基于离散元方法的落石冲击力变化规律研究

采用PFC 2D离散元软件模拟落石冲击铁路棚洞现场试验,从落石冲击力大小、冲击作用时间2方面将数值计算结果与试验结果进行对比分析,验证了数值模拟计算结果与试验结果基本一致。对不同半径、不同密度的落石冲击作用进行了数值模拟,发现在冲击能量相同的情况下,同一密度而半径小或者相同半径而密度小的落石冲击力更大;落石回弹加速度在相同高度的条件下也遵循同一密度而半径小或者相同半径而密度小的落石回弹加速度更大的规律。

基于离散元方法斜碰落石冲击力的数值研究

落石灾害往往给交通基础设施、过往车辆、行人等造成极大威胁。落石冲击力是落石灾害防护结构设计的主要荷载,因此,对落石冲击力进行深入研究能为防护结构的设计提供理论参考。对比分析了PFC3D模型与现有落石冲击力公式计算结果差异,并采用离散元程序,对落石不同半径、不同角度地冲击作用进行了数值模拟。结果表明:PFC3D离散元程序能够用于落石冲击力的计算;在冲击能量相同的情况下,落石斜碰作用冲击力不及正碰作用,当冲击角度α>50°时,斜碰作用冲击力与正碰作用冲击力相差变小;并且落石冲击力切向分量随着角度先增加后减小,角度越缓,落石冲击力主要由切向力控制。当斜碰垂直分速度与正碰速度相同的情况下,斜碰冲击角度越缓,落石冲击力反而越大,切向力占比越大。研究结果可为落石斜碰作用下防护结构的设计提供参考。

基于地貌演化的黄土滑坡敏感性分析

甘肃天水麦积区位于陇西黄土高原,受强降雨和历史地震的影响,地表沟壑纵横,滑坡分布广泛。如何判断不同成因滑坡的敏感性与地貌演化阶段的对应关系是值得深入研究的问题。通过详细的野外调查,总结滑坡的形态特征,将区内滑坡分为降雨诱发型和地震诱发型。基于地貌演化理论,利用面积-高程曲线参数HI值和K值判断各小流域发育阶段与侵蚀程度,开展研究区滑坡敏感性分区。结合野外实地调查获得的滑坡分布数据,计算各个不同敏感区的地震滑坡和降雨滑坡面积比例,探讨不同成因形成的滑坡的分布趋势与地貌演化阶段的对应关系,并对敏感性分区结果进行验证。分析结果表明:高敏感区(壮年期)HI值为0.35～0.6,占全区总面积的67.87%;中敏感区(幼年期)HI值为0.6～1,占全区总面积的21.33%;低敏感(老年期)区HI值为0～0.35,占全区总面积的10.8%。K值与HI值整体呈正相关关系。各敏感性分区内地震与降雨滑坡的面积与分区面积的比值随敏感性的增加而增加,降雨滑坡在中敏感(幼年期)区中分布比例最高,多为黄土浅表层滑坡,地震诱发滑坡在高敏感区(壮年期)中分布比例最高。

浅析黄土滑坡成因及预防方法

伴随着生产力逐步发展,人类对自然的改造的能力得到提升。但是由于人类工程活动的过程中不注意保护自然环境而造成的自然灾害层出不穷。特别是近年来,新闻中不断的报道滑坡、泥石流和地陷等灾害更是数不胜数。本文希望通过对多个滑坡成因进行分析研究,浅谈在滑坡的成因和破坏机制,并简述滑坡治理措施及办法。

降雨与岩溶渗漏联合作用下岩溶塌陷稳定性分析

为进一步提高地下工程建设段岩溶覆盖区土体稳定性分析的准确性及适用性,以圆柱状盖层土体为研究对象,构建了圆柱状岩溶塌陷模型,依据岩溶覆盖区盖层土体所处工程地质条件,将其稳定性计算工况分为4种,基于极限平衡法获得了每种工况下的稳定系数计算公式,完善了岩溶覆盖区盖层土体的稳定性计算方法。以重庆市南岸区涂山湖岩溶塌陷为例,将岩溶塌陷分为岩溶水漏失型和降雨型两类,并将该区域岩溶塌陷的演化过程划分为初始阶段、发展阶段及平稳阶段进行研究。结果表明:降雨工况下随着降雨时间及降雨强度的增大,覆盖层土体稳定系数逐渐减小,且降雨初期下降较快,后期逐渐放缓;研究区土体的降雨入渗能力十分有限,20h的强降雨,湿润锋深度最深70cm,当发生长时间强降雨且真空负压大于30kPa时,研究区土体发生塌陷,表明该阶段研究区岩溶塌陷的是长时间的强降雨及真空负压的双重作用所致,稳定性计算结果与实际符合良好,证明提出的岩溶塌陷稳定性分析方法具有一定的理论参考价值。研究成果可用于岩溶覆盖区岩溶塌陷防治,具有一定的工程实用意义。

覆盖型岩溶塌陷的可靠性分析

构建典型圆柱状盖层土体塌陷模型,基于极限平衡原理和可靠性原理,建立了覆盖型岩溶塌陷的可靠指标和失稳概率计算方法。以重庆市沙坪坝区歌乐山岩溶塌陷为例进行了可靠度计算,并分析了各致塌因素对岩溶塌陷失稳概率的影响规律。结果表明,该方法建立的相关指标和表达式可以用于覆盖型岩溶塌陷稳定性分析,并且得出了覆盖层土体的黏聚强度、内摩擦角、地表积水深度等参数与岩溶覆盖层的失稳概率、稳定系数的关系。