外滩防汛墙二期工程防御能力分析

该文依据外滩防汛墙多年的沉降观察资料,对外滩防汛墙由地面沉降和结构沉降而出现的防汛能力降低的问题进行研究。综合结构沉降与地面沉降因素,分析了1984年和2002年黄浦江潮位标准下外滩防汛墙二期现有防御能力及其下降趋势。     

上海市外滩防汛墙结构沉降的预测研究

以上海市外滩防汛墙改建工程为背景,依据外滩防汛墙多年的沉降观察资料,使用黏弹性有限元反分析,对未来防汛墙结构沉降进行预测。整理和分析了从1993年建成之时到2002年的结构沉降观测资料,选取了用于结构沉降反演计算和预测的典型断面和测点,并分别绘制了防汛墙结构沉降随时间发展的曲线。通过二维平面应变有限元正分析,确定了影响结构沉降的主要地层。基于外滩防汛墙二期结构沉降量测数据,采用黏弹性有限元反分析方法对防汛墙结构沉降进行反算,得到主要压缩土层的等效弹性模量,进而预测未来防汛墙结构沉降的发展趋势。其研究成果可为上海市防汛墙建设和技术管理工作提供依据。     

上海地面沉降与城市防汛安全

文章根据上海黄浦江最高潮位与地面沉降的历年变化发展情况,结合城市防汛工程的沉降现状,分析了地面沉降对上海城市防汛安全的影响。指出地面沉降的长期危害是影响上海城市防汛安全的重要因素,地面沉降的监测与防治是城市安全设防的重要内容。     

上海外滩防汛墙的高度

本文提出上海外滩防汛墙的建立及以后几次加高主要是上海城市地面沉降引起的。防汛墙安全递增率随时间、地点而不同,其决定性因素为地面沉降率和海面上升率。祗有在地面基本稳定的条件下,上海市区防汛墙的高度才主要取决于气象、风暴潮引起的高潮位。     

盾构隧道穿越苏州河对防汛墙的影响分析

轨道交通11号线盾构隧道穿越苏州河将会对防汛墙的安全造成影响。为保证盾构顺利实施,拔高影响盾构穿越的桩基,采用双跨门洞式的结构型式对防汛墙结构加固改造。在保证防汛墙安全的前提下,为隧道穿越预留了足够空间。运用有限元数值模拟方法建立计算模型,对隧道穿越前后防汛墙结构的受力和变形形态进行分析。研究结果表明,隧道穿越前底板呈连续梁变形规律,长桩桩身中部和短桩桩端呈向外侧扩张的趋势,整个结构受力性状符合门洞式刚架结构的特性。隧道穿越后,底板的变形趋势与隧道穿越前变形规律相似,最大变形位于隧道上部跨中部位,而桩基变形形态则完全不同,隧道开挖引起长桩桩身中部和短桩桩端向隧道侧的变形,长桩呈挠曲变形,桩身最大变形位于隧道拱轴线附近,短桩呈刚体变形,最大变形位于桩端。经与实测沉降数据对比,盾构的穿越对防汛墙变形的影响处于可控状态,整体防汛墙计算沉降值与实测值较为接近。     

建筑物超载对深基坑周边地表沉降影响分析

结合理论推导和对工程实测数据的整理分析,对天然场地和存在邻近建筑物时2种情况下的墙后地表沉降形态进行了对比分析,采用上海软土地区墙后地表沉降经验公式,对存在建筑物超载情况下的地表沉降曲线进行了良好的拟合,直观地表示出地表沉降槽的大小及形状、墙后最大沉降点的位置等。结果表明,邻近建筑物的存在能显著改变天然场地的地表沉降曲线形态,是否考虑建筑物存在的影响,将影响到对基坑及周边环境安全状态进行正确的评价和预测。     

基于土体小应变本构模型的TRD工法成墙试验数值模拟

等厚度水泥土搅拌墙技术即TRD工法,近年来在深基坑工程中得到了广泛应用。以上海国际金融中心基坑工程开展的0.7 m厚、8 m宽、56.7 m深TRD成墙试验为背景,采用有限元方法,并基于土体小应变本构模型对其成墙过程进行了模拟,得到了土体侧向位移和地表沉降曲线,并与实测数据进行了对比。结果表明,距离墙体5 m处两者的土体侧向位移曲线基本一致,而距离墙体1.4 m处的土体侧向位移在深度大于20 m后的计算结果较实测值偏小;地表沉降在靠近墙体处最大,随着距墙体的距离增大而逐渐减小。最后分析了成墙深度对地表沉降和土体侧向变形的影响,结果表明,深度越深,引起的土体侧向变形和地表沉降也越大。通过不同成墙深度引起的地表沉降归一化曲线可看出,TRD成墙引起的最大地表沉降约为0.05%H（H为成墙深度）,沉降影响区域约为1.8H。     

