坝基软弱结构面工程特性的动态研究方法与应用

水电工程具有规模大、施工快、地质缺陷不易揭露等特点,特别是对于水电工程的安全运营至关重要的深层抗滑稳定性问题.基于上述原因,本文以金沙江观音岩水电站为例,借助坝基开挖,总结出工程地质条件软弱结构面展布特征动态评价软弱结构面参数动态取值坝基稳定性评价这一套坝基软弱结构面动态评价方法,并以软弱结构面展布特征与参数动态研究为核心,建立起合理的坝基深层抗滑稳定性评价方法.实践表明,该套方法能合理地评价重力坝抗滑稳定性问题,保证水电工程的安全运营.     

基质吸力变化引起的体积应变研究

与降雨有关的边坡表层变形位移,其根源是基质吸力降低引起的非饱和土体积应变。利用某滑坡体的原状样及其重塑样,分别在100kPa、200kPa围压作用下,采用单纯增加基质吸力的应力路径,对基质吸力引起的体积应变,进行试验测试。结果显示: (1)试样的体应变,随基质吸力的增大,单调增大,服从对数函数关系;(2)围压由100kPa增加到200kPa的试样体积模量,随基质吸力的增大,单调增大,服从幂函数关系;(3)与基质吸力有关的体积变化系数,随基质吸力的增大,单调减小,服从幂函数关系;并且当基质吸力大于200kPa以后,随基质吸力增大,体积变化系数接近于常数,约为0.0059左右。在此基础上,本文针对这种由单纯基质吸力变化引起的非饱和土体积应变规律及机理,进行了探讨。     

PHC桩穿越深厚密实砂层可打性分析及现场试验研究

由于PHC桩经在穿越深厚砂层过程中常造成桩头、桩身疲劳破坏,从而无法沉桩至设计标高。为综合分析此类工况下PHC桩的可打性,本文通过GRLWEAP软件对穿越深厚密实砂层工况的PHC桩进行打桩波动方程模拟,同时在工程现场开展高应变打桩监测试验。研究发现PHC桩穿越深厚密实砂层除了需要选择合理的打桩系统和打桩工艺外,还须采用引孔措施以及对桩身和桩靴进行必要的加强处理。为穿越深厚密实砂层工况下选用PHC桩的设计和施工提供了科学依据。     

基于CRD法的地铁大断面横通道变形规律研究

长春某地铁车站横通道采用CRD工法开挖, 具有断面大、埋深浅的特点, 有必要对地层及结构的变形情况进行研究。据此, 基于地层条件和施工过程, 利用FLAC3D程序建立工程开挖的三维动态模型, 对比实际监测数据, 进行变形规律研究。研究表明, 横纵断面地表沉降槽曲线均可用高斯公式拟合, 地表三维沉降近似呈椭圆形漏斗状, 最大沉降发生在横通道投影中心偏近马头门处, 开挖过程中, 最上层导洞对地表沉降及拱顶沉降影响较大, 约占总沉降的1/2左右, 中隔壁对洞室收敛起到了减缓作用, 故实际监测过程中应以地面沉降和拱顶沉降为主。研究结果对今后地铁大断面横通道开挖有工程指导意义。     

山西吕梁黄土崩滑类型及发育规律

山西吕梁地区地质环境脆弱,属于晋西黄土高原崩塌、滑坡地质灾害易发区。黄土崩滑地质灾害给当地造成了巨大经济损失和重大人员伤亡。通过对吕梁地区地质灾害调查,结合原位测试与室内试验,研究了吕梁地区黄土崩滑地质灾害类型和发育规律。依据构成边坡的地层岩性与地质结构、滑动面发育位置,将吕梁地区黄土滑坡类型划分为:Q3单一黄土层内滑动和Q3-Q2-N2组合地层结构层内滑动两种类型; 按破坏模式将吕梁地区黄土崩塌类型划分为:倾倒式、垮塌式和剥落式3种类型。调查还发现空间上黄土崩滑灾害主要发育在柳林县、临县、石楼县和中阳县4县,且主要沿公路、铁路等交通线路呈条带状分布; 时间上具有明显的年周期变化规律,汛期(6～10月)高发,特别是主汛期(7～8月)。最后对Q3-Q2-N2组合地层结构层内滑坡发育机理进行了初步探讨,认为吕梁地区人工开挖和降雨耦合作用是诱发吕梁地区黄土滑坡和崩塌的最主要因素。     

