基于Copula理论的高桩码头岸坡可靠性分析

高桩码头岸坡稳定性对整体码头结构安全至关重要。为进一步探究高桩码头岸坡土体强度参数相关性及空间变异性对高桩码头岸坡可靠性的影响规律,基于Copula理论考虑岸坡土体参数的联合概率分布特性,采用PLAXIS计算平台建立高桩码头-岸坡体系数值计算模型,进一步通过Python API接口,编译完成了可自动数据交互与求解的外挂子程序SAPW,并实现了高桩码头岸坡体系参数化前处理、样本工况计算和可靠性求解的一体化、全链条可靠性分析框架流程,并在此基础之上结合蒙特卡罗模拟方法,开展了相关数值计算与参数化分析,探讨了黏聚力、内摩擦角变异系数以及二者相关系数对高桩码头岸坡可靠性的影响规律。结果表明:在高桩码头设计与分析中,忽略土体参数相关性和空间变异性会高估岸坡失效概率,进而导致相关可靠度分析偏于保守,在高桩码头岸坡可靠度分析中宜采用多种Copula函数进行综合考虑。

降雨和库水位升降条件下考虑非饱和渗透系数空间变异的边坡可靠度分析

降雨和水位升降对库岸边坡具有显著影响,传统确定性分析难以准确评估其稳定性。考虑降雨和水位升降联合作用下水力参数的空间变异性,进行非饱和土边坡可靠度分析具有重要意义。以赣江库区中的莒洲岛边坡为研究对象,以贝叶斯方法校准的多元水力参数的联合随机场为基础,建立非饱和土边坡的稳定性分析方法。根据有限的岩土力学室内试验数据,采用贝叶斯方法校准土水特征曲线的模型参数,并从VGM、VGB、VG和FX模型中选出最优模型;联合多元水力参数的随机统计特征,生成非饱和土边坡渗透系数的随机场空间分布;针对2021年5月赣江水位快速升降并伴随暴雨的工程背景,将上述方法应用于莒洲岛库岸边坡的稳定性分析。研究结果表明,暴雨与水位变化的联合作用对边坡安全系数的影响显著,确定性分析的边坡安全系数偏低,考虑非饱和渗透系数空间变异性后计算所得到的SWCC综合可靠指标不能满足规范要求,需采取额外的边坡工程加固措施以保证边坡的长期稳定性。

植被恢复模式对河岸边坡土壤性质的影响研究

为了对不同植被恢复模式下的河岸边坡土壤的性质进行研究,此次研究以辽河保护区内的流域边坡为研究对象,采用了刺槐、小蓬草、杨树、狗牙根和草本植物五种植被恢复模式对河岸边坡进行改善,然后设置不同的实验分别对五种植被恢复模式下的土壤理化性质进行探究。实验结果表明,狗牙根种植区下的土壤容重可以达到0.162 g/cm^(3)。小蓬草种植区下的土壤含水量、有机质和有效磷含量分别可以达到16.2%、24.7 g/kg,和0.11 g/kg。五种植被恢复模式下的pH值范围在7.7~8.3之间。故不同植被恢复模式对土壤性质的影响具有差异性。

生态护坡技术在城市砂土质河道治理中的应用

岸坡防护是河道防洪、水土流失控制、河道整体景观改善的关键措施。与传统岸坡防护相比,生态护坡能更好地将岸坡防护与河道生态环境改善结合在一起,更有利于保持和恢复河流的自然属性。砂土质岸坡稳定性差,易遭雨水侵蚀,因此需要有针对性地提出岸坡防护方案。以浉河三期水环境综合治理工程中生态岸坡防护为例,分析了现状河道岸坡主要问题,并提出了多种生态岸坡防护技术,以期为类似河道岸坡防护提供工程实例参考。

波浪侵蚀诱发碎石土岸坡变形的模拟试验研究

波浪对岸坡的侵蚀不仅造成水土流失,甚至诱发塌岸和滑坡灾害发生。为探究波浪侵蚀对碎石土岸坡变形的影响,开展了波浪侵蚀岸坡的水槽试验,采用PIV技术对不同侵蚀阶段的岸坡位移进行定量处理,并利用ABAQUS中的“生死单元”功能模拟实现不同阶段的岸坡前缘侵蚀,分析侵蚀进程对岸坡应力场和位移场的影响。研究结果表明:岸坡坡度越大、碎石含量越少,岸坡侵蚀速率越快;水槽试验和数值模拟均表明岸坡后部变形相较于前部变形小,且存在滞后现象,呈现牵引式变形的特征;侵蚀改变了岸坡前缘形态,导致上部土体产生卸荷效应,是岸坡变形的内在原因。

周期性潮位下碎石桩复合地基岸坡稳定性分析

针对碎石桩复合地基布置对岸坡整体稳定性的影响,进行数值建模分析及现场试验。采用Geostudio有限元软件结合某碎石桩复合地基岸坡工程实例进行模拟计算的方法,分析不同碎石桩间距、施打范围以及周期性潮位变化对岸坡稳定的影响,同时开展海侧前沿增加碎石桩的试验段对比监测。结果表明,碎石桩间距变化对岸坡稳定性影响较小,周期性潮位变化下海侧安全系数的浮动区间较陆侧大,岸坡前沿增大碎石桩施打范围有利于护岸整体的稳定。在不改变桩径及桩间距的条件下,在岸坡海侧前沿加宽一定的碎石桩范围,可增强滑动面内的复合地基整体抗剪强度比例,达到提高海侧岸坡稳定性的效果。

