对3种著名边坡稳定性计算方法的改进

对 3 种著名边坡稳定性计算方法即 Morgenstern–Price 法、严格 Janbu 法与 Sarma 法进行了实质性的改进,基于这些方法的基本假设,重新推导出更为简洁实用的安全系数计算公式。对于 Morgenstern–Price 法,根据条块力与力矩平衡条件,分别推导出安全系数 Fs与比例系数 λ 的代数表达式(取代了传统的积分或微分表达式),只需简单迭代即可快速得到解答。对于严格 Janbu 法,发现了原始计算格式不收敛的根本原因;通过设定若干个点的推力线位置,采用光滑条间力矩分布,便可使该法稳定收敛。对于 Sarma 法,采用更简明的过程推导出安全系数Fs 的隐式表达式、临界震动影响系数 Kc 及临界加固力系数 Kp 的显式表达式。这 3 种方法改进后,计算过程大为简化,收敛性得到保证,极大地方便了边坡工程技术人员的掌握与应用。

岩体边坡临界滑动场计算方法及其在露天矿边坡设计中的应用

针对岩体介质的特殊性如不连续性、各向异性及非线性破坏准则， 提出建立岩体边坡临界滑动场的计算方法； 并将其应用于峨口铁矿露天边坡的设计，

复杂形状洞室围岩应力弹性解析分析

将地下洞室弹性力学解析分析过程计算机程序化，充分利用超长项级数形式的映射函数。

基于余推力法的边坡临界滑动场

余推力法是工程中简单实用且有较高精度的边坡稳定性计算方法。将以前的边坡临界滑动场计算方法进行改进， 可计算基于余推力法的边坡临界滑动场， 同时得到形状任意的临界滑动面及边坡最小安全系数。

复杂形状洞室映射函数的新解法

提出一种新的计算方法用于求解任意形状洞室映射函数，具有适应性强、精度高、易编程等优点。对于一般外凸形或不复杂的凸凹形洞室，本方法可以获取足够精确的映射函数系数；对于非常复杂的凸凹形洞室，所得的映射函数系数也有一定的工程意义。

简化Bishop法严格性的论证

尽管简化Bishop法忽略了条间剪力,且不严格满足平衡条件,但其计算圆弧滑面的安全系数与其他严格条分法安全系数十分接近,这是边坡理论中长期未解之谜。研究结果表明,尽管简化Bishop法公式中没有出现条间剪力,但不意味着条间剪力实际为0,而是其某种组合式为0。因而可找出一组条间剪力分布,既使滑体整体满足所有平衡条件,又使这种条间剪力组合式为0。因此,简化Bishop法实质上已自行满足严格平衡条件,因而它也可称为“严格条分法”。

基于数值应力场的极限平衡法及其工程应用

数值分析可较准确地计算岩土体应力分布,但求解安全系数存在诸多困难;极限平衡法计算安全系数概念明确、过程简单,但假设过多,精度又受到限制。利用数值分析得到的应力场,计算潜在滑动面上正应力分布,再按滑面正应力修正的方法求解出满足所有平衡条件的安全系数。这种基于数值应力场的极限平衡方法充分利用数值方法与极限平衡法的优点,得到理论上更合理的安全系数。将这种新的极限平衡方法应用于武都水库坝基的深层抗滑稳定性分析,并与传统的极限平衡法及有限元强度折减法进行比较,计算结果满意,并被坝基加固设计所采纳。

基于滑面正应力修正的边坡安全系数解答

首先,对边坡滑动面正应力分布作初始假设;然后,用含有2个待定参数的修正函数对其修正,使滑体整体满足所有力与力矩平衡条件,推导出边坡安全系数计算公式。该法计算过程简单,无需迭代,适合任意形状滑动面,且为严格的极限平衡解,值得在工程中推广应用。

北极楚科奇海海冰面积多年变化的研究

北极气候系统正在发生显著变化，其中，海冰面积和厚度的减小是其最主要的特征．楚科奇海是海冰面积变化最有代表性的区域．文章利用积累了9a的高分辨率海冰分布数据研究海冰面积的多年变化特征．结果表明，各年的冰情有显著的季节内变化，海冰面积距平曲线体现了不同时期海冰面积变化的动态过程．在1997～2005年间，楚科奇海海冰面积经历了轻（1997年）—重（2000-2001年）—轻（2002-2005年）的变化过程．9a的数据总体上体现了海冰面积减小的趋势，2005年的冰情呈现了历史新低．每年融冰期的长短与冰情轻重有密切的关系，冰轻年份融冰开始时间早，冻结结束时间晚．各年海冰面积最小值发生在9月下旬至10月初，各个年份海冰最小面积差别很大．有的年份只有4％，而重冰年可以大于50％．文章采用4个重要参数表达海冰多年变化．其中海冰面积指数反映了当年总体平均的海冰面积距平；海冰最小面积反映了融冰期海冰的极限情况；上一个冬季的气温积温也与翌年海冰面积有良好的关联；分析了风场对海冰的影响，表明风场在融冰期能够在短时间内改变海冰的覆盖面积．

