滑坡涌浪的二维有限元分析

应用二维非稳定流方程，导出滑坡涌浪的二维有了发 元模型：编写了相应的计算程序，预测了某水库边坡失稳产生的涌浪首波高度。     

水库库岸滑坡的运动过程分析及初始涌浪计算

从地面运动和水下运动2个阶段对水库库岸滑坡的受力特征进行了分析, 用牛顿定律和运动学基本原理求解滑坡地面运动的加速度和速度, 且把地面运动的末状态作为水下运动的初始状态, 用流场阻力公式和粘滞力公式求解滑坡水下运动的时间与速度, 并运用动量定理对其初始涌浪高度进行了计算.以三峡库区新滩滑坡为例, 采用条分方法, 计算出各条块入水速度、水下运动的时间及其激起的涌浪高度值, 得出了地面运动过程中滑坡速度值先增后减及水下运动过程中滑坡速度与时间呈反正切型关系的规律, 并认为涌浪高度变化与条块的高度变化具有较强的关联性.      

滑坡涌浪影响因素研究

滑坡涌浪问题是近水滑坡灾害链上的一个重要的研究内容,长期以来一直是滑坡界、水电工程领域研究的难点和热点。特别是一些灾难性的滑坡涌浪事故的发生,使人们越来越认识到涌浪作为近水岸滑坡灾害链上的一个重要派生灾害。本文运用耦合的欧拉与拉格朗日(CEL)算法采用多种正交数值试验的方法研究了滑坡体形状、滑坡体前缘形态、滑坡体体积、滑面摩擦角及水面宽度等对滑坡涌浪的影响。通过研究发现:对于同体积的滑体而言,楔形体的滑体形成的涌浪最大,且楔形体的前缘角度越大形成的涌浪高度越高,这种影响在近场范围内影响更为显著; 滑坡体的体积对涌浪高度影响较大,随着体积的增加浪高呈现明显的增加趋势; 在相同条件下,滑面的摩擦系数越大所形成的涌浪高度越小; 由于受到阻挡作用,随着水面宽度的减小,涌浪高度呈现增高的趋势,尤其是涌浪爬坡高度有明显的增加。     

库岸滑坡涌浪经验估算方法对比分析

分别介绍了3种常用的库岸滑坡涌浪经验估算方法--美国土木工程学会推荐方法、潘家铮方法和水科院经验公式法。针对乐昌峡水库鹅公带古滑坡体滑坡涌浪预测问题,采用3种常用经验估算方法,并构建几何比尺1:150的物理模型,对设计洪水位和正常蓄水位条件下滑坡体不同滑速所产生的涌浪进行计算和测试。通过滑坡入水点对岸山坡涌浪爬高、坝前涌浪爬高和B3测点涌浪高度结果的对比分析,发现3种常用经验估算法计算结果差异较大,其中潘家铮方法与模型试验结果最为接近。通过对计算结果差异的进一步分析,推荐在采用经验估算法进行库岸滑坡涌浪预测时选择潘家铮方法,此外,还解释了物理模型试验中所出现的一些现象,可供库岸滑坡涌浪预测参考。     

滑坡崩塌涌浪计算方法研究

基于地质灾害涌浪计算公式和局部水头损失理论,建立了地质灾害涌浪公式计算体系。该算法充分考虑了不同滑坡崩塌造成的涌浪效应、不同区域涌浪衰减的差异性和自然河道的沿程水头损失与局部水头损失问题; 大量采用地形参数进行计算,客观性强。以龚家方崩滑体产生涌浪为例进行了计算,其计算结果与实际调查值相关性非常高。结果显示:龚家方崩滑体产生最大涌浪高度为33.45m,急剧衰减区内平均100m下降4m、平缓衰减区内平均100m下降0.11m和在峡谷区向宽谷区传播时有扩大衰减效应的规律。     

