基于室内模型试验的深层堆积层古滑坡破坏机理

采用物理模型试验、理论分析及有限元数值模拟等,研究滑坡的变形破坏机理.结果表明,50 mm/h降雨条件下滑坡下部首先出现裂缝,随着降雨持续,裂缝向滑坡中部延伸,前缘局部垮塌,滑坡后缘地形坡度转折处相继出现横向裂缝;滑坡前部降雨入渗速度为5.56×10^(-4) cm/s,滑坡下部裂缝形成后,降雨沿裂缝优势入渗浸润、软化滑带,导致滑带土抗剪强度降低,滑坡发生牵引式破坏;降雨2 h后,滑坡上部滑带土压力开始持续减小,表明滑带土抗剪强度降低至滑坡滑动的临界值,导致滑坡上部沿滑带处发生整体推移式蠕滑变形.滑坡破坏机理为初始降雨,坡表入渗较慢,主要以孔隙流入渗为主,由于裂缝的存在导致降雨迅速入渗,在碎石土与炭质板岩碎屑接触面形成饱水带,增加滑坡内部孔隙水压,降低滑带土炭质板岩抗剪强度,导致抗滑力减小而复活.

基于微动勘探技术的断裂带堆积层滑坡滑动面提取分析

选择舟曲县东山镇牙豁口滑坡作为研究对象,采集滑坡体的微动信号进行后期处理,通过与钻孔数据对比发现,单点反演获得的S波速度结构与视S波速度剖面均能清晰显示滑动面位置.微动探测结果显示新滑坡的滑动面埋深在10~35 m,平均埋深为9.1 m,钻孔揭露新滑动面平均埋深为10 m;微动探测结果显示老滑坡滑动面埋深在15~52 m,平均埋深为19.6 m,钻孔揭露新滑动面平均埋深为20 m.测试不同的采集时间、不同频率的检波器对探测深度和精度的影响,发现对该类滑坡应选取三重圆台阵, 4.5 Hz检波器, 90 min的采集时长.表明微动勘探方法是探测断层破碎带堆积层滑坡滑动面的一种有效方法,对于白龙江流域广泛分布的断层破碎带堆积层滑坡滑动面的探测,具有很好的技术优势以及应用前景.

散粒体滑坡涌浪运动特征与能量转化规律研究

滑坡涌浪灾害造成的伤亡和损失一般远超滑坡灾害本身,已引起广泛关注。针对该类灾害的预测评价一直是研究的难点,精细刻画滑坡涌浪运动特征和能量转化规律是解决问题的关键和前提。因此,以天然碎石模拟散粒体滑坡,建立缩尺的矩形水槽滑坡涌浪三维物理试验模型,研究滑坡体积、速度和水深对堆积体形态和涌浪特征的影响以及滑体与水体能量转化规律。研究结论包括:(1)滑体通过冲击、挤压和抬升水体形成涌浪的特征受滑体规模和形态影响显著;厚度大且速度快的滑体趋向产生非线性过渡波,厚度小且速度低的滑体一般产生非线性震荡波;(2)基于试验提出的体积效应和速度效应揭示了一定水深的涌浪规模与滑坡体积和速度呈正相关规律,水深效应则解释了一定波能的涌浪在波形和速度上的分布差异,结果表明浅水比深水工况涌浪高度平均高出67%、波速平均高出51.17%;(3)基于试验的数值反演总结了滑体势能与波能转化率为1.00%~3.07%,由于三维试验中滑体与水体在水平和环向的扩散造成更多能量耗散,相较二维试验转化率较低。通过探讨散粒体滑坡运动过程和首浪产生、传播及爬高特征,揭示滑体-水体能量转化基本规律,研究成果对滑坡涌浪防灾减灾工作具有一定的理论价值和意义。

基于Phyphox对纸张相对制成时间的光学研究

本文利用三部智能手机和自制暗盒对纸张的相对制成时间进行了光学测定.基于不同年代的同种纸张中纤维素含量不同,水解后使得溶液的葡萄糖浓度不同,进而导致显色后对于光的作用方式(吸光度)不同,对样品水解液进行显色处理,采用新型双层载玻片模型,在抵消反射光方面弥补了传统实验的不足.三部智能手机分别作为光源端、检测端与控制端,检测端基于Phyphox软件检测入射光强与透射光强随时间的变化数值,通过朗伯-比尔定律对数据进行处理得到吸光度与纸张年代的函数关系.以2017年1月10日的人民日报为待测纸张进行检测,得到检测值为2017.163年.将检测值与真实值对比,证明了朗伯-比尔定律的可靠性以及自制实验装置的可行性.