对称边坡三维稳定性计算方法

提出一种适合对称或近似对称边坡的三维稳定性计算方法。首先,根据简单的平衡条件,假设三维滑面正应力的初始分布;然后,用含有2个待定参数的修正函数对其进行修正,根据三维对称滑体的3个平衡条件,导出含安全系数及待定参数的平衡方程组,进而化简为关于安全系数的3次代数方程;最后,得到三维安全系数的显式计算公式。该方法的优点是不需考虑条柱间具体的作用力、严格满足三维平衡条件、计算过程简单。算例分析表明,初始正应力的假设与修正函数的选择对最终安全系数结果的影响不大,从而可保证该方法的合理性与有效性。

基于力平衡的三维边坡安全系数显式解及工程应用

将基于滑面正应力分布的二维极限平衡显式解法推广到三维边坡稳定性分析,提出适合一般形状空间滑面的三维边坡稳定性简便计算方法。首先,假设三维滑面正应力的初始分布,然后对其修正,使滑体满足所有力的平衡条件,导出关于安全系数的2次代数方程,最终得到三维边坡安全系数显式解。该方法克服了目前条柱法存在的一些难以解决的困难,不需要考虑条柱间作用力具体分布,满足主要平衡条件,计算过程简单。算例表明,该显式解与楔体三维极限平衡解析解完全一致,与对称三维边坡严格极限平衡解答接近。该方法已用于某重力坝坝肩三维滑体初步稳定性分析,计算结果有助于坝肩边坡的加固设计。

OSMAR高频地波雷达福建示范系统径向流数据质量分析

OSMAR高频地波雷达是863计划海洋技术领域的成果,其福建示范系统的两个远端站分别设置在福建省东山县和龙海市境内,2005年6月开始试运行.本文对2005年6、7月份试运行期间雷达远端站给出的遥感径向流数据质量进行了统计分析和初步的海洋学验证.分析结果显示,雷达返回径向流速质量随观测距离增加呈下降趋势,并有明显的日夜差异,日间质量优于夜间.初步验证表明,经质量控制处理后所提取的径向流M2分潮的振幅和相位的空间分布具有与以往研究结果一致的特征.雷达系统所返回的径向流数据在经过适当的质量控制处理后可以有效地反映覆盖海区表层海流及其时空变化.

三维边坡严格与准严格极限平衡解答及工程应用

分别推导出满足所有6个平衡条件三维边坡严格极限平衡解答和满足5个平衡条件的三维边坡准严格极限平衡解答。假定空间滑面上正应力初始分布,对于严格解,用含5个参数的修正函数对其修正;对于准严格解,则采用含4个参数的修正函数。严格平衡方程组最终化为关于三维安全系数的六次代数方程,通过调节滑动方向和转动系数使修正后滑面正应力为正,从而得到有意义的严格极限平衡解答;而准严格平衡方程组最终化为关于三维安全系数的四次代数方程,其最大解析实根为准严格极限平衡解答,且只需调节滑动方向,计算过程更为方便实用。算例计算结果表明,三维边坡准严格解答与严格解答十分接近,对工程问题可直接采用准严格解答。该方法计算原理简单,易于编程实施,计算结果精度高,且适合任意形状空间滑面。应用该方法对重庆乌江银盘水电站左岸坝肩边坡及坝基岩体进行三维稳定性分析,克服了二维稳定性分析的局限性,计算结果更为合理可靠,为坝基与坝肩加固设计提供理论依据。

裂隙岩体逾渗模型中渗透概率递推矩阵

用二维座逾渗模型描述裂隙岩体的渗透问题,将岩体划分为众多单元网格,每个单元赋与一定的渗透概率,提出一种解析方法计算裂隙岩体的渗透概率。建立多单元网格渗透概率递推矩阵的概念,并根据相邻列单元渗透递推关系,推导出3×n及4×n型单元网格的渗透概率递推矩阵;应用渗透概率递推矩阵可以计算任意列数单元网格的渗透概率。基于渗透概率递推矩阵,推导出3×3及4×4型单元网格的渗透概率解析表达式,并应用重整化群方法分别计算出基于2×2,3×3及4×4型基元的临界渗透概率,并与Monte Carlo法结果进行比较,分析重整化群化误差产生的原因。

