散粒体斜坡运动堆积特征试验研究

散粒体斜坡俗称“溜砂坡”,对其运动和堆积特征的研究是溜砂坡防治的关键.在斜坡模型架上模拟碎块石的运动过程和堆积过程,探索其颗粒大小、形态与斜坡角的关系.通过堆积体纵剖面取样发现,溜砂坡堆积呈现分形结构,其颗粒质量粒径分布分维数随黏粒含量的增大而增大.     

散粒体斜坡堆积特性与崩坍形式研究

通过圆盘沙堆以及斜坡堆积物理模拟试验,解释其崩滑的动力学机制.发现溜砂坡堆积的过程是一个典型的自组织临界过程,整个坡体是一个广延耗散动力学系统.从颗粒级配的角度探究其对散粒体边坡稳定性的影响.     

散粒体斜坡注浆固坡工程防治技术实验研究

目前,国内外对散粒体斜坡的防治措施研究甚少。笔者推荐注浆固坡工程防治技术,具有以动制动特点。本文通过室外注浆物理模拟实验,得出注浆后固结体形态有舌形、灵芝形、柱形、长倒锥形、短倒锥形,其有效半径分别是46.3cm、26cm、21.4cm、16.5cm、40cm、29.4cm。结合现场颗粒取样筛分实验,研究了散粒体堆积结构对注浆固坡措施的影响,提出颗粒间孔隙比的影响最为主要,并通过计算机优化回归得出注浆量及浆液扩散半径的公式;最后对固结体进行直剪试验,得出注浆后的散粒体强度增加,说明了注浆固坡工程的可行性和合理性。这对散粒体斜坡坡体实施注浆加固工程具有重大的参考价值。     

挡墙限制型散粒体斜坡堆积特征模型试验

散粒体斜坡是川藏铁路交通廊道常见的不良地质现象,对其堆积特征开展研究对散粒体斜坡表层溜滑防灾减灾具有重要的现实意义.针对挡墙限制型散粒体斜坡,通过室内物理模型试验,利用分形维度控制试验碎屑配比,模拟斜坡源区岩石风化碎屑产物持续补给,研究散粒体颗粒堆积发育成坡过程中自然坡角的变化、斜坡表面与内部的颗粒分布特征,以及颗粒在斜坡上的运移堆积特征.试验结果表明：挡墙限制型散粒体堆积成坡过程可分为挡墙后堆积阶段、斜板堆积阶段、斜坡增长阶段和成坡阶段;斜坡最大堆积坡角随着分形维度增大而减小;随着分形维度增加,斜坡表面粗糙程度降低;粗颗粒易堆积在斜坡下部,细颗粒更易堆积于斜坡上部;同一粒组颗粒,在分形维度越大的斜坡表面上运移距离越长;相同分形维度的散粒体斜坡上,粗颗粒相较细颗粒在斜坡上的运移距离更长;颗粒在斜坡上的运移方式有腾跃和滚动两种,大粒径颗粒在分形维度越小的斜坡表面的腾跃高度越高;反之,小粒径颗粒在分形维度越大的斜坡表面的腾跃高度越低.     

崩落矿岩散粒体流动性能试验研究

崩落矿岩散粒体的流动性能对于降低损失贫化具有重要的意义。分析了影响散粒体流动性能的因素,采用标志颗粒法进行了崩落矿岩散粒体流动性能试验,主要考虑的因素有放矿口大小、散体颗粒的粒径以及不同的散体材料。试验内容有放矿口大小与散体移动带试验;不同散体粒径与散体移动带试验、不同散体材料与散体移动带试验;平面和立体模型时放矿口尺寸对放出量影响试验;散体堆积高度与散体移动带试验。研究结果表明,（1）移动边界与散体的材料、颗粒的尺寸大小、放矿口大小等因素有关,而散体堆积高度对其影响不大;（2）散体的流动速度与散体颗粒的大小和放矿口尺寸有关。根据所得试验结果,提出了采矿设计参数的确定方法。     