基于新型趋近律的半主动悬架模糊滑模控制

面向重载运输车辆的行驶过程,为了提高驾驶员的乘坐舒适性和行车安全性,设计一种基于新型趋近律的半主动悬架模糊滑模控制器。首先,为解决实时测量路面信号的问题,基于改进的参考天棚模型,将簧下质量的运动状态直接作为控制系统输入;其次,针对滑模控制引起的系统抖振和收敛速度慢的问题,引入可变边界层饱和函数的新型趋近律,再将模糊控制与滑模控制相结合,以保证控制精度和控制鲁棒性;最后,将重载运输车辆半主动悬架作为仿真对象进行仿真。结果表明,相较于传统模糊滑模控制,车身垂向加速度降低78.9%,车轮动载荷下降13.6%,悬架动挠度减小31.4%。所设计的控制器可提升以车身垂向加速度和悬架动挠度为评价指标的乘坐舒适性和以车轮动载荷为评价指标的行车安全性,为半主动悬架系统的智能控制研究提供参考。

悬臂抗滑桩静、动力学性能试验的全过程

基于悬臂抗滑桩治理堆积型滑坡的静、动力离心模型试验,利用土压力传感器、应变片以及加速度传感器采集到的试验数据,研究了静、动力条件下抗滑桩的受力特性,分析了被治理滑坡的地震响应特征。结果表明:静、动力条件下桩后土压力以及桩身弯矩的分布规律均不同;桩后静土压力大于地震动引起的动土压力,但桩身静弯矩远小于地震动引起的动弯矩;桩后动土压力和动弯矩随峰值地震动的增大而增大;地震作用时土压力和桩身弯矩最大值的作用点低于静力的;滑体加速度响应存在浅表放大效应和高程放大效应,坡肩附近的波型转化现象显著,抗震设计时应予以重视。

堆积体滑坡抗滑桩所受推力计算及分布特征研究

沿下伏基岩面失稳是堆积体滑坡破坏主要模式之一,在土石混合体介质-接触面大型直剪试验成果基础上,发现土石混合体介质与接触面在剪切试验过程中表现出应变硬化和应变软化两种接触面力学性质,建立了能够描述上述两种接触面性质的表达式。基于一个简化的力学模型通过求系统极值的尖点突变理论推导了堆积体滑坡抗滑桩所受滑坡推力的计算公式,公式中考虑了上述描述应变硬化和应变软化两种接触面力学的表达式,利用该公式分析了其中的主要参数对抗滑桩所受推力大小及分布特征的影响。最后将推导公式应用到一个堆积层古滑坡实例中,对比分析表明该理论结果与现场实测结果具有较好的一致性。

大型堆积层滑坡的多层滑移规律分析

在系统分析和研究大型堆积层滑坡多层滑移规律的基础上，建立了堆积层斜坡双层滑移物理模型，指出双层滑移模型是由双层滑移面和双层滑移体构成的。同时，根据滑面的组合关系和形成机制对斜坡滑移进行了分类，并在双层滑移物理模型基础上建立了双层滑移的数学模型用以定量确定第二滑面（Ｓ２）的临界深度。

堆积层-基岩接触面滑坡形成机理物理模型试验研究

为提出堆积层-基岩接触面滑坡防治措施,以陕西南部地区广泛分布的堆积层-基岩接触面滑坡为研究对象,借助物理模型试验和数值模拟手段,揭示了地下水对堆积层-基岩接触面滑坡的作用过程及其形成机理。结果表明:堆积层-基岩接触面是斜坡优势渗流通道,土颗粒受近似平行界面的冲刷作用,而斜坡浅表层主要受竖向冲刷,会造成土体的粒度成分发生改变;地下水的持续作用会使土体空隙发育,浅表层为近竖向分布、靠近堆积层-基岩接触面与界面形态近似平行,会造成土体结构和力学性质发生改变;滑坡的变形破坏过程可抽象成4个阶段,即初始稳定阶段、土体空隙和裂缝发育阶段、局部变形和坡体内部结构进一步破坏阶段、整体滑移和稳定阶段;因渗流作用引起的斜坡结构与饱和条件下岩土体物理力学性质的改变,是堆积层-基岩接触面滑坡的主要诱发因素。

