唐家山堰塞坝散粒堆积体开槽泄流的冲刷过程分析

【目的】为避免溃堤形成洪峰危害下游,对唐家山堰塞湖进行开槽泄流,并预测泄流槽的冲刷演变和下泄洪峰流量及出现时间,以便提出一种分析方法,对今后震后堰塞湖抢险工程起到指导作用。【方法】依据唐家山堰塞坝的土性条件、开槽断面,以及不同粒径散粒体的冲刷运动特性,确定堰塞坝不同粒径松散体的冲刷起动流速和冲刷速度。基于堰塞湖区产流和库水位曲线,应用宽顶堰流基本理论,综合考虑土性材料冲刷性能与堰流之间的相互关系,进行了开槽泄流、水流计算、冲刷下切、库水位确定的迭代计算分析。【结果】合理确定了唐家山堰塞坝不同土层随着泄流变化的冲刷速率和泄流槽断面的变化;计算得到2008-06-10 T 12:00下泄最大洪峰流量为6 601 m3/s,与实际洪峰流量基本一致。【结论】提出了一种预测堰塞体开槽泄流下切冲刷分析及洪峰形成时间和确定最大洪峰流量的简化方法。     

三轴状态原状结构性黄土基质吸力特性研究

【目的】研究三轴应力条件下原状结构性黄土的基质吸力特性,为黄土的工程应用提供参考。【方法】通过常规三轴试验,研究采自陕西西安、甘肃定西、新疆石河子的黄土1、黄土2和黄土3 3种原状结构性黄土的构度指标,分析构度指标随含水率的变化关系及基质吸力随构度指标的变化关系。在不同湿度、不同围压条件下,通过非饱和土三轴仪对原状结构性黄土进行控制气压力的常含水率试验,分析饱和度、围压对基质吸力的影响,并揭示常含水率剪切过程中基质吸力的变化规律。【结果】原状结构性黄土的基质吸力和构度指标均随含水率的增大而降低,基质吸力随构度指标的升高而增大,表明黄土的结构性越强,基质吸力相对越大;在固结过程中,试样基质吸力随着围压的增大而逐渐降低;在试样剪切过程中,不同含水率试样基质吸力随轴向应变的增长表现出不同的变化规律,3种供试黄土含水率(w)小于塑限含水率(即黄土1w=13%,15%,黄土2w=15%,18%,黄土3w=11%,13%)时,试样基质吸力随着轴向应变的增加而增大,当含水率大于等于塑限含水率(即黄土1w=18%,23%,黄土2w=21%,24%,黄土3w=16%,20%)时,试样基质吸力随着轴向应变的增加而减小。在初始含水率引起的饱和度变化及试样剪切过程中引起的饱和度变化两种情况下,试样的基质吸力有着不同的变化规律,前者呈单调下降趋势,后者在含水率小于塑限时呈单调上升趋势,在含水率大于等于塑限时呈单调下降趋势。【结论】结构性黄土基质吸力特性与湿度、构度、围压、饱和度等多种因素相关;土样含水率在大于等于塑限与小于塑限时基质吸力有着不同的变化趋势。     

考虑泥皮作用的深厚覆盖层坝基防渗墙应力变形特性分析

【目的】分析深厚覆盖层坝基防渗墙墙体与覆盖层土体之间、墙段与墙段之间存在的泥皮对防渗墙应力和变形特性的影响。【方法】以新疆叶尔羌河下坂地水利枢纽工程大坝为例,通过试验确定了夹有泥皮情况下覆盖层土体与防渗墙之间接触面的参数,在对防渗墙进行分段并考虑泥皮作用的条件下,对施工期、蓄水期以及渗透压力作用下墙体的应力和变形情况进行分析,并与不考虑泥皮时的计算结果进行了对比。【结果】当接触面的摩擦系数为0.2～0.4时,在不同接触面参数条件下,在施工期,防渗墙的最大水平位移相对于不考虑泥皮时增大了0.002m,最大竖向位移增大了0.066～0.075m,最大拉应力降低了0.62 MPa,最大压应力降低了4.64～5.31 MPa;在蓄水期,防渗墙的最大水平位移相对于不考虑泥皮时增大了0.069～0.071m,最大竖向位移增大了0.009～0.027m,最大拉应力降低了0.39～0.50MPa,最大压应力降低了4.47～4.84MPa。【结论】泥皮对防渗墙各墙段间的相对错动能发挥一定的缓冲作用,有利于改善墙体的受力状态,对防渗墙应力和变形特性的影响非常明显。     

