基于Massflow模型的青龙沟台风暴雨型泥石流运动特征研究

2019年8月10日台风“利奇马”登陆,造成位于皖南中低山区的青龙沟暴发大规模台风暴雨型泥石流,为深入探究台风暴雨型泥石流运动特征,在查明青龙沟沟谷特征、形成条件及物源分布的基础上,建立研究区高精度三维模型,计算非台风暴雨与台风暴雨2种工况,运用地表过程动力学数值分析软件Massflow进行泥石流运动特征数值模拟及对比分析。研究表明:相较于非台风暴雨型泥石流,台风暴雨型泥石流具有较快的前进速度,分别在600、100、1500、1600、1900 s运动至监测点j1—j5,龙头能在短时间内对沿途沟道及建筑物造成破坏;泥石流暴发过程形成3个主要堆积区,台风暴雨型泥石流最大堆积厚度分别为3.08、3.80、7.75 m,堆积面积分别为36324.4、3700.4、32279.5 m^(2),具有较大的高度影响范围、平面影响范围的特征,更易对工程建筑及居民造成严重的生命财产损害。

基于可拓灰色模型的台风暴雨型泥石流易发性评价

2019年8月10日,受台风"利奇马"登陆影响,安徽宁国抽水蓄能电站汇水区域内6条台风暴雨型泥石流暴发,对工程建筑设施及居民生命财产造成了巨大损害。台风暴雨型泥石流的易发性研究目前尚处于起步阶段,在对研究区内地质环境调查的基础上,总结了台风暴雨型泥石流特征,将可拓理论与灰色关联度法相结合,采用定量的方式对区内泥石流进行易发性评价,并将评价结果与规范推荐的评分法和三要素法进行对比分析。研究结果表明:台风暴雨型泥石流具有超强短历时降雨启动、低频性、群发性的特征;在可拓灰色关联法的易发性评价结果中仅虹龙河为中等易发,其余沟谷均为轻度易发;对比发现,在小流域面积泥石流沟的评价结果中,3种方法一致性较高,当流域面积增大时,规范推荐的方法出现偏高和偏低,而可拓灰色关联法的易发性评价结果更加稳定可靠,与实际调查情况更吻合,进而为台风暴雨型泥石流的易发性研究提供了一种新的思路。

基于分数阶微积分的岩石硬性结构面蠕变本构模型

结构面普遍存在于工程岩体中,影响工程安全。对含结构面岩体的蠕变特性及本构模型的研究对揭示岩质边坡蠕变机制及边坡失稳预测具有较大的意义。利用水泥砂浆制作非贯通硬性结构面试样,进行剪切蠕变试验,并对蠕变特性进行分析。将整数阶黏壶元件改进为分数阶微积分软体元件,并替换Kelvin模型中整数阶黏壶元件,同时引入能够模拟结构面加速蠕变过程的非线性黏性元件并将其非定常化,采用元件组合方式,构建基于分数阶微积分的岩石硬性结构面蠕变本构模型。以非贯通硬性结构面和贯通型硬性结构面试样剪切蠕变试验数据为基础,分别对本构模型进行验证并对待定参数进行辨识。结果证明,试验值和预测值之间相关性程度R^2均较高,非贯通硬性结构面和贯通型硬性结构面相关性R^2分别达0.94和0.97,表明该模型能较好地模拟非贯通硬性结构面和贯通型硬性结构面岩体蠕变特性,对揭示岩质边坡蠕变机制和时效演化有重要意义。

基于直接法的倾倒式危岩体可靠度分析

危岩体稳定性评价方法一直是地质灾害中非常重要的研究内容。基于可靠度理论,运用直接法生成随机参数,建立倾倒式危岩体的可靠度计算方法,并结合正交试验设计和响应面试验设计分析各因素的参数敏感性。研究结果表明:重心至倾覆点的水平距离与质量为影响危岩体可靠度的主导因素,二者的参数变异性对失稳概率的影响受均值控制,参数均值取值越大,低变异性参数会高估危岩体失稳概率,致使对危岩体的可靠度评价过于保守。所得结论为倾倒式危岩体可靠度分析研究提供了参考依据。