散粒体矿山巷道围岩的变形规律研究

粉砂状矿体是一种典型的散粒体介质,在这种介质中开挖巷道和在运行过程中的巷道维护都存在很大的困难。掌握巷道围岩的变形规律是寻求合理的巷道施工原则和支护方案的前提条件。以金山店铁矿的中段穿脉巷道及其围岩（仅指粉砂状矿体部分）为研究对象,采用多种监测手段对巷道及其围岩的受力和变形进行了较长时间的观测,通过对监测资料的详细分析,得出了粉砂状矿体作为巷道围岩而具有的独特的变形规律。     

散粒体中锚杆间距的锚固效应研究

采用细观数值模拟方法研究散粒体的锚固效应,基于随机模拟技术生成三维多面体颗粒及其在空间中的分布,在随机散粒体不连续变形模型的基础上将砾石锚固试验进行数值实现,分析加锚散粒体材料的宏观与细观力学性能,研究加锚密度及其与颗粒粒径的关系对散粒体力学性质的影响,并探讨锚杆在散粒体材料中的作用机制。分别建立不同锚杆间距和不同颗粒粒径的数值试样,数值模拟结果表明：散粒体锚固数值试验能够较好地反映不同加锚散粒体结构的变形规律与锚固效应;散粒体材料的宏观特性与其细观组构的演化密切相关;锚杆加固散粒体的作用机制为加锚散粒体内形成压缩区,挤压加固作用提高了散粒体间的接触作用力,散粒体结构的整体性得到加强并能承受一定荷载;不考虑锚杆长度的情况下,当锚杆间距小于3倍的散粒体平均粒径时,锚杆能够有效地加固散粒体形成稳定结构。     

散粒体材料间接触面力学特性的单剪试验研究

在清华大学土与结构接触面循环加载剪切试验机的基础上, 研制了可进行两种散粒体间接触面试验的叠环式单剪试验系统,并对糯扎渡高心墙堆石坝坝料的接触特性进行了系统的试验研究。结果表明,两种散粒体材料间接触面的强度包线为其单相材料强度下的包线。当达到破坏强度后,在接触界面附近会产生集中的“刚塑性”接触面剪切变形,其位置发生在强度最薄弱处。两种散粒体间的接触变形特性可通过刚塑性模型来描述。     

密实散粒体剪切破坏能量演化的离散元模拟

砂土等散粒体在剪切过程中的能量存储及耗散是其宏观力学响应的深层原因,但因量测难度较大而研究较少。将考虑抗转动的接触模型引入离散元软件PFC2D,基于热力学第一定律建立各种能量量测方法,并在平面应变双轴压缩试验中采用该方法统计密实散粒体在剪切过程中的能量演化规律。采取了4种耗散类型,即滑动-滚动（S-R）、滑动-非滚动（S-NR）、非滑动-滚动（NS-R）和非滑动-非滚动（NS-NR）。结果表明：密实散粒体加载时能量耗散以滑动摩擦为主;且小应变加载阶段,外力功主要转化为弹性应变能,但同时也存在均布于试样的耗散能;随着应变的增加,外力功的转化形式逐渐过渡为以耗散能为主,且集中分布在带状区域内;各个加载阶段的摩擦耗散均存在各向异性。     

散粒体滑坡涌浪运动特征与能量转化规律研究

滑坡涌浪灾害造成的伤亡和损失一般远超滑坡灾害本身,已引起广泛关注。针对该类灾害的预测评价一直是研究的难点,精细刻画滑坡涌浪运动特征和能量转化规律是解决问题的关键和前提。因此,以天然碎石模拟散粒体滑坡,建立缩尺的矩形水槽滑坡涌浪三维物理试验模型,研究滑坡体积、速度和水深对堆积体形态和涌浪特征的影响以及滑体与水体能量转化规律。研究结论包括：（1）滑体通过冲击、挤压和抬升水体形成涌浪的特征受滑体规模和形态影响显著;厚度大且速度快的滑体趋向产生非线性过渡波,厚度小且速度低的滑体一般产生非线性震荡波;（2）基于试验提出的体积效应和速度效应揭示了一定水深的涌浪规模与滑坡体积和速度呈正相关规律,水深效应则解释了一定波能的涌浪在波形和速度上的分布差异,结果表明浅水比深水工况涌浪高度平均高出67%、波速平均高出51.17%;（3）基于试验的数值反演总结了滑体势能与波能转化率为1.00%~3.07%,由于三维试验中滑体与水体在水平和环向的扩散造成更多能量耗散,相较二维试验转化率较低。通过探讨散粒体滑坡运动过程和首浪产生、传播及爬高特征,揭示滑体-水体能量转化基本规律,研究成果对滑坡涌浪防灾减灾工作具有一定的理论价值和意义。     

