过软件建立的三维模型能真实地还原侵蚀坡面地形地貌,仿真效果良好;通过监测点位移规律,将侵蚀分为3个阶段,坡面下部侵蚀发育阶段要早于坡面中上部侵蚀发育完成;坡面位移以向下侵蚀滑落为主,且随坡度增加导致应力集中,在一定程度上坡度的增加,加剧了重力侵蚀的发生;通过对三次连续性降雨坡面进行受力分析,发现本场次侵蚀地形基本符合上一场模型平衡状态时的塑性区分布情况,说明FLAC3D在一定程度上能够对侵蚀地形发育起到预测的作用。     

金沙江白鹤滩水电站左岸雾化区边坡稳定性分析

为研究泄洪雾化雨对白鹤滩水电站左岸边坡稳定性的影响,通过分析坝址区工程地质条件,确定了左岸雾化区边坡稳定性的计算条件,基于一次典型泄洪雾化降雨过程的三维饱和非饱和渗流有限元计算成果,考虑暂态饱和区的渗透荷载、非饱和区的负孔隙水压力及结构面遇水软化降低其抗剪强度等,采用FLAC3D软件对左岸边坡在不同时刻的横河向位移、应力、剪切应变率及塑性区进行计算.通过与天然状态比较分析可知,降雨入渗将显著抬高坡面浅部的压力水头,在坡脚处会出现大范围的暂态饱和区,坡体变形、应力、剪切应变率的量值均有显著提高,降雨入渗还可能诱发坡体深层滑动破坏,致使坡体局部稳定性恶化.     

Basin irrigation design with longitudinal slope

The aims of this paper are to analyze theoretically the influence of the longitudinal slope of a surface irrigation field on the uniformity of irrigation and to provide practical tools to design, analyze and manage surface irrigation systems with longitudinal slope and blocked end. An example is shown where a 20% savings in water is obtained by giving the field the optimal slope.In 1982, Clemmens and Dedrick published a practical set of dimensionless graphs to level-basin design and analysis (with no slope). This article generalizes those graphs taking account the existence of field slope. So, Clemmens and Dedrick's graphs are a particular case of obtained results.The analysis is based on solving one-dimensional free surface Saint-Venant equations including infiltration, applying the dimensional analysis to reduce the number of variables involved. Saint-Venant equations are solved with the finite differences method, applying the full hydrodynamic model and the zero-inertia model. Two computer programs are used: WinSRFR and POZAL (a specific software that calculates the optimal cutoff time).The result is a set of three-dimensional graphs that show the relationships of field slope, irrigation uniformity and the rest of the involved dimensionless variables, related to infiltration parameters, Manning roughness coefficient, cutoff time, inflow rate and field length and width. The graphs could be useful in practice to determine the optimal slope of a field, the inflow rate or the length and width of a field, achieving substantial savings of water in surface irrigation.     

基于改进蚁群系统算法与矢量和法的边坡临界滑动面搜索

边坡临界滑动面的确定是边坡抗滑稳定分析中的关键问题之一。针对基本蚁群算法搜索边坡临界滑动面效率低、效果差的缺点,提出运用蚁群系统算法结合矢量和法来搜索边坡任意形状临界滑动面的位置,并引入蚂蚁分工机制和信息素平滑化机制来改进算法的全局寻优性能。通过对澳大利亚计算机应用协会(ACADS)设计的两道经典考题以及一个水库岸坡的分析计算,验证了改进搜索算法的可行性和准确性。计算结果对比分析表明,改进的蚁群系统算法很好地提高了搜索效率,且可以有效地避免算法陷入早熟停滞。     

砾石覆盖对海涂围垦区粉砂土坡面土壤可蚀性影响试验研究

通过人工模拟降雨试验,选取2种坡度(15°,30°),2种降雨强度(92,119 mm/h)和6种砾石覆盖度(0,10%,20%,40%,60%,80%),探究砾石覆盖对海涂围垦区粉砂土坡面侵蚀及土壤可蚀性的影响.结果表明:随累积降雨量增加,土壤可蚀性参数先增大后减小,并趋于稳定.坡度对土壤可蚀性影响显著,坡度越陡,坡面土壤可蚀性越大.砾石覆盖度与土壤可蚀性参数并非呈单调关系.坡度较陡且低覆盖度时,砾石覆盖增加坡面侵蚀;而当高覆盖度时,砾石覆盖可降低坡面径流速率,增加入渗率,减小土壤侵蚀率.适当盖度砾石覆盖能够改变边坡表面粗糙程度,降低坡面土壤可蚀性.砾石覆盖坡面径流雷诺数与土壤可蚀性参数呈显著线性负相关关系.通过径流雷诺数与土壤可蚀性参数线性关系定量分析能够较好反映坡面高钠盐土颗粒输移水动力学过程,对于构建盐碱土边坡泥沙输移预测模型具有重要意义.     