基于CEL算法的滑坡涌浪研究

滑坡涌浪是一个涉及滑坡动力学、岩土力学及流体力学等多学科的问题,也是一个复杂的流-固耦合问题。特别是随着大规模水电工程建设的推进,库岸滑坡的涌浪问题成为评价库区滑坡灾害效应的一个重要因素。耦合的欧拉与拉格朗日算法(CEL)在解决复杂流体-固体之间的相互作用时有强大的优势。本文根据前人所做的室内模型试验成果为基础,采用CEL算法进行了模拟和分析,结果表明CEL算法分析结果与试验结果吻合较好,证明了其在滑坡涌浪问题分析的可行性和可靠性。     

福泉小坝滑坡启动机理研究

2014年8月27日晚8点30分左右,贵州省福泉市发生了一起严重的顺向层状岩质滑坡灾难,约141×10~4 m~3。本文通过对小坝滑坡现场资料的收集和整理分析,建立了启动机制概念模型并采用有限元数值模拟方法对小坝滑坡启动机制进行了研究。结果表明,滑坡体左侧启动区由于人工开挖磷矿,导致斜坡的抗滑力减小,从而降低了斜坡的稳定性,斜坡发生蠕滑并在其后缘产生了拉裂缝,导致坡脚出现应力集中。最终在持续降雨的条件下,坡脚最先出现剪断破坏,导致启动区失稳,从而导致整个滑坡的形成。     

清江水布垭库区大堰塘滑坡涌浪分析

2007年6月15日位于水布垭水库巴东县清太平镇的大堰塘滑坡发生滑动,激起高达50 m的巨大涌浪,造成了沿岸的人员伤亡。为了解决大堰塘滑坡引起的涌浪问题,把滑坡引起的涌浪分为体积涌浪和冲击涌浪两部分。根据体积守恒原理及块体水下运动的位移公式求出了初始涌浪的计算公式。把滑坡涌浪衰减过程分为急剧衰减和缓慢衰减两个阶段来考虑,并认为急剧衰减阶段的涌浪的衰减符合指数衰减规律,缓慢衰减阶段符合明槽水流的沿程水头损失规律,对其涌浪的传播和爬坡进行了深入探讨,并与实际调查结果进行了对比分析,该成果对水库库岸滑坡的涌浪传播的研究具有一定的参考意义。     

滑坡涌浪的产生与传播波形分析与计算

在水平匀速滑坡涌浪传播过程中,当滑坡体匀速前进时,会形成一个冲击波,停止前进后,在滑坡体与冲击波之间又形成一个稀疏波,当稀疏波追赶上冲击波时,两个波则会发生相互作用。对稀疏波与冲击波相互作用后产生的反射冲击波和入射冲击波的情况进行了定量研究。从入射冲击波的轨迹方程入手,通过分析和计算,分别得到了入射冲击波和反射冲击波波高、波速等一些定量的关系式,并用简单的计算方法进行了求解。     

水库滑坡涌浪传播有限元数值模拟

库岸滑坡涌浪危害巨大,正确预测库区可能的滑坡涌浪非常重要,是工程可行性论证的重要内容之一。将浅水控制方程应用于滑坡涌浪数值模拟,控制方程采用简便且具有较高精度的两步Taylor-Galerkin方法进行求解。通过算例对数值模型的应用进行验证,结果表明,涌浪产生后将以入水点为源点迅速向四周推进并不断衰减,且随传播距离的增加浪高降幅逐渐减小。计算的涌浪高度及水位变化规律与实测资料吻合得很好,并将滑坡涌浪的沿程传播过程可视化。研究结果表明,文中方法模拟滑坡涌浪传播是有效可行的,可用于滑坡涌浪灾害的预测和防治。     

黄河三峡库区滑坡诱发的涌浪预测方法

黄河三峡库区的涌浪灾害风险不容忽视,经验公式是宜优先考虑的涌浪快捷评价方法.对黄河三峡焦家崖头2012年2月7日的黄土滑坡和涌浪进行调查,分析了黄土滑坡及涌浪的特征.采用9种涌浪经典计算公式,计算了涌浪的初始浪高、对岸爬高等特征参数.与调查结果对比表明,采用美国土木工程师协会推荐法、水科院算法、Huber and Hager模型和潘家铮算法获取的焦家崖头黄土滑坡诱发的涌浪特征参数均接近实际,其确定的校正系数分别为2.14、1.92、0.6和0.66,对比考虑安全性和经济性后推荐采用潘家铮算法预测黄河三峡的涌浪.     