一般形状边坡三维极限平衡解答

本文基于空间滑面正应力修正模式,提出一般形状边坡三维极限平衡新解法。假设三维滑面正应力的初始分布,用含有3个待定参数的修正函数对其进行修正,使滑体满足3个方向力的平衡条件以及绕垂直滑动方向坐标轴的力矩平衡条件,推导出关于安全系数的3次代数方程,得到边坡3D安全系数显式解。本文方法无需对条柱间作用力进行假设,计算原理简单;安全系数由显式解直接计算,无需迭代,不存在收敛性问题;由于满足4个平衡条件,计算结果可靠;适用任意形状的非对称边坡,工程应用前景广。算例与工程应用计算结果表明了方法的有效性与实用性。

高频地波雷达海流验证研究述评

本文对高频地波雷达发展与应用过程中海流的对比验证研究进行了回顾与总结。不同的验证研究采用的对比设备与验证方法有所不同,但都通过海上同步观测对雷达反演的海流进行对比,经统计分析评估二者之间海流观测的差异。这些研究表明,地波雷达反演的海流流速和对比观测的均方差水平在10—20cm·s-1之间,主要来源是对比所用仪器与雷达观测目标之间的差异,仪器和雷达海流的测量误差。

耐水型磷石膏砌块的制备及其防水机理的研究

在磷石膏粉中掺入丙烯酸酯/石蜡复合乳液、硬脂酸乳液、含氢硅油乳液等憎水材料制备了磷石膏砌块,通过不同的防水途径和材料间的协同作用,显著提高了磷石膏砌块的耐水性能。当丙烯酸酯/石蜡复合乳液、硬脂酸乳液、含氢硅油乳液、三乙醇胺、氯化钠、亚硝酸钠的用量分别为磷石膏质量的4%、1%、0.5%、0.2%、1%、1%时,制备的石膏砌块具有较好的防水性能,经测试2 h和24 h吸水率分别降低了45.9%和33.6%,24 h抗折和抗压软化系数分别升高了64.7%和79.2%。有机憎水剂的引入可以有效阻止水分入侵,含氢硅油和丙烯酸酯形成的立体交织网膜是对石蜡和硬脂酸阻水的有力补充,而三乙醇胺、NaCl和NaNO_2的引入可使石膏砌块内部微观结构得到修补与完善,对石膏砌块的防水也起着基础性的作用。

土体主动滑动场及主动土压力的计算

将边坡临界滑动场方法进行推广与改进,提出挡土结构中的土体主动滑动场的数值模拟方法,并得到相应的主动土压力分布。数值计算结果表明,本文方法精度高,与现有的解析解一致;且可方便地考虑挡墙面的摩擦作用、土体的不均匀分布以及复杂的外载组合,值得推广应用于工程设计。

旋转对称边坡三维安全系数显式解

为使三维边坡稳定性计算便于工程应用,采用滑面正应力修正方式,不需考虑条柱间作用力具体分布形式,推导出旋转对称边坡三维安全系数极限平衡显式解。根据简单的平衡条件,假设三维滑面正应力的初始分布,再乘以待定的修正系数;根据三维旋转对称滑体的垂直力平衡与对旋转轴力矩平衡的条件,推导出关于安全系数的2次代数方程;最终直接解出三维安全系数。算例表明,三维安全系数显式解结果与解析解完全一致,与复杂的条柱法计算结果比较接近,可以在边坡工程中推广应用。

边坡全局临界滑动场(GCSF)理论及工程应用

在边坡稳定性分析时，通常采用单一的最小安全系数及其对应的临界滑动面表示边坡稳定性程度和潜在破坏范围，而忽略了安全系数稍大但潜在破坏范围更广或工程意义更重要的滑动面。临界滑动场方法不仅能够方便准确地逼近出任意形状临界滑动面，而且将所有其它危险滑动面同时显示出来，以剩余推力表示其稳定程度。本文在此基础上进行改进，提出边坡全局临界滑动场理论与建立方法。所有出口的任意形状局部临界滑动面及其安全系数都能在全局临界滑动场中反应出来，这样有利于全面合理地评价边坡的稳定性。文中将此理论验算了试验路堤，与实测结果吻合很好。最后给出工程应用实例，表明边坡全局临界滑动场理论具有一定的工程实用性。