双椭流线型海底管线抵御滑坡冲击的减灾效果与降阻机理研究

近年来,随着海洋能源开发步伐的加快,海底管线铺设的数量不断增加,在服役期内这些管线是否稳定直接影响着海洋油气开采、作业人员生命财产及海洋生态环境的安全。针对海底管线易遭受滑坡破坏的现状,提出一种具有双椭流线型截面的海底管线,基于计算流体动力学(CFD)方法,分析了新型管线在滑坡冲击作用下的减灾效果与降阻机理。研究表明,对于平铺和悬浮式铺设形式,双椭流线型管线可以延缓边界层的分离,降低卡门涡街对管线的振动影响,有效地降低了滑移体冲击管线产生的拖曳力和升力,最大可使拖曳力系数降低71.01%,升力系数降低32.14%;并提出双椭流线型管线拖曳力系数和升力系数的计算公式,为海底管线的减灾工程提供了新的思路。     

暴雨诱发滑坡致灾机理与减灾方法研究进展

暴雨滑坡是多发性的地质灾害.阐述了暴雨诱发滑坡致灾机理、风险评估与减灾方法研究的重要意义.分别从暴雨诱发滑坡的地质力学机制、暴雨诱发滑坡的机理、暴雨诱发滑坡演化过程的数值模拟方法、暴雨滑坡动态风险评估方法以及暴雨诱发滑坡灾害的减灾方法5个方面,详细综述了国内外研究的主要成果和进展.在此基础上,指出了目前暴雨诱发滑坡灾害研究中存在的主要问题.最后,提出了在暴雨诱发滑坡灾害的研究中应以暴雨作用下的斜坡演化动力学过程为主线,以暴雨诱发滑坡的地质力学机制研究为基础,以暴雨诱发滑坡机理研究为核心,以暴雨诱发滑坡灾害的风险评估为手段,以最大可能地防灾减灾为目标.     

水动力型滑坡形成运动机理与防控减灾技术

水动力型滑坡是指在冰川融雪、降雨、水位变动、地表径流及地下水活动等水动力因素驱动下而发生的斜坡岩土体失稳灾害。西南地区是水动力型滑坡尤其是库区滑坡的高发区,其失稳破坏直接威胁到人类的生命财产和基础设施的安全,且有可能造成深远的次生灾害,提升水动力型滑坡灾害的监测预警、综合防控与应急处置水平极为迫切。水动力型滑坡易发于松散堆积层、破碎岩体、软岩以及含有软弱夹层的斜坡等地层,地质环境、水文活动以及人类活动干扰等因素的长期作用在水动力型滑坡的孕育过程中起着关键作用。斜坡在各种不利因素的持续交替作用下,逐渐产生变形破坏,稳定性不断降低并趋于极限失稳状态,最终在短期水文条件的改变下而导致整体失稳破坏。斜坡失稳后的滑坡动力过程非常复杂,尤其是特大型高位滑坡,在运动过程中可能会产生强烈的冲击破碎和沿程侵蚀铲刮现象,导致滑坡运动性态的改变和堆积方量的增大,水的存在会加剧滑坡沿程侵蚀铲刮作用以及导致运动性态向流态化转变而造成更远的运动距离和更广的致灾范围。水动力型滑坡是一个复杂的系统性问题,不同地质结构和水动力条件的滑坡变形破坏过程存在很大差异,远距离非接触式滑坡早期识别与监测技术以及基于人工智能和大数据且具备自主学习的滑坡预报预警方法是未来重要发展方向。水动力型滑坡防治涉及到工程建设、经济民生、社会等多方面因素,需要综合运用工程措施和非工程措施。在未来水利水电工程建设过程中,应重视库区滑坡的危害性,复建设施的修建应尽可能远离库区滑坡影响区。     

库区城镇滑坡涌浪风险评价与减灾研究

强烈的人类工程扰动和水库蓄水作用导致地质灾害高易发区的水库城镇大多存在滑坡涌浪风险;以往灾难性案例较多,危害巨大.本文构建了以潜在涌浪源调查、变形破坏研究、涌浪危险性分析、脆弱性调查、风险评价和减灾对策分析等六个步骤为主的山区水库城镇滑坡涌浪风险评价技术框架流程.以三峡库区巫山县城为例,遴选离县城最近的龙门寨危岩体进行...     