不同孔隙率生态混凝土水质净化及室外植生试验研究

采用孔隙率分别为20%、25%、30%的火山石生态混凝土对生活污水中的氨氮、TN、TP、CODcr进行净化研究,并在实际水塘工程中将3组不同孔隙率火山石混凝土制成现浇生态混凝土和预制方形砌块进行室外植生研究。结果表明:720 h后,孔隙率为30%的生态混凝土对污水中的氨氮、TN、TP、CODcr的去除率分别为77.6%、58.1%、79.8%、85.7%。植生试验中,孔隙率为30%的火山石生态混凝土植生效果最好,60 d植物生长高度达到38.5 cm;孔隙率为25%、20%的火山石生态混凝土60 d植物生长高度分别为29.0、25.2 cm,预制方形砌块60 d植物生长高度最高为37 cm。火山石生态混凝土适用于强度要求不高的水塘工程或河岸边坡,在有一定强度的同时对水质净化有一定效果。

以礼河电站大水沟流域泥石流灾害特征分析

泥石流对水利水电工程的施工及运营影响巨大。以礼河四级电站在白鹤滩水电站水库蓄水的影响下需要选址改建,通过对大水沟泥石流的形成条件进行调查,研究泥石流沟在现状条件下及白鹤滩水电站运行期间的发展趋势。结果表明,大水沟具备泥石流形成的地形、物源及降雨条件,白鹤滩水电站水库蓄水后,对以礼河四级电站复建大水沟侧厂址尾水洞出口影响不大。

白鹤滩水电站某移民场地基本特征及适宜性评价

金沙江白鹤滩水电站位于金沙江下游段,四川省宁南县与云南省巧家县交界处,为于金沙江下游第二级水电站。白鹤滩水电站水库蓄水涉及四川、云南两省六县(区)1个产业园区,需对淹没范围内的农村及集镇共约94499人进行移民搬迁安置。但西南山区地形地质条件复杂,理想场地数目有限,因此对于人员密集的安置点来讲其稳定性问题,是关系到莲塘安置点是否成立的关键问题,研究该场地的稳定性具有重要的工程意义。

台风暴雨型泥石流启动机理物理模型试验研究

台风暴雨型泥石流具有很高的突发性、群发性和破坏性,对这种特殊类型泥石流启动机理的研究尤为重要。以“利奇马”台风引发的安徽宁国抽水蓄能电站库区泥石流灾害为典型案例,在现场勘探、调查、测试的基础上,查明了泥石流沟谷特征、形成条件及物源分布;采用人工降雨物理模型试验方法,监测降雨过程中土体孔隙水压力、体积含水率、土压力和侵蚀特征等指标变化,研究了台风暴雨型泥石流的启动机理。结果表明:①台风暴雨型泥石流过程分为降雨入渗、超渗径流、物源侵蚀堆积、短历时强降雨启动4个阶段。②台风暴雨型泥石流发生在浅层土体达到高含水率和高孔隙水压力之后,需要前期一定的累积降雨。③较小雨强条件下沟谷产生稀性泥石流,降雨强度的陡增引起径流强度及侵蚀作用急剧加强,大量固体物质启动,暴发的泥石流由稀性转为黏性,沟口可见较大规模堆积扇。④整个沟谷均可见侵蚀沟道不同程度贯通分布,沟道侵蚀深度随高程的降低呈现增大趋势。研究结果可为台风暴雨型泥石流灾害风险防控提供参考。

贵州某公路滑坡变形破坏机制及稳定性评价

贵州某公路边坡在雨季产生滑动,坡体后缘的裂缝呈放射状,这一现象较为特殊。通过现场调查、岩土体实验,对该公路滑坡变形破坏机制、放射状裂缝形成机制及滑坡稳定性进行评价。研究结果表明:研究区的地形及物质组成是滑坡发生的地质基础,连续的强降雨是滑坡发生的诱发因素;坡体后缘先破坏滑动,推动挤压前缘土体鼓胀变形,滑移类型为推移式;滑坡处于山区公路弯道外凸弧形斜坡地形,这是后缘放射状张拉裂缝形成的主要因素;滑坡在天然状态下稳定,在强降雨状态下欠稳定,需要采取防治措施进行治理。

不同连通率下非贯通硬性结构面抗剪强度参数变化规律研究

岩质边坡边界多由结构面控制,天然结构面一般是非贯通的,研究非贯通结构面力学参数和取值具有重要意义。采用水泥砂浆制作非贯通结构面试样进行剪切试验,研究c、φ值与连通率k值的敏感性程度,建立c、φ值与k的相关性模型,通过试验数据对预测模型进行验证。结果表明:c值对k值的敏感性程度相对较高,c、φ值均与k值呈一种负相关的指数关系,该预测模型能较好描述抗剪强度参数与连通率之间的关系,模型吻合率达0.95。研究成果能更好地为岩土工程参数取值提供一定参考。