江水冲刷与降雨耦合作用下堆积体滑坡模型试验

以江顶崖复活滑坡为研究对象,进行不同江水冲刷强度的3组及不同江水冲刷强度与降雨条件(集中降雨、全程降雨)耦合作用的6组滑坡缩尺模型试验,研究不同因素作用下模型的破坏过程、裂缝发展规律及滑坡启动时间.结果表明,纯江水冲刷、江水冲刷与连续降雨耦合作用工况坡体变形呈典型牵引式破坏,江水冲刷与集中降雨耦合作用诱发的滑坡属于逐级倾覆式滑坡.相同降雨条件作用下,随着江水冲刷强度的增大,坡体表面变形加剧;相同江水冲刷强度作用下,随着降雨强度的增加,裂缝发展速度加快、破坏程度增强;相同江水冲刷强度条件下,集中降雨引发滑坡的启动时间比连续降雨引发滑坡的启动时间提前约50%.

松辽盆地长10区块扶余油层源外斜坡区油成藏规律

通过油藏解剖分析及其与成藏条件空间匹配关系,对长10区块扶余油层油分布成藏模式和主控因素进行研究.结果表明:长10区块扶余油层油主要分布FⅠ油层组,平面上,沿断裂密集带分布,由构造低部位至构造高部位含油层位由多变少;剖面上,上油下水主要分布在断裂密集带北部,上水中油下水和上水中气、油下水主要分布在断裂密集带南部.油运聚成藏模式为三肇凹陷青一段源岩生成的油在超压作用下通过源断裂向扶杨油层"倒灌"运移,在浮力作用下通过2个断裂密集带输导通道向长10区块侧向运移,主要在断块和断层岩性等圈闭中聚集成藏.油成藏与分布主要受到3个因素的控制:(1)2个断裂密集带分布控制着油聚集区域;(2)断裂密集带内断层—岩性和断块圈闭有利于油聚集成藏;(3)距三肇油源区越近越有利于聚集成藏.

陡倾滑面堆积层滑坡抗滑桩锚固深度研究

在陡倾滑面堆积层滑坡中抗滑桩锚固深度的计算是支挡结构设计的关键技术问题之一。以内(江)六(盘水)线K285滑坡为工程研究对象,基于相似原理,进行桩土相互作用的物理模型试验,研究3种不同锚固深度抗滑桩锚固段的受力状态和桩前滑床破坏特征。试验结果表明,(1)桩前滑体抗力呈三角形分布,滑带处抗力最大;(2)桩身最大弯矩点随着荷载增加沿桩身逐渐下降,桩前滑床发生楔形破坏,破裂深度基本与最大弯矩点对应;(3)随着锚固段长度的增加,桩前滑床楔形破坏面位置逐渐上移接近滑动面,且其破裂角逐渐减小。基于以上分析,笔者等将抗滑桩锚固段划分为无抗力锚固段、无效锚固段和有效锚固段,并采用弹性力学推导了各段长度和锚固段总长度的计算式。将研究结果用于内六线K285滑坡抗滑桩锚固深度的优化设计,在保证治理效果的基础上使得桩长减小了6 m。研究成果具有重要的工程实践价值。

堆积层滑坡中桩-拱抗滑支护体系的稳定性分析

浅层堆积层滑坡在我国各类地质滑坡灾害中所占比例较高,研究该层滑坡加固技术对防灾存在重要实际意义。文中提出对堆积层滑坡采用桩-拱抗滑支护体系进行加固,分析该支护体系稳定性。在滑坡推力作用下土体受压变形,形成抗滑桩间土拱效应,通过分析其形成机理可知桩利用抗剪强度及土体间应力分布抵抗滑坡推力,并研究拱脚、拱轴线等与土拱效应关系,以三铰拱原理为基础,运用合理拱轴线方程描述桩-拱抗滑支护结构受力变形过程。根据相似理论制备微型桩加固滑坡模型,分别在滑坡面微型桩前方深度不同位置布置土压力盒,获得滑坡形成过程中土压力值变化结果,并对土拱效应进行分析。实验结果显示:降雨时期土拱效应程度弱;土层加深,桩前土拱压力增加;桩间距变大,则桩前土拱效应减小,且桩间最佳距离为8 d。