渝怀铁路三峡水库库区段回水坍岸预测与处理原则

渝怀铁路鱼嘴至土坎段位于三峡水库库区回水范围内长江河谷与乌江河谷,采用两段法逐段落实坍岸线和坍岸范围,分析了回水对不良地质体与盐溶角砾岩的影响,为保证铁路安全,对于水库坍岸严重、工程处理困难并可能留有隐患的地段采用了隧道绕避,对不太严重的坍岸地段采用了工程处理措施。     

渝怀铁路三峡水库库区段回水坍岸预测与处理原则

渝怀铁路鱼嘴至土坎段位于三峡水库库区回水范围内长江河谷与乌江河谷，采用两段法逐段落实坍岸线和坍岸范围，分析了回水对不良地质体与盐溶角砾岩的影响，为保证铁路安全，对于水库坍岸严重、工程处理困难并可能留有隐患的地段采用了隧道绕避，对不太严重的坍岸地段采用了工程处理措施。     

基于等效塑性应变的边坡滑面搜索

对土坡而言,利用有限元-强度折减方法将边坡代入临界破坏状态时,临界滑面上的点往往是沿深部方向的等效塑性应变最大的地方。通过设置一系列沿水平方向布置的垂直直线,并找出沿每条直线上的等效塑性应变最大值的位置后,就可得到一系列呈波动状的点的分布,它们构成了所谓的函数型数据,再利用最小二乘法对这些函数型数据做平滑处理就得到了边坡的临界滑面。与其他方法的相对比,验证了该方法的可靠性。     

基于等效塑性应变的三维边坡滑面搜索

边坡三维临界滑面的定位问题是边坡稳定性分析中尚未得以很好解决的一个重要问题。注意到临界滑面是由沿深部方向上的等效塑性应变的极大点所组成这一现象,在利用强度折减法将边坡带入临界平衡状态后,通过在水平面上设置一系列的垂直直线,并找出每条直线上的等效塑性应变最大值的位置,就得到了三维边坡滑面上离散点的分布。最后,采用被称为薄板光顺样条（thin-plate smoothing spline）函数的插值方法对滑面上的离散点进行了插值光顺处理,在不指定边坡滑动模式和滑面形状的前提下就可以得到三维边坡的临界滑面。通过在三维凸型边坡中的应用,体现了该方法在确定三维边坡临界滑面上的优越性。     

基于矢量和分析方法的边坡滑面搜索

基于力是矢量这个基本概念,给出了边坡矢量和法安全系数的矢量表达式。在边坡荷载已知的情况下,运用有限元法计算得到边坡真实的应力分布状态,使用矢量和法安全系数并采用优化算法中的直接法搜索边坡的临界滑面。计算结果表明,使用矢量和分析法搜索得到的临界滑面位置与极限平衡法得到的滑面位置基本吻合,且安全系数相对误差最大为2.09 %,验证了该方法在边坡稳定分析中的合理性与可靠性。矢量和分析方法与基于强度储备安全系数的分析方法不同,具有明确的物理和力学意义,且不需引入过多假设,公式简洁,易于进行三维边坡稳定分析,不需进行迭代计算,可在工程实际中得到广泛的运用。     

三峡库区塌岸预测新方法——岸坡结构法

水库塌岸是三峡库区重大地质灾害之一.通过三峡库区数百段库岸的塌岸地质现场调查和预测分析的基础上,提出了类似三峡这种山区河道型水库的塌岸预测新方法--岸坡结构法(RBSM),并给出了详细的图解方法和预测步骤.同时,开展了二滩、宝珠寺和龚咀三个运行中的类比水库和三峡水库(139m蓄水)的塌岸预测检验,验证结果表明该方法适宜于三峡水库以及类似的山区河道型水库塌岸预测,从而为水库塌岸预测与防治工程提供重要依据.     

基于人工神经网络的三峡库区丰都县水库塌岸预测

为了建立一个适合于三峡库区的塌岸预测方法体系,采用具有处理非线性关系功能的人工神经网络方法对水库塌岸问题进行研究。通过训练、学习和仿真,获得预测正确率为97.2%的具有7-32-14网络结构的BP神经网络模型,采用该模型对蓄水位为175　m时丰都县各岸段进行塌岸预测,并将预测结果与传统经验公式计算法所得结果及实际监测数据进行对比。结果表明:基于人工神经网络的塌岸预测宽度与实际监测数据很接近,偏差在5 m以内;公式法计算结果与监测值平均偏差为15.9 m,而且对于部分坡段,公式法计算结果比实际监测值小8～11 m,没能预测出塌岸的真正范围。采用神经网络模型对丰都县水库进行塌岸预测,预测结果与实际监测数据平均偏差约3.8%,表明其预测结果可靠。     