基于单元安全度的黄土边坡动力稳定性分析

【目的】分析黄土地区复杂边坡局部及整体的稳定性,为该地区边坡的稳定加固及基础设施建设提供参考。【方法】引入单元安全度概念,基于摩尔库伦准则得到单元安全系数,结合有限差分法数值模型编制相应的外部计算模块,分析西气东输二期工程某黄土边坡的稳定性。【结果】计算得到了复杂边坡在动力荷载作用下的安全度分布,进而对边坡在动力荷载作用下的局部和整体稳定性的判断表明,在动力荷载作用下,边坡局部出现了先于整体的屈服,在坡体上沿和边坡坡体凸出部位出现了拉伸破坏。【结论】通过强度折减法得到边坡的整体安全系数,利用其对单元安全度方法合理性的验证表明,单元安全度方法在评价复杂边坡稳定性时优于其他方法。     

多元复合地基桩土应力比分析

从单桩与桩间土的荷载-沉降曲线出发,采用荷载-沉降的双曲线模型,给出了多元复合地基桩土应力比的解析解。分析表明,桩土应力比随荷载的变化形式有3种,具体的变化形式与桩、桩间土的初始切向压缩模量和极限承载强度有关。实例计算表明,所得解析解与实测桩土应力比值基本吻合。     

火力发电厂贮灰场挡灰坝变形观测

１９９５年我国首次利用粉煤灰，采用水力冲填的方式进行了构筑挡灰坝坝体的工业性试验。在施工过程中对坝体进行了变形观测。本文就变形观测网的设立、变形监测的过程、有关数据的采集、整理、分析等做了论述，得出了利用粉煤灰作为建坝材料，采用水力冲填的施工方法是可行的结论     

湿载条件下黄土结构性损伤演化特性研究

【目的】分析压缩和增湿条件下黄土结构性损伤的演化规律,为黄土地区的工程建设提供参考。【方法】对含水率为2%,5%,10%,18%,21%,25%的原状土及重塑饱和土(含水率为44%)进行侧限压缩试验,测定并分析不同含水率条件下黄土的孔隙比与压缩应力的关系。【结果】基于对试验结果的分析,当湿度较小时,原状黄土仍具有较高的结构强度,曲线比较平缓;反之,当压缩应力大于结构强度时,黄土的结构已经被破坏,压缩变形逐渐增大。基于应力分担的概念,建立了一个描述湿载条件下黄土结构性损伤演化特性的参数,并进一步分析了湿载条件下黄土结构性损伤的演化规律,表明随着湿载作用的增强,黄土结构性逐渐减弱,宏观上表现为抗力的减小。【结论】损伤演化规律能为黄土地区工程的设计和施工提供一定的参考,在工程设计和施工中,应充分考虑黄土结构的特殊性并提出相应的防护措施。     

考虑黄土结构性的修正邓肯-张模型研究

【目的】对基于重塑土建立的邓肯-张非线性模型进行修正,使其能够应用到具有结构性的天然原状黄土应力应变计算中。【方法】基于综合结构势对结构性的研究和常规三轴试验,分析了原状黄土的力学特性和应力比结构性参数与应变的关系,利用应力比结构性参数对原状黄土的应力应变曲线进行校正。将应力比结构性参数引入邓肯-张模型中对其进行修正,使其能够满足原状结构性黄土的应力应变计算。【结果】应力比结构性参数具有较好的变化规律,经过应力比结构性参数校正后的天然原状黄土应力应变曲线由软化或弱软化型曲线变成硬化型曲线。【结论】修正后的原状黄土应力应变曲线完全可以应用邓肯-张模型进行计算,模型参数合理有效,为邓肯-张模型在原状结构性黄土中的应用提供了一种新的方法和途径。     

非饱和黄土的结构变化特性

以陕西杨凌原状黄土和人工结构性黄土为研究对象,通过非饱和黄土的压缩试验获取的基本资料,求取非饱和黄土在不同结构状态下的综合结构势参数,研究了黄土在压缩试验状态下的结构变化特性。结果表明,对于原状结构黄土,含水率对结构性参数影响明显,含水率愈低同一压力下对应的结构性参数愈大,尤其在低含水率区域,含水率变化强烈影响黄土的结构性;对于人工结构性黄土,黄土的结构性受密度、含水率和水泥含量的耦合因素影响,总体表现为干密度愈低、含水率愈小、水泥含量愈高,黄土的结构性愈强。     

膨胀土加筋挡土墙现场试验研究与分析

利用现场试验研究了膨胀土加筋挡土墙稳定性的影响因素。结果表明,在填筑高度较小的情况下,土压力增长较快,实测竖向土压力大于单位面积上的覆土质量,土压力系数逐渐增大;随着填土高度的增大,实测竖向土压力逐渐收敛并小于单位面积上的覆土质量,土压力系数也逐渐降低;降雨导致竖向土压力和侧向土压力均降低,但土压力系数增大,最大可达1.75。应变监测结果表明,膨胀土加筋挡土墙不会发生浅层滑坡,潜在的滑动面为深层楔形体;距面板1.5 m内外土体压实度不同不仅不利于筋带抗拉强度的发挥,而且会导致墙体产生较大的不均匀沉降,因此建议整个场地采用统一压实度。结合研究结果,最后对膨胀土加筋挡土墙的施工提出了有益的建议。