墙土体参数对地下连续墙基础沉降数值模拟的影响

考虑到墙周土体及接触的非线性,借助Mar软件建立了空间三维有限元模型,通过与工程实测比较,证明模型合理;在此基础上分析了土体变形模量、泊松比及墙土接触的摩擦对地下连续墙基础沉降的影响,结果表明:土体变形模量对基础沉降的影响相当大,泊松比取其经验值对基础基本无影响,墙土间摩擦系数的提高对基础沉降的减小有一定的作用。     

软土流变性对深基坑周围地表沉降的影响分析

在实测资料和前人研究的基础上,分析了软土地区深基坑围护结构水平位移值和墙后地表沉降的变化规律。对围护结构水平位移进行二次曲线拟合,假设地表沉降曲线形态可用正态分布密度函数来描述,利用地层损失法计算各工况下墙后最大地表沉降,并与各工况下实测最大地表沉降比较,提出了软土流变性对地表沉降规律的滞后影响。     

土岩组合地区基坑开挖对扩展基础桥墩沉降影响研究

针对在建基坑工程对既有桥梁造成影响的问题,依托徐州土岩组合地区某地铁基坑工程,通过研究软土地区基坑开挖墙后地表沉降预测理论,推导出该工程的墙后地表沉降曲线。通过Midas数值软件模拟与现场监测综合分析的方法,研究了基坑开挖对墙后地表和扩展基础桥墩造成的沉降影响。研究表明:在整个开挖过程中,基坑周边地表沉降曲线呈"勺形"分布,第三层土体开挖对地表沉降的影响最大;桥墩与相同位置地表在各开挖阶段的沉降量分别占其最终沉降量的比例基本一致;基坑开挖对桥墩造成的倾斜角度会随桥墩下卧土体沉降曲线的变化而变化,桥墩受基坑开挖造成的沉降影响会随其基础埋深的增加而减弱。该研究可为类似工程设计和施工提供参考。     

Application of the dynamic bounds method in the safety assessment of flood defences,a case study: 17th Street flood wall,New Orleans

In this paper we provide a computational framework for evaluation of reliability and safety assessment of infrastructures. It is based on the combined application of the dynamic bounds (DB) method and a probabilistic finite element model (FEM). The DB improves the computational efficiency of the FEM when calculating time-dependent failure analyses of coastal and offshore structures, and can speed up the simulation process by several orders of magnitude.

Our approach is demonstrated here for an example problem, and shown to be the most efficient method in applications with a limited number of influential variables, which is true for geotechnical and coastal flood defence systems. It is applied to the 17th Street flood wall, a failing component of the flood defence system in New Orleans during Hurricane Katrina. The variation in soil parameters is a critical input in the reliability estimation of this structure, and the calculated probability of failure depends on these assumed values.     

灰关联神经网络法及防洪堤边坡稳定性分析

灰关联分析神经网络方法首先是对防洪堤边坡稳定性影响因素进行灰关联分析,得出各因素影响程度的大小排序,然后建立该工程的神经网络模型,选择灰关联分析得到的优势因子作为样本输入以及关联度作为网络权值确定的一个因素,利用大量南宁市防洪堤边坡工程实例对网络进行训练学习,最后用训练成功的网络对工程进行预测。预测的结果与实际情况进行对比表明,这个方法能够满足南宁市防洪堤边坡稳定性预测的要求。     

确定大江大河防洪堤高度应考虑地面沉降因素——对1998中国大洪水的反思

世界上抽汲地下水或石油引起地面沉降正越来越普遍。大江大河防洪能力降低是地面沉降灾害现象之一。上海因地面沉降产生严重的洪涝灾害,上海外滩防汛墙高度的主要决定因素是地面沉降。沙市、武汉、哈尔滨和大庆等城市和地区是我国1998年夏特大洪水的重灾地区,这些城市和地区实际上已存在地面沉降问题。几十年来产生的地面沉降很可能已降低了这些地区江河大堤的防洪能力,从而加重了这次洪涝灾害。建议在确定大江大河防洪堤高度应考虑地面沉降因素,并尽快对重点城市和地区进行地面沉降调查与预测研究。     