空港区内河防洪提升河道综合治理实践

以揭阳空港区内的登岗河治理为研究对象,通过梳理河道现状,针对其河道淤积,行洪能力下降,水质下降的问题现状,将河道整治中心线基本上沿原河道中心布置,局部调整,平顺河道,重点进行了河道清淤疏浚和护岸整治。清除河道垃圾、腐烂淤泥、消除卡口,适当增大过流断面,从而提高河道过流能力。设计的生态护岸满足了岸坡稳定性要求。也设计了施工中的水土保持方案。

基于BSTEM的河岸崩塌机理研究

河岸崩塌现象在天然河流中非常普遍,在河道演变中发挥着重要作用。为了量化研究河岸土体性质和岸坡倾角对河岸稳定性的影响,基于计算河岸稳定和坡脚冲刷的BSTEM模型,选取6种不同典型物质的河岸,研究了6种岸坡倾角下均质河岸的稳定性。在忽略潜水位的条件下,非粘性岸坡和粘性岸坡的崩塌模式不同。对于非粘性河岸,影响河岸稳定性的主导因素是有效内摩擦角,有效内摩擦角越大,河岸越稳定;对于粘性河岸,影响河岸稳定性的主导因素是有效粘聚力,有效粘聚力越大,河岸越稳定。有效粘聚力差值相同时,有效内摩擦角差值的绝对值越小,安全系数增加越多。岸坡倾角增加使河岸稳定性降低,安全系数减小。非粘性河岸的有效内摩擦角越大,安全系数对岸坡倾角的变化越敏感。而对于粘性河岸,有效粘聚力越大,安全系数对岸坡倾角的变化越敏感。

泥石流防治对策与新方法

基于云南地质灾害防治历程和云南高原泥石流防治面临的问题,提出了资源与环境理念的泥石流防治对策与新方法。泥石流防治的基本对策是实施泥石流全流域地质灾害链的系统防治;其目标既要减灾防灾,同时保护土壤资源,兼顾实现砂石料与土壤资源的开发利用,还要避免形成堰塞湖及河湖淤积等新的环境问题;泥石流防治一是通过水土保持工程技术改善流域生态环境,减缓泥石流蓄势速度(可流动松散物质的积蓄速度),二是科学分离和处理泥石流固体物质,变“拦挡、疏排”为“拦淤、清淤”,将泥石流泥沙作为资源开发利用,将“固床、护岸,拦挡、疏排”改进为“保土、稳坡,固床、护岸,拦淤、清淤”。

水位升降对库区非饱和土质岸坡稳定性的影响

针对传统的饱和土理论在分析库岸边坡渗流和稳定问题中存在的不足,以非饱和-饱和渗流分析程序模拟水位升降过程中岸坡内孔压场(包括浸润线以上的基质吸力场).在此基础上,考虑基质吸力对抗剪强度的贡献及其对安全系数的影响,进行了边坡稳定的极限平衡分析,并对影响岸坡渗流场的主要水力参数进行了敏感性分析.分析结果表明,坡外水位升降时,坡内浸润线及其上的基质吸力场发生显著变化,进而影响岸坡稳定;水位升降过程中,岸坡安全系数的变化规律非常复杂,坡内孔隙水压力、坡外水推力和土体容重对稳定安全系数的贡献规律随水位变化而变化;土体的渗透性能和土-水特征曲线的斜率显著影响了水位升降过程中岸坡稳定安全系数的变化规律.

江河崩岸问题研究综述

天然江河崩岸问题十分复杂,崩岸的发生条件及机理尚不清楚。通过回顾以往的研究工作及成果,将其归纳为4种学术观点,指出目前研究中存在的问题,如各种观点均不能完全解释崩岸成因及机理;崩岸类型区分不明,未形成理论模式;缺乏多学科联合的专题研究;缺乏崩岸实测资料等,指明了进一步研究崩岸成因和机理的方向。

降雨及库水升降作用下地下水浸润线简化求解

降雨及库水的升降作用对边坡中地下水位的波动有直接影响,对此目前还没有较好的简便评价方法。为此,根据布西涅斯克潜水非稳定运动的基本微分方程,依据一定假设条件,通过拉普拉斯正变换和逆变换,求得了降雨及库水升降作用下土质岸坡坡体内浸润线预测的简化公式。该公式考虑了渗透系数、升降速度、给水度、含水层厚度、水位变幅及降雨强度的影响。同时,利用3D-Modflow程序进行了验证分析,结果显示该公式是可行的。

不同种植年限黄花生物埂护坡土壤团聚体组成及其稳定性

以川东紫色土丘陵区黄花生物埂护坡为研究对象,采用干筛法和湿筛法研究不同种植年限黄花对生物埂护坡土壤团聚体组成及稳定性影响。结果表明：种植黄花生物埂护坡风干团聚体和水稳性团聚体含量均高于对照组,且随着黄花种植年限的增加,含量呈增加趋势。风干团聚体平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）值均表现为三年生〉二年生〉四年生