某岩溶区公路岩土滑坡形成机理与治理

灰岩区复杂的岩体和土体条件引发频繁的滑坡,严重影响了岩溶区高速公路的建设和运营。以某高速工程典型的岩土双区滑坡为例,进行岩溶区滑坡机理研究,结果表明,岩土体及地形是内因,路堑开挖是外因,强降雨是诱因,滑坡机制概括为开挖应力释放—降雨推移（Ⅰ区土体）—牵引（Ⅱ区岩体）。通过极限平衡法的滑坡稳定性分析,卸载后滑坡达到了基本稳定,但是在降雨工况下,滑坡依然处于不稳定状态。针对这种滑坡特殊成因,采用以抗滑桩为主的综合分区治理滑坡方案,处治效果良好,具有降低造价,加快施工进度等优势。     

基于Richards传导方程的降雨型浅层滑坡稳定性分析

基于描述流体在多孔介质中毛细传导行为的Richards方程,Iverson（2000）推导了斜坡中任意深度处的孔隙水压力对降雨入渗的响应方程,本文在此基础上进一步推导了降雨型浅层滑坡稳定性计算表达式。该表达式考虑了坡体非饱和区饱和度和坡体重度在降雨入渗过程中的变化。算例结果表明：降雨入渗过程中浅层滑坡稳定性系数逐渐降低,且在降雨停止后的较短时间内达到最小值,之后逐渐增大,但增大速率比降低速率要低。这种变化趋势在不同初始地下水位竖向埋深情况下是一致的,但稳定性系数随初始地下水位竖向埋深增大而减小。降雨历时和降雨入渗率对浅层滑坡的稳定性均有显著影响,表现为降雨历时和降雨入渗率越长（大）,稳定性系数降低幅度越大,但后者的影响受到滑坡体竖向渗透系数的控制。     

基于数值模拟的强震区典型泥石流堵江模式分析

受512汶川强震影响,大量崩滑体出现在震中岷江流域,伴随极端降雨天气它们逐步转化为泥石流灾害。2011年7月3日,受强降雨影响震中附近高家沟暴发泥石流,完全摧毁沟口地物,并且部分堵塞岷江,严重威胁高速公路隧道入口及国道。为了减少强震区泥石流堵江带来的损失,本文选取强震区岷江流域高家沟泥石流作为研究对象,采用数值模拟的方法,模拟不同降雨强度下（5a、20年、50a、100年）高家沟泥石流的运动特征,进而分析其不同程度的堵江模式。经过野外验证2011a73高家沟泥石流数值模拟精度可达81.4%,模拟结果表明,高家沟泥石流5年一遇降雨条件下没有松散堆积物冲出,20年一遇降雨条件下虽有部分松散堆积物进入岷江但未形成堵江,50年一遇降雨条件下则出现部分堵断岷江现象,100年一遇降雨条件下则完全堵塞岷江。该研究结果将为今后强震区泥石流堵江判识及监测预警提供科学依据。     

贵州省降雨型滑坡预警预报模型2020年应用检验分析

基于概率拟合曲线的贵州省降雨型滑坡预警预报模型,利用降水预报数据和实况数据对2020年强降水背景下的27次降雨型滑坡事件进行预警预报,从两个方面检验了该模型的业务实用性。结果表明：利用降水预报数据开展降雨型滑坡预警预报,提前3 d和提前1 d的效果优于提前2 d,其准确率均为63%,具有一定的业务实用性;利用降水实况数据开展降雨型滑坡预警预报,滑坡实际发生的位置与模型预警预报中可能性较大以上的区域吻合度较高,进一步验证该模型具有一定的准确性和实用性;能否准确把握降水强度和落区是影响降雨型滑坡预警预报准确率的关键因素。     

热带气旋西行造成的远距离降雨特征分析

2018年7月27~28日凉山州地区出现了持续性的强降水天气过程,本文运用水平分辨率为1°×1°的NECP6小时再分析资料、新型监测资料及常规观测资料进行分析。发现此次过程不同于常规的降水过程,环流背景上受副高外围的东南气流和热带气旋形成的东风波倒槽共同作用形成的急流轴影响,为降水地提供充足的水汽和能量补充,从而形势上形成了热带气旋远距离降水,同时副热带高压的稳定维持也阻挡了高原上的低值系统快速东移,使得降水机制长时间停滞,对降水地造成影响。     