一种流动性滑坡涌浪动力学模型

滑坡涌浪是入水滑坡引起的一种次生灾害,其致灾范围远大于滑坡的运动区域,准确预测其演化过程是防治这类灾害的关键。现有预测模型多将滑体简化为刚体,而实际滑坡多表现出流态运动的特征。为更合理地描述滑体和涌浪的耦合运动,将滑体视为流态物质,在此基础上推导了滑坡与水体耦合运动的控制方程,利用有限差分法对控制方程求解,建立了一种可模拟流动性滑坡涌浪演化过程的动力学模型。使用该模型对三峡库区的龚家方滑坡涌浪的演化过程进行模拟,将模拟所得河道纵截面处的最大浪高值与实测值进行对比,结果表明最大浪高值出现在滑坡的主滑动方向,且最大浪高沿纵截面两侧快速衰减,模拟结果与实测吻合。     

贵州水城“7.23”高位远程滑坡冲击铲刮效应分析

以2019年贵州水城“7.23”滑坡为例,采用现场调查、无人机航测和数值模拟技术,分析了滑坡的运动过程和冲击铲刮特征,结果表明：（1）水城“7.23”滑坡属典型的高位远程滑坡,滑体高位启动后冲击下方凸起山脊,铲刮地表残坡积土层,并解体形成碎屑流,最大铲刮深度可达11 m;（2）模拟结果显示,滑坡运动最大速度为30 m?s-1,最大动能达8 900 kJ,铲刮体积达46×104 m3,最终体积为116×104 m3,灾害放大效应明显;（3）水城滑坡的冲击铲刮过程可分为冲击嵌入→剪切推覆→裹挟混合三个阶段。     

贵州兴义滑坡特征及过程预警研究

本文以新源县喀拉海依苏滑坡隐患体为研究案例,采用COMSOL Multiphysics数值模拟有限元软件,建立了基于非饱和渗流理论与Mohr-Coulomb准则的滑坡稳定性计算模型。根据数值模拟结果得到研究区滑坡体原始应力分布与初始孔隙压力的分布情况、在降雨入渗条件下的内部应力、有效塑性应变、塑性区、含水率、潜在滑移面等的分布情况,并计算得到滑坡体在降雨入渗条件下的安全系数。根据模型计算,滑坡体在不同降雨入渗工况下的安全系数随降雨量的增大而减小,滑坡体在连续降雨5天的临界阈值为218.82 mm,根据安全系数的变化可得到滑坡体临界降雨阈值。该论文提供了一种强度折减安全系数计算降雨型黄土滑坡降雨阈值的数值模拟方法,研究结果为西北地区降雨型黄土滑坡失稳破坏的临界降雨阈值研究提供了一种有效的研究手段。     