两种滑动面型式下边坡稳定性计算方法的研究

基于圆弧和任意曲线两种滑动面型式,对边坡稳定性计算方法中的瑞典法、简化Bishop法、简化Janbu法、严格Janbu法、Morgenster-Price法、Sarma法和不平衡推力法进行研究。对上述各种方法的研究成果进行了总结,并对Morgenster-Price法中的条间力函数 选择了4种形式（即 为常数0.1、0.5、1.0及半正弦函数）,对不平衡推力法中的公式进行了改进。通过算例对比,及当条分数不同、边坡坡角和坡高变化时,分析了这些方法的特点,由分析结果可知：（1）瑞典法和简化Janbu法计算得的安全系数最小,简化Bishop法和不平衡推力法与严格法得到的结果颇为接近;（2）任意曲线滑动面方法较圆弧滑动面方法计算得的安全系数稍小,且得到的临界滑动面与临界圆弧滑动面相接近,因而表明,圆弧滑动面作为一种近似的临界滑动面能够满足实际工程需要;（3）均质边坡采用较少条分数即可获得较高的安全系数计算精度,非均质边坡需一定数量的条分保证结果的可靠性;（4）Sarma法对土条侧面法向力和剪切的假设,使得其在均质边坡计算得的安全系数比其他方法要大,有偏于不安全的考虑,但Sarma法能够考虑边坡非均质对条分法的影响;（5）当边坡外形（如坡角、坡高）变化时,严格Janbu法在两种滑动面型式下计算得的安全系数相差很小,而其他方法稍大一些;（6）Morgenster- Price法中,条间力函数 对计算得到的结果影响很小。     

黄土边坡开挖与支护效应的离心模拟试验研究

黄土边坡在开挖卸载过程中的稳定性分析及其防护在边坡工程中占有重要地位。采用西南交通大学土工离心机进行了1组非支护边坡和2组土钉支护边坡的离心模型试验,研究了开挖卸载过程中黄土边坡的变形特性、稳定性变化规律及土钉的加固效应。离心模型试验研究表明,土钉能够显著提高黄土边坡的稳定性。土钉支护的边坡土体,因土钉的锚固效应,边坡的变形范围更大,但变形量较小,最大变形量并不在坡面,而是发生在坡面下的锚固区域内,非支护黄土边坡的潜在滑移面产生于距坡顶约40 cm处,土钉支护后,黄土边坡基本不会发生破坏。对于抵抗边坡发生变形而言,不等长土钉支护的效果要优于等长土钉支护,研究成果为黄土边坡的开挖与防护提供了参考。     

The effect of surface slope on saltation threshold

A new wind tunnel has been constructed to study the mass transport properties of wind-blown sand. This report on the first set of experiments in the new wind tunnel concerns the effect of slope on threshold friction speed. The results of this series of static threshold experiments (and one dynamic threshold experiment) for a range of particle diameters and bed slope angles show that, provided the effects of Reynolds number variation and interparticle cohesive force are accounted for, the static friction angle α is independent of slope and close in value to the measured static angle of response.     