铅离子污染对桂林红黏土力学性质影响的试验研究

桂北地区铅锌矿产资源的开采对红黏土土层产生了不同程度的污染,为研究铅离子污染对桂林红黏土力学性质的影响,对其重塑样进行三轴不固结不排水剪切试验,测试获得了不同铅离子浓度、作用时间、围压下的应力-应变关系曲线、弹性模量、抗剪强度参数的变化规律。研究结果表明：铅离子污染对桂林重塑红黏土的力学性质有着显著的影响,随着铅离子浓度的增加,土体力学性质随之衰减,并在浓度最大值（1.0%）时达到最低;铅离子污染红黏土应力-应变曲线均呈硬化型,但是随着铅离子浓度的增大,以及围压的增大,其硬化的趋势均有所减弱;弹性模量、抗剪强度随着浓度的变化有着明显的衰减,但是抗剪强度参数在所选的作用时间梯度内其变化并不明显,说明铅离子污染能够在较短时间内完成对土体结构的主体破坏。     

建筑物群中多上行先导三维模型的建立

为实现对地闪过程中多上行先导现象的模拟,在已有三维随机放电参数化方案基础上,植入多先导始发与发展模块以建立高建筑群多上行先导模型,利用电场并行计算技术提高模拟效率。将新模型应用于实际地闪模拟并就统计数据与先导形态特征同观测数据进行对比。结果表明：上行未连接先导长度为12~709 m,起始高度为360~600 m,距连接点水平距离为255~1026 m,距下行先导最近分支的距离为326~589 m,与观测统计结果具有较高的一致性;形态上再现了实际地闪个例F1215中上行未连接先导始发时间早,通道笔直的特点,也能够模拟下行先导与单上行先导头部、单上行先导侧面、多上行先导中连接先导头部、多上行先导中连接先导侧面4种已有观测记录的连接情况,为后续研究提供基础模型。分析模拟结果初步得出结论：最高的广州塔能够对附近一定范围建筑起保护作用且能吸引较远处的下行先导分支;多先导的始发与最后一跳的连接受地面高建筑物群分布、高度以及下行先导位置综合影响。     

2018年10月乌鲁木齐暴雪过程锋面分析

利用地面常规观测、NCEP/NCAR0.25°×0.25°再分析及风廓线雷达等资料,诊断分析了2018年10月17—18日乌鲁木齐极端暴雪天气过程的锋面特征。结果表明：在欧洲高压脊衰退,中亚长波槽分段东移的背景下,天山北坡强烈锋生并持续近30小时,此次锋生是热力和动力共同作用的,天山附近锋面呈带状准垂直分布,动力锋生激发的次级环流使垂直运动维持发展,为大暴雪提供动力条件; 400～600 hPa西南和地面～850 hpa西北路径输送的水汽,在600～800 hPa强烈辐合,为乌鲁木齐暴雪提供充沛水汽。风廓线雷达监测资料水平风向风速的垂直变化、Cn2能够反映锋生和水汽的演变特征,也从观测事实上证实了锋面对动力抬升及水汽辐合的重要作用。     

古尔班通古特沙漠大气边界层参数化方案的模拟评估[1]

为准确描述我国最大的固定/半固定沙漠-古尔班通古特沙漠区域的大气边界层结构,本文利用该沙漠腹地2017年的梯度铁塔和通量观测数据,基于中尺度气象模式WRF (Weather Research and Forecast v3.7.1),分析了5种边界层参数化方案在古尔班通古特沙漠的适用性。结果表明：1）采用WRF模拟沙漠腹地近地层内的边界层特征时,2m气温的模拟存在冷偏差,5种边界层参数化方案均能较好地模拟出四个季节2m气温的日变化特征,其中非局地方案ACM2(Asymmetric Convective Model version 2)对2m气温效果最好,局地方案BL方案的模拟偏差最大;2）5种边界层参数化方案均能够模拟出10m风速的日变化特征,其中局地方案BL(Bougeault-Lacarrere)对10m风速效果最佳;3）采用WRF模拟沙漠近地层内的地表通量特征时,感热通量存在高估现象,潜热通量存在低估现象,5种边界层参数化方案均能较好地模拟出四个季节模拟时间段内地表净辐射通量的日变化特征,其中局地方案MYJ(Mellor-Yamada-Janjie)的模拟精度最高。     

中国西南地区春旱特征及其异常环流分析

利用中国西南地区云、贵、川、渝四省市95个气象台站1961-2017年逐日气温和降水量数据及NCEP/NCAR月平均再分析资料,计算了57年来西南地区春季季节尺度标准化降水蒸散指数（SPEI）,分析了西南地区春季干旱时空变化特征、干旱的异常环流特征及异常海温分布特征。结果表明,1961-2017年中国西南地区西部变暖变湿,东部变暖变干;SPEI指数存在明显的年代际变化特征;西南地区SPEI指数主模态呈整体一致分布,第二模态呈东西反相分布;对流层低层自西南地区的异常东北气流及青藏高原南侧的异常东风气流不利于源于印度洋和孟加拉湾的水汽向西南地区输送,200hPa副热带西风急流异常对西南地区干旱有重大影响,200hPa上西南地区表现异常辐合,配合中层显著的异常下沉运动,容易造成西南地区干旱;太平洋、印度洋海温异常,会影响大气环流,进而影响西南地区的旱涝情况。