论水库工程之管运洪水

鉴于水库工程管理运用的重要性,提出管运洪水的新概念,并和设计洪水做了全面对比,指出二者异同。在此基础上提出了评判管运洪水是否合理的两个通用准则:条件合乎要求和防洪安全达标。将推求管运洪水的方法分为两大类:一类以分期内洪水最大值为依据,另一类以年最大值为依据。这两类方法本质不同,使用时各有优缺点。第一类方法的结果不完全符合现行标准的要求,而第二类方法的结果符合要求,但对资料条件要求较高。     

中国城市洪涝问题及成因分析

随着经济社会的发展,中国步入城镇化快速发展的阶段,城镇化率已由2000年的36.22%增加到2014年的54.77%。在全球气候变化与快速城镇化背景下,中国城市洪涝灾害日益严重。阐述了全球气候变化及城镇化对城市降水和极端暴雨的影响机制,并从流域产汇流角度分析了城镇化对洪水过程的影响,系统剖析了中国城市洪涝频发的主要原因。在成因分析的基础上,进一步提出了中国城市洪涝防治的应对策略,主要包括:①以低影响开发理念为指导,加强城市基础设施建设,建设海绵城市;②建立城市洪涝立体监测、预报预警和实时调度系统,强化城市洪涝科学决策能力;③健全和完善城市洪涝应急预案,强化应急管理能力,完善灾害救助和恢复机制。     

流域防洪效益计算宏观模型

针对现有防洪效益计算模型所需资料多、计算复杂等问题,本文在符合防洪效益特点的宏观假定基础上,提出了防洪效益计算的洪水频率面积系数和洪水频率严重系数,并用水文学和数理统计的有关原理导出了流域防洪系统效益计算的宏观模型。算例研究的结果表明:模型理论上合理,实际应用简单,可操作性强。     

中国防洪若干重大问题的思考

为配合中国水利部组织编制全国主要江河防洪规划工作,对与编制防洪规划有关的若干重大问题进行了研究。提出用20世纪发生过的大洪水淹没范围作为界定防洪区的基础;风险管理最重要的是规避风险和应对风险,而规避风险的核心是约束人类不合理的经济社会活动,降低洪水灾害造成的风险;当防洪区受到两种洪水风险威胁时,应当采用二维概率分布核查防洪区的标准;合理提高城市防洪标准,是城市防洪的首要任务;要协调城市防洪与城市建设的关系,充分发挥城市拦蓄雨洪的作用(如保留必要的水面率、雨水利用等),蓄排兼顾,而不宜过分强调城市排水;建议根据淹没水深、淹没历时和洪水频率组成的洪水风险度因子划分蓄滞洪区风险区,并结合蓄滞洪区自然地理条件比选安全建设模式。     

岳城水库控制流域暴雨洪水的时程分布规律及分期划分研究

从两个方面全面分析了岳城水库控制流域的暴雨洪水时程分布及分期规律:一是根据实测水文资料,通过统计暴雨日数,典型历时年最大降水量、年最大洪峰流量和5日洪量在各旬出现的频率,对流域暴雨洪水时程分布特性进行了多方面的综合分析;二是通过对流域所处地区暴雨形成的天气成因分析,为前述的统计分析结果提供必要的成因基础.还利用旬平均降雨量的相对系数来确定汛期的起止时间.分析结果表明,岳城水库控制流域的暴雨洪水时程分布具有比较明显的变化规律,其中有一个时期暴雨洪水出现的次数多、量级大,主汛期特征显著,汛期可以划分为3个分期,即前汛期、主汛期和后汛期.     

基于非对称Archimedean Copula的三变量洪水风险评估

分析洪峰、洪量和历时三变量联合分布与风险概率及其设计分位数,为水利工程规划设计和风险评估提供参考依据。以珠江流域西江高要站52年洪水数据为例,采用非对称阿基米德M6 Copula函数与Kendall分布函数计算三变量洪水联合分布的“或”重现期、“且”重现期和二次重现期及其最可能的设计分位数。结果表明:“或”重现期的风险率偏高,“且”重现期的风险率偏低,二次重现期更准确地反映了特定设计频率情况下三变量洪水要素遭遇的风险率;按三变量“或”重现期或三变量同频率设计值推算的洪水设计值偏高,以最大可能概率推算的三变量洪水要素的二次重现期设计值可为防洪工程安全与风险管理提供新的选择。