降雨入渗对板岩边坡稳定的影响及加固措施研究

板岩边坡在国内边坡工程中较为常见,常伴有倾倒变形,在其特有的结构性质影响下边坡失稳频发。通过对苗尾水电站右坝基板岩边坡失稳现象分析,研究了板岩边坡在降入入渗情况下的变形特征,在该基础之上运用稳定理论探讨降雨入渗影响边坡失稳机制,结合实例分析提出了板岩边坡失稳加固关键措施,并通过现场实际检验效果。研究结果表明,板岩边坡的节理特性、开挖坡比、降雨入渗是造成板岩边坡失稳的关键因素,进行加固必须从防雨下渗和束腰加固着手。苗尾水电站右坝基板岩边坡加固后经受住了汛期和炮震的影响,说明边坡失稳认识及加固措施较为准确,对于类似工程具有一定的参考价值。     

吹填砂土地基的不同加固方法效果评价

某港口堆场地基由砂土吹填而成,地基承载力约为65kPa,为使地基达到150kPa的承载要求,必须对该吹填砂土地基进行处理。根据场区不同的地层条件、使用功能和地基强度,设计分别采用插板振冲、插板强夯、不插板强夯三种加固方法进行试验。试验检测结果表明,三种加固方法处理后的地基承载力均能满足设计,插排强夯效果最佳。     

马兰煤矿主斜井底水仓底板加固防治水方法

山西太原古交矿区马兰煤矿主斜井底水仓布置在奥陶系顶部隔水关键层内,其底板为奥陶系峰峰组灰岩,隔水层厚度4.17 m,受到底板奥灰承压含水层的严重威胁。为了消除突水隐患,在水仓底板岩石变形破坏机理模拟研究的基础上,同时考虑到研究区奥灰含水层距离近、水量大的特殊情况,探索出一种新型注浆加固方法对水仓底板进行注浆加固,并取得了良好效果。设计为一钢筋混凝土盖先覆于水仓底板上,同时用加强筋与围岩连接,之后再采用浅孔低压与深孔高压交替注浆充填的方法进行加固。此方法使水仓底板与围岩成为一个整体,对浆液起到封闭作用,使底板更加稳固。     

泄洪雨雾入渗对雾化区边坡的影响分析

泄洪雨雾入渗导致的边坡稳定问题随着高坝大库的建设越来越突出,对此类问题的研究和认识大多停留在对岩土体强度降低和荷载增加两者之一上,对渗流和应力变形的耦合作用认识和应用不足。本文通过理论分析,对泄洪雨雾入渗的渗流分析中入渗边界条件重新做了界定,并指出了存在的问题;同时对应力变形计算中渗流荷载的增加和岩土体在非饱和区的强度变化,提出了自己的观点,并指出存在的误区。最后作者通过某一水电工程泄洪雾化区边坡的渗流和应力变形作了计算,得到了合理的计算结果。     

溜砂坡滑塌特性及内在演化结构实验探索

溜砂坡滑塌特性与内在演化结构的认识，有助于对该高寒地区山地道路灾害的防治与预报。通过非连续与连续加沙两种形式的干燥沙石散粒体临界态单面坡室内模型实验，初步探索了溜砂坡的滑塌规模统计特性与演化动力学规律。发现其受颗粒级配非均匀度影响而异差异很大。非均匀沙堆呈现明显负幂率分布统计特点。对滑塌演化动力学的相空间分析进一步揭示，非均匀沙堆的演化结构复杂，动力学吸引子分维数较大；而均匀沙堆演化结构相对简单，体现准周期特点，可以自相关分析进行主周期预测。利用小波变换，分析了非均匀沙坡滑塌演化的复杂内在结构，即演化过程由不同周期、不同规模的滑塌一回复过程复合而成。尝试以选择合适预报精度进行时间尺度变化，用小波系数截线对演化活跃周期初步估计。     

Stability mechanism recognition and failure risk assessment on a high slope by synthesizing different analysis methods

Natural Hazards - The studied slope is located in the middle reach of the Yalong River in the eastern margin of Qinghai-Tibet Plateau in Southwest China. A large hydropower station is planning to...     

紧邻边坡建筑物基础软托换及边坡喷锚网加固技术

详细地介绍了采用花管注浆的软托换技术,对紧邻边坡的建筑物地基进行加固处理,对开挖的边坡采取喷锚网结构支护这一技术在工程中的加固机理。实践表明,花管注浆联合喷锚网支护这种复合的加固方法,不仅能对紧邻边坡的建筑物的基础进行托换,还能对边坡进行有效地支护,保证了边坡的稳定性和建筑物的安全性,其设计方法具有一定的参考价值。