基于DEM的两段法水库塌岸预测研究

根据两段法进行塌岸预测的基本原理,本文基于Microsoft Visual Studio编程平台和ArcGIS Engine地理信息系统二次开发组件完成两段法塌岸预测程序的实现,将两段法的应用范围由二维空间拓展到三维空间,实现了塌岸宽度和体积计算的参数化和自动化,通过简单的人机交互,即可完成塌岸预测,提高了塌岸预测效率; 塌岸预测前后岸坡形态的三维可视化对比展示,也为库岸防护工程的实施提供了更可靠的数据支持和决策依据。在程序的实现过程中,塌岸预测参数获取主要通过3个途径:(1)通过野外调查实测数据和室内土工实验结果,获取所需的水下稳定坡角和水上稳定坡角; (2)通过地质图和高分辨率航空影像获取岩性分界线、多年洪水位线、枯水位线等参数信息; (3)基于研究区高分辨率DEM(Digital Elevation DEM)数据,绘制地形剖面线,为程序运行提供终止条件。     

基于三维数值计算理论的塌岸预测研究——以雅泸高速公路K92+332～765段为例

在地质条件复杂的岸段,只采用经验性方法进行塌岸预测是不能满足要求的,本文在分析冰水堆积物特性的基础上,通过三维数值计算方法研究了雅泸高速公路K92+332～765段,该段路基边坡在水库蓄水后的稳定性,直观的揭示出该段路基边坡在库水浸泡后的变形情况,得出蓄水后岸坡岩土体可能产生失稳破坏的范围主要是松散层、稍密层和中密层。     

基于粗糙集理论的区域降雨型滑坡预测预报

选择四川省雅安市雨城区为研究区域,以该区降雨型滑坡为数据样本,结合粗糙集理论,提取了研究区域的降雨因子和地质因子作为条件属性因子,利用粗糙集的计算机挖掘和智能知识发现功能,分析得到了预测降雨型滑坡发生与否的有价值的规则集。所生成的决策规则能够实现该区域滑坡的预测预报。研究结果表明:本方法较传统的统计方法更符合降雨型滑坡预测的非线性关系,而且考虑了地质因素的影响,较单纯降雨阈值的预测方法有更高的空间分辨率。     

震后坡面松散堆积体失稳水力学机理研究

为研究震后强降雨条件下沟道泥石流产生的力学机制及水力学机理,以都江堰市龙池镇银洞子泥石流沟为研究对象,构建坡面松散堆积体地下水位变化水力模型,按照水力学渗流理论,分析了震后泥石流形成区坡面松散堆积体内潜水位变化的特征和规律,定量研究了动静水压力对坡体的作用特点。根据理论分析、实例验证与物理模拟试验的研究结果,获得了对坡面松散物源启动力学机理、启动临界条件及启动模式的深刻认识：(1)在强降雨激发作用下,随着坡体内潜水位不断升高,水力条件不断恶化,最终导致坡面松散堆积体发生失稳破坏;(2)堆积体内潜水位高度是坡面面积(S)、稳态降雨强度(I),坡体几何参数、导水系数(T_D)等参数的综合函数,S、I越大,则潜水层厚度(H)越大,反之,当坡面集雨面积和稳态激发降雨强度一定时,导水系数、坡体宽度和潜水面倾角越大,则坡体内产生潜水层垂直厚度越低;(3)随着坡体内静水压力(P)增加,堆积体基底抗滑力将会降低;随着坡体内动水压力(G_d)增加,坡体下滑力将会增加;(4)根据剩余下滑力的存在形式,震后坡面松散堆积体的启动模式可分为2种,即坡体整体启动的推移式失稳...     

圆弧滑动有限元土坡稳定分析

提出一种基于有限元应力变形计算的边坡稳定分析方法,仍假定滑动面形状为圆弧形,有限元网格由一组同心圆作为纬线,一组竖向线为经线构成。对两相邻圆弧线所夹的弧形带分析滑动力和抗滑力,建立平衡方程,确定安全系数,其中小值安全系数对应的弧形带为可能的滑动带。变化圆心位置用优选方法寻找最小安全系数对应的圆心,从而得出真正的滑动面。算例分析表明,该方法计算所得安全系数与Bishop法接近,是合理的,其突出优点是由有限元计算直接得出滑面上的应力,而不须作近似的插值处理,因而应力更准确。该方法可以考虑土的非线性变形特性,也更符合土的实际情况。此外,用有限元计算得出位移,亦可将稳定分析和变形联系起来,为现场通过位移监测来估计边坡的稳定性提供了可能性,同时也为膨胀土边坡的稳定分析中考虑膨胀性的影响提供了可能性。     