基于组合楔形体原理的采动坡体稳定性研究

地下采煤通常会引起地表严重开裂,甚至发生滑坡、崩塌等地质灾害,采动坡体的稳定性研究一直是工程实际关心的问题。本文以贵州省都匀市煤洞坡采动坡体为例,在斜坡破坏机制分析基础上,采用组合楔形块体原理构建了采动坡体稳定性系数计算方程,并从实验、经验类比、采空率等方面对采动坡体的强度指标进行了综合取值,计算了采动坡体在天然、饱水及裂隙水作用下的安全系数。结果表明:煤洞坡山体是处于稳定状态的,这与坡体上的裂缝位移监测成果是相符的。但在长时间降雨或暴雨情况下,煤洞坡山体稳定性就会逐渐变差,甚至发生滑动; 坡体稳定性安全系数随内摩擦角的降低而降低,随裂隙水充水高度的增加而降低; 一旦后缘块体挤压前缘块体时,就会存在一个安全系数急剧降低的阀值。从裂缝水柱高度与降雨渗入裂缝的雨水量关系出发,建立了裂缝水柱高与降雨量之间关系式。经计算当降雨量(短时间内)超过192mm,斜坡就会失稳。     

基于紧凑存储的任意四边形网格有限元法地震波场数值模拟

采用有限元法精确模拟复杂介质条件下的地震波场,一般采用三角单元,但在节点数相同的情况下,三角单元的计算精度不如矩形单元高,采用三角单元模拟复杂界面时,编制确定结构刚度矩阵非零元素位置的程序也较为麻烦。采用矩形单元离散含有倾斜或起伏界面的地质模型时,无法避免绕射噪声,若加密网格又会增加计算量。为此,本文基于任意四边形单元模拟声波的传播,在倾斜或起伏界面条件下,可以有效避免因离散引起的“阶梯状”界面,在不增加计算量以及内存占用的前提下,有效地消除离散绕射噪声。采用对角的集中质量矩阵代替一致质量矩阵,避免矩阵的求逆运算,从而提高显式有限元法的计算效率;对结构刚度矩阵采用紧凑存储格式,每一行需要存储的元素最多为5个,同时零元素不参与运算,既减少内存的占用,又极大地提高计算效率。     

延安丘陵区黄土雨滴溅蚀过程模拟

为揭示延安丘陵区黄土雨滴溅蚀特征及其演变过程,选取晚更新世原状黄土为研究对象,利用自制的雨径、雨强可控的单雨滴模拟试验装置,对边坡浅表层采集的原状黄土进行雨滴击溅侵蚀试验,研究降雨强度和降雨历时对原状黄土侵蚀特征的影响规律。结果表明: ①雨滴连续击打作用下,原状黄土表面逐渐形成一近似圆形的溅蚀坑,溅蚀坑由浅变深、由小变大,侵蚀深度随降雨历时的发展过程可描述为快速增长阶段(0~10 min)、缓慢增长阶段(10~40 min)和稳定发展阶段(40~60 min)。②侵蚀深度、侵蚀破坏直径及侵蚀扩散直径随降雨历时发展过程符合幂函数型增长,0~10 min为侵蚀变形主要增长阶段,降雨强度越大,土壤侵蚀作用越显著,0~10 min阶段的侵蚀深度占总侵蚀深度比例可达81%以上; 降雨历时约10 min后,溅蚀面上横向侵蚀范围基本趋于稳定状态,侵蚀深度、侵蚀破坏直径及侵蚀扩散直径均随降雨强度呈正相关,且侵蚀扩散直径D约为侵蚀破坏直径D0的2.71~3.55倍。③强降雨是诱发黄土边坡发生侵蚀灾害和水土流失的重要影响因素,建议采用坡面植绿、加筋和防排水等防护措施,增强坡面抗侵蚀能力,降低黄土边坡浅层水蚀灾害发生。研究成果可为黄土地区降雨侵蚀灾害防治提供参考。     

1951—2008年北京极端天气事件分析

采用湖南14个地市州所在地国家气象站1980—2013年逐分钟降雨资料, 分别利用模糊识别法、芝加哥法、Pilgrim & cordery法及同频率法对各地短历时60 min、90 min、120 min、150 min、180 min以5 min为单位时段的暴雨雨型进行了识别和推求, 结果表明:推求的各地暴雨雨型基本以峰值在前部的单峰型为主; 芝加哥、Pilgrim & cordery计算的峰值、强度相当, 推求的各历时暴雨雨型基本一致, 也更接近实际, 同频率法相对来说效果较差些。

     

基于RS和GIS的地质灾害易发性定量评价:以湖北省五峰县为例

为了提高我国不同区域、不同气候条件下受降雨影响产生的滑坡地质灾害预警预报水平,通过对近30 a国内外降雨型滑坡地质灾害预警预报主要研究成果的回顾,总结其预警预报的相关方法和手段,重点分析了在降雨型滑坡地质灾害预警预报研究与业务中常用的三类方法（即数学统计分析法、理论模型评价法、数值模拟法）的优缺点与适用范围,以期为今后国内科研业务人员开展降雨型滑坡地质灾害预警预报研究和业务工作提供参考依据。