小麦、玉米一体化垄作沟灌技术要素试验研究

对小麦、玉米一体化垄作沟灌种植模式的垄宽、沟深、沟宽和田面坡度4个灌水技术要素进行正交试验,研究其水流推进规律及灌水质量评价指标,通过极差分析优化技术要素组合。结果表明,田面坡度和垄宽的影响最大,沟宽和沟深影响较小,较为合理的技术要素组合为垄宽70cm、沟宽40cm、沟深20cm和坡度2‰。     

有机硅集水措施对作物生长影响试验研究

采用有机硅喷涂、拍光压实及自然坡面3种集流措施收集雨水,研究在不同集流措施下种植带内水分动态变化,以及对作物生长发育的影响。结果表明,有机硅喷涂措施在作物生长季节能大大提高种植带内的土壤含水量和集水量。     

阶梯坝面坡度对阶梯面掺气特性及负压影响试验研究

为探求高水头、大单宽流量下阶梯坝面坡度对宽尾墩+阶梯溢流坝+消力池一体化联合消能方式的阶梯面掺气特性及负压的影响,以阿海水电站为原型,采用速度比尺和长度比尺分别建立运输方程,引入水气两相流VOF和三维RNG-紊流模型.利用几何重建格式来迭代生成自由水面,对51.34°,53.13°,56.98°这3种阶梯面坡度进行数值模拟研究.研究结果表明,坡度增加,阶梯面掺气空腔长度先增加后减小;当坡度为53.13°时,阶梯面掺气空腔长度最长,为7.5m.阶梯面掺气浓度变化与掺气空腔长度变化规律一致,坡度增加,阶梯面掺气浓度先增加后降低,各方案空腔段后掺气浓度均存在小于阶梯面最低保护掺气浓度3%,此掺气浓度下阶梯面会发生空蚀破坏.阶梯面负压呈双峰分布,最大负压峰值出现在第2峰值处,负压双峰值随坡度增加而增大,当坡度为56.98°时,负压最大,值为-42.34kPa.     

基于安全系数法的岩土工程稳定性评价方法研究

岩土工程的稳定性有限元分析是以岩土材料的物理、力学特性参数为基础,根据岩体中的应力或变形信息寻找岩体边坡的破裂面来评价岩体的稳定状态。有限元分析中采用不同的屈服准则会得出不同的安全系数,本文采用Mohr-Coulomb 准则分析岩体中各部位的稳定程度,通过理论分析推导Mohr-Coulomb参数表征的点安全系数表达式,形成针对岩土结构稳定性分析的安全系数法,建立岩土工程稳定评价的量化指标;以岩土工程中的均质边坡和黄土隧洞为例,使用ADINA有限元分析软件进行边坡稳定性分析和土质隧洞破坏机理的研究,探讨了基于摩尔-库伦准则的安全系数计算方法在边坡以及土质隧洞稳定性研究中的可行性,对于岩土工程稳定评价方法研究有新的参考价值。     

高陡地形下松散层边坡破坏机制及防治措施研究

以海拔高、地形陡峻，松散层边坡发育，边坡问题为研究对象，首先分析了该区松散层形成的地质成因。在此基础上，利用地质力学方法分析了该类边坡的控制因素及边坡稳定性的内因和外因。根据地层的空间组合形式和破坏模式，将边坡分为楔形破坏、圆弧滑动和组合破坏模式三类。利用数值计算对上述不同松散层厚度的边坡破坏模式进行检验和深入分析，并提出了尽量避免切坡、最好直切、少切外帮等针对性防治措施，其中松散层不厚的地段，建议采用直切固脚、护面措施；厚度大的地段，建议采用多排小尺寸抗滑桩加固。这些结论有助于同类地区边坡问题的防治，避免不合理切坡造成的环境扰动。     

基于玉米播深控制的农田地形模拟系统设计与试验

开展了玉米播种单体试验台用仿形机构研究，设计了一种可适用于地形上下起伏和地形倾斜的农田地形模拟系统。系统由地形模拟机构、液压系统、电控系统等组成。重点对地形模拟机构进行数学建模，得出了被仿形地形倾斜角与液压缸伸缩的几何关系，并计算确定了地形模拟机构机械尺寸参数。对液压缸进行受力分析，在此基础上对仿形机构的液压系统参数进行了理论计算，确定了液压系统参数，集成电控系统形成了农田地形模拟系统。对农田模拟系统进行了地形模拟试验，在2.0m/s作业速度下高程模拟误差平均值为1.61mm，坡度模拟误差平均值为0.56°。试验结果表明，农田地形模拟系统对地形高程和坡度模拟的快速性和准确性能满足农田地形模拟的要求，为播种播深控制系统试验提供了试验平台。