基于Janbu法的边坡整体稳定性滑动面搜索新方法

对于边坡整体稳定分析,找到了一种用随机角来搜索随机滑动面的新方法。在此过程中,采用简化Janbu法计算安全系数。这种新方法产生随机滑动面的过程是：先假定滑动面与边坡上、下缘的交点,在某一初始方向的情况下,以下缘交点为基点开始每随机一个角度方向,使其与对应的滑动体土条划分竖线相交,直到随机角度方向与上、下缘交点的连线重合,将这些交点依次连接,即可得到一条随机曲线（或随机滑动面）。通过随机模拟曲线,发现随机角物理意义明确,具有以下两个独特优点：①只有一个随机条件,随机因素易于控制,便于计算机编程;②为保证其随机曲线为一光滑曲线,可对随机角进行适当优化,并且在条分数足够大时,能够模拟任何曲线。针对以往随机搜索精度不高的问题,采用近似曲线来代替随机曲线的方法加以改进,并且将近似曲线的生成进行了简化。经各种实例对比分析后,得出此方法计算得出的安全系数与以往研究成果颇为接近,得到的最危险滑动面亦与实际情况相符,因而可说明此方法能够适用于边坡整体稳定性分析。     

基于GIS的三维对称边坡滑面正应力分布逼近函数构造

基于栅格柱体单元构造出对称边坡滑面正应力分布的逼近函数,为在GIS(地理信息系统)中建立基于滑面正应力假定的极限平衡法提供了理论计算基础。结合GIS的强大空间数据分析能力,建立出一个基于栅格柱体单元的三维边坡稳定性分析极限平衡模型,且在无任何力的假设条件下,推导出基于栅格单元的滑面正应力分布构成。结合算例分析表明:在滑体滑动方向上,滑面正应力的分布一部分由滑体自重和外力构成,且对滑面正应力的贡献所占比例很大,为已知函数,另一部分由柱间作用力构成,所占比例很小,为未知函数,因此,柱间作用力分布可选用三阶拉格朗日多项式来近似逼近拟合;在垂直于滑体滑动方向上,滑面正应力分布采用抛物线近似逼近拟合;进而构造出对称边坡的基于栅格单元的滑面正应力分布逼近函数。并通过算例对该逼近函数的合理性进行了验证。     

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。     

基于上限定理的边坡潜在破裂面确定方法与稳定性判识研究

边坡潜在破裂面的确定与稳定性判识一直是岩土工程界研究的热点问题。将边坡潜在破裂面看成是由若干段组合而成的复合破裂面,并沿各段将边坡垂直条分为多块体,在假设边坡岩土体服从摩尔-库仑屈服准则条件下,根据极限分析上限定理,分别计算各块体外功率与内能耗散,并建立边坡稳定系数的多元函数。利用数学优化方法给出边坡稳定系数的最优解,可以方便地给出边坡潜在破裂面形状及其对应的边坡稳定系数。通过算例分析并与前人研究成果比较,结果表明：理论方法是合理有效的,可以用于边坡潜在破裂面的确定与稳定性判识。     

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。     

基于坡面稳定的黄土路堑高边坡优化设计

通过室内外黄土边坡的冲刷试验结果发现,随着坡度的增加,坡面上的最大冲沟深度呈先减少、后增大的趋势。黄土边坡坡角值越接近临界坡角,坡面产生破坏的可能性越小。根据坡面流理论,导出黄土路堑高边坡抗冲刷的临界坡角。根据调查发现,当边坡的坡角相同时,单级坡体越高,坡体（即坡长越长）越易形成明显的冲沟。根据坡角、坡面长和坡面冲刷量之间的关系,建立了基于坡面稳定的黄土路堑高边坡优化设计模型。用该模型对典型路堑高边坡进行计算验证,优化结果和实际情况吻合较好。     

基于椭球滑动体假定和三维简化JANBU法的边坡稳定分析

采用一般椭球体模拟三维土坡的滑动体,利用三维简化JANBU法计算其安全系数,该法假定各个条柱底面的滑动方向在水平面上的投影相等,借此可用一个变量来表达各个底滑面的滑动方向,简便易行。此外,综合借鉴粒子群优化算法和和声算法的优点,提出了改进的粒子群算法,并利用对2个三维土坡的最危险滑动体进行了搜索,与已有结果进行了对比分析,表明方法是可行有效的。     

基于Wyllie平均方程的煤系岩溶陷落带富水性预测

在岩溶陷落带孔隙发育,原来坚硬致密的岩石改变了性质,造成岩石密度、波速、电阻率等物性参数发生变化,这些物性异常引起地震波波场改变,从而导致地震波特征参数如时间、反射系数、波阻抗等的变化。利用Wyllie时间平均方程可以建立充水岩体的地震波速度和孔隙度之间的关系。根据密度平均方程建立充水岩体密度和孔隙度之间的关系,进而建立波阻抗和孔隙度之间的关系。因为岩溶陷落带孔隙发育情况和导通性决定了其是否能成为导水通道,利用波阻抗属性可预测岩溶陷落带孔隙度发育情况,这可为判断富水性提供重要参考依据。