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。     

滑坡冲击作用下的阶地砂质粉土层液化机理

为探究阶地饱和砂质粉土在黄土滑坡冲击荷载作用下的力学机理,选取泾阳南塬典型黄土滑坡LD37为研究对象。通过基本性质测试获取了阶地砂质粉土的物理、水理、颗粒级配和矿物组分等指标。采用自制冲击设备进行了3种饱和度条件下的冲击试验,并对水分迁移和剪切强度变化等问题进行了分析,在此基础上探讨了冲击液化机理。结果表明:冲击荷载会使砂质粉土内部的总应力与孔隙水压力剧增,在应力波的作用下,出现多个峰值,且孔隙水压力在1 s内难以完全消散;80%与90%饱和度的砂质粉土受冲击会在深度方向上形成不同程度的液化,而70%饱和度的砂质粉土受冲击后沿深度方向并未发生液化;砂质粉土发生冲击液化时下部水分会向上部迁移,导致其上部土层含水率骤增,剪切强度骤减;冲击液化过程可划分为初始阶段、冲击挤压阶段和冲击回弹阶段。砂质粉土的冲击液化机理是一种由于快速冲压土体的不排水行为,导致其颗粒原始骨架结构破坏重组,从而引起其内部孔压快速积累的一种液化行为。     

湖北省清江流域滑坡分布规律与减灾对策研究

清江流域是湖北省滑坡高易发区,滑坡灾害频发,造成了较大的经济损失,危害大。该区地质环境复杂,地貌形态以中山为主,河谷深切,岸坡陡峭,构造发育,新构造运动表现为大面积间歇性上升运动; 区内共发育滑坡2843处,其中滑坡2275处,崩塌型滑坡568处,滑坡以小型为主,主要分布在人类工程活动比较频繁的地带。通过统计分析,清江流域滑坡的空间分布规律主要受控于地质环境条件和动力因素,动力因素包括自然动力因素和人为动力因素,前者以降雨为主,后者以切坡为主且日趋发展; 滑坡变形的时间规律主要表现为同发性、滞后性和不稳定的周期性; 滑坡的自身活动规律主要表现为继承性、隐蔽性、突发性和差异性; 针对性地提出了监测预警、搬迁避让、工程治理和地质环境保护等滑坡减灾对策。     

近岸海底管线路由调查与管线的探测

在近岸海底管线路由调查的探测过程中，回声测深仪或多波束测深仪、旁侧声纳扫描、浅地层剖面仪和海洋磁力仪是探测的主要仪器。回声测深仪测量水深和了解地形变化，旁侧声纳扫描探测海床的岩石露头、管线以及锚痕、沙波等海床地貌和地质灾害现象，浅地层剖面主要探测浅埋岩石、管线及海底浅部的地质灾害现象，海洋磁力仪探测带有磁性的管线等物体。以上几种方法综合使用，可以探测管线或探明路由的地质情况，海底地质灾害是威胁管线的重要因素。     

滑坡中地下水与岩土体相互作用机理的研究

滑坡中地下水与岩土体相互作用机理的研究周平根（地质矿产部环境地质研究所，北京，１０００８１）滑坡的变形发展及破坏是一个复杂的过程，影响因素很多。内在因素有岩土体性质、岩土体结构，这些因素的变化是十分缓慢的，它们决定滑坡变形的形式及规模。外在因素有水文...     

某滑坡的力学机理分析与综合整治研究

深入分析了某滑坡的形态特征、结构特征及其力学机理,提出了一种新的选取滑坡抗剪强度参数的综合方法,并根据滑坡力学机理和各种整治措施的适用条件,经多方案的优化比选,提出了一种既经济又安全的整治方案。     

深海滑坡研究进展及我国南海海底稳定性研究的现状与思考

深水陆坡是地质灾害的易发区,随着深水油气资源开发、海底管道路由建设以及天然气水合物试验性开采等活动的日益增多,包括深海海底滑坡在内的深水地质灾害受到越来越多的关注。多国科学家在海底滑坡勘测、原位监测、室内实验、模型构建和数值模拟等方面进行了大量研究,取得了一系列成果。我国南海资源丰富,但海底地质条件复杂、稳定性差,海底稳定性是制约南海油气资源开发的重要因素,深海滑坡研究成为南海工程地质环境研究中的一个关键科学问题。本文系统介绍了国际深海滑坡的研究进展及发展趋势,并对南海海底滑坡的研究现状进行了阐述,最后对与海底稳定性有关的关键科学问题和研究热点进行了总结和展望,以期为我国南海资源勘探开发过程中的海底稳定性评价研究提供借鉴。     