贵州兴义滑坡特征及过程预警研究

由于滑坡岩土体结构的复杂性和破坏机制的多样性,滑坡预警一直以来都是全球性难题,极具挑战性。本文论述了贵州省兴义滑坡特征及其成功预警,并分析了滑坡成功预警的关键因素。在对滑坡现场进行地质调查的基础上,综合应用卫星遥感、无人机航拍、LiDAR、地表位移监测等技术手段,初步分析结果认为,兴义滑坡属于典型的含软弱夹层的顺层岩质滑坡,滑源区坡体为2014年首次滑动后形成的不稳定斜坡,在不利的坡体结构加之与软弱夹层组合的地质条件下,受到长期重力及地下水作用,最终演变成滑坡地质灾害。兴义滑坡至2014年第一次滑动后,后缘山体对前缘公路和居民就产生了威胁,2019年2月17日凌晨5时53分,贵州省兴义市马岭镇龙井村兴-马大道旁约96×104 m3的山体再次发生顺层滑动。在滑坡发生前,研究人员就在滑坡体上安装了全球导航卫星系统(GNSS)和自适应性裂缝计两种位移监测传感器,对滑坡变形进行持续监控。现场监测数据实时传输到研究人员自主研发的“地质灾害监测预警系统”中,系统通过多种阈值综合预警模型自动计算监测数据并发布预警结果,在滑坡进入临滑阶段后,系统提前53 min发出了红色预警,完全避免了人员和经济损失。该滑坡的成功预警体现了自主研发的地质灾害监测预警系统、预警模型、监测仪器三者的适用性,可为今后类似滑坡的监测预警研究及应用提供借鉴。     

基于物理试验的海底滑坡涌浪研究

灾难性海啸有时由海底滑坡运动造成,海底滑坡的涌浪产生过程研究是海啸研究的关键。海啸形成主要受控于滑体的几何尺寸、滑动速度、水深、滑动角度等因素。基于这些因素,文章设计并实施了水下刚性滑块正交物理实验。试验中滑块的厚长比在0.035~0.180之间,斜坡滑道的倾角在10°~16°之间,Froude数处于0.18~0.70之间。试验分析表明初始涌浪形成早于滑块停止;初始波谷（最大波谷）是在滑动最大速度时产生的,波谷位置也是速度最大时滑块的质心位置。初始涌浪波的典型特征是大的波谷与小的波峰。利用试验的输入输出数据,回归推导形成了最大波谷和最大波峰计算公式。试验分析结果深化了对海底滑坡产生海啸的认识,为海底滑坡海啸预测提供了基础和技术支撑。     

某水电站库区滑坡滑速涌浪计算

对雅砻江流域某拟建电站库区边坡失稳后的滑速和涌浪高度进行计算。计算滑速采用潘家铮条分法,涌浪高度计算同时采用水科院经验公式法和潘家铮法两种方法。综合两种方法的计算结果获得库坝处滑坡产生的涌浪高度为0.41~0.88m,对拟建工程影响较小。此计算分析方法对类似工程具有借鉴意义。     

三峡水库库岸滑坡涌浪物理模型试验

三峡水库自2003年开始蓄水以来, 库岸滑坡变形明显加剧, 滑坡变形不仅造成建筑物破坏, 高速滑坡滑入水库还会产生很大的涌浪, 其潜在的危害性远远超过滑坡本身.2003年7月13日发生在三峡库区的千将坪滑坡就是由水库蓄水诱发所致, 滑坡最高涌浪达到39 m, 在水库传播达30 km之远, 涌浪造成了人员伤亡与财产损失.为了更好地研究水库滑坡涌浪特征和传播规律, 以三峡库区重大科研项目为依托, 采用室内大型物理模拟实验手段, 对三峡库区滑坡涌浪开展了深入研究.通过对三峡库区已经开展勘探的潜在滑坡的地质资料进行统计分析, 按照正交试验设计方法, 制定了包含滑坡规模、入水速度、滑动面倾角、水深、岸坡坡角等综合影响因素的试验方案, 以三峡库区白水河滑坡上下游河道为原型, 建立了1∶200比例尺的河道物理模型, 采用试验控制系统、试验量测系统开展了滑坡涌浪三维物理模型试验.通过细致的物理模型实验, 得到了不同试验条件下的三峡库区滑坡涌浪物理模型实验观测数据.分析滑坡涌浪形态变化, 明确了滑坡最大首浪的含义.在此基础上, 以国内外经典的Noda和潘家铮提出的滑坡涌浪公式为基础, 基于试验量测数据, 提出了三峡库区滑坡涌浪计算公式.最后以三峡库区正在变形的白水河滑坡为例进行了滑坡涌浪预测研究, 预测了滑坡最大首浪高度和沿水库传播的涌浪衰减规律.