海底碎屑流冲击海底管道的模型与某一特定原型的相似性分析

小尺度的水槽实验和数值模型被广泛应用于真实尺度条件下海底碎屑流对海底管道冲击力的研究,但模型与某一特定原型之间的相似性一直未能得到保证,从而严重影响模型结果的适用性。为此,本文采用幂律本构关系(Power-law)描述海底碎屑流的流变特性,并基于雷诺相似准则,推导出海底碎屑流冲击海底管道时模型与原型之间各物理参数的比尺关系。根据该比尺关系,本文对现有水槽实验中模型与某一特定原型之间的相似性进行了分析,发现该水槽实验与预期的原型工况并不相似,继而推算出与该水槽实验相似的原型工况,并设计出与预期的原型工况相似的模型工况。此外,本文还对基于幂律本构关系和雷诺相似准则推导得到的比尺关系的适用性进行了讨论,认为该比尺关系适用于常重力环境下(1g)海底碎屑流冲击海底管道的小尺度水槽实验和数值模型,但不适用于超重力环境下(Ng)的土工离心机实验,也不适用于海底碎屑流的低剪切应变率工况。本文的研究结果将为保证常重力环境下(1g)海底碎屑流冲击海底管道时模型与某一特定原型之间的相似性提供理论依据。     

断裂控制的滑坡机理研究以柳家坡滑坡为例

本文针对受红椿坝-曾家坝断裂控制的陕西省安康市岚皋县柳家坡滑坡,在现场调查分析的基础上,采用Midas/GTS软件对其形成机理进行了三维数值模拟研究。模拟结果表明,断裂对该滑坡的发生起着控制性的作用,岩土体的性质决定了该滑坡的类型,而水和人类工程活动触发了该滑坡的发生。得到柳家坡滑坡的变形破坏模式为:坡体前缘向前运动,西侧断层强烈破碎带通过处侧壁剪切破坏,坡体后缘产生张拉裂缝,从而带动东侧坡体的变形破坏。由于坡体前缘为修建公路开挖的临空面,坡脚处缺失支撑,诱发了滑坡的发生。柳家坡滑坡形成机理的模拟结果可为日后相似条件下滑坡的防治提供一定的借鉴。     

滑坡地段隧道变形机理的模型试验研究

通过室内地质力学模型试验,研究了滑坡地段坡体变形与隧道的相互作用机理、围岩和衬砌压力的变化规律以及坡体和隧道的变形特征,着重研究了滑带土浸水软化及发生蠕变时坡体变形与隧道的相互作用关系。本文的成果可为该类病害的预测预报和有效整治提供科学依据。     

皖大别山区滑坡的形成机理研究

大别山地区是滑坡频发的地区,通过对大别山区滑坡地质资料的广泛收集和野外实地调查,分析研究了大别山区滑坡的基本类型和形成条件,着重调查了诱发滑坡的主要因素,并从点、面、体等方面深入剖析了大别山区滑坡的机理。     

输油管道纵向穿越滑坡的成灾机理研究

输油管道在滑坡作用下受到滑体位移的影响而威胁管道的安全运营.因此,研究滑坡作用下输油管道的成灾机理就极为重要.以中石化广西输油部百色站NB169+950滑坡为典型案例,采用FLAC3D6.0有限元分析软件建立管-土相互作用模型,分析天然及暴雨工况下,管道平行滑坡滑向穿越滑体时的成灾机理.结果表明:(1)滑体的位移对埋地...     

潮汐应力对滑坡的触发机理研究

已有的滑坡统计数据和研究成果显示,滑坡发生的时间具有明显的周期分布规律特征,除了与降雨季节相关的因素外,受日月引力潮的影响也较明显.本文对一定数量的滑坡发生的历史数据进行统计分析,得到滑坡的发生时间在1d内呈明显的分布特征.然后从固体潮理论出发,推导简化弹性地球模型地表的潮汐应力表达式,阐述了固体潮汐作为滑坡日周期因子...     

黄土滑坡流滑机理的试验研究

饱和黄土的稳态强度（残余强度）是黄土边坡是否发生流滑的关键因素,为了评价饱和黄土的残余强度就需要很好的了解饱和黄土的不排水剪切性能。通过对饱和黄土的固结不排水三轴试验研究了饱和黄土的稳态强度理论。试验研究发现饱和黄土有两种典型的不排水剪切特性:稳态特性、准稳态特性。且大多数情况下饱和黄土总表现为稳态特性,只有疏松的黄土表现出准稳态特性;根据试验结果得出了黄土的稳态线与稳态强度线,可以用来分析黄土边坡的流滑机理。探讨了描述黄土稳态性质的参数内摩擦角和粘聚力的物理含义;比较了由地震引发的滑坡与灌溉诱发的滑坡流滑机理的差异,对于地震引起的黄土滑坡土体残余（稳态）强度起决定性作用,而对于灌溉引起的黄土滑坡土体的峰值强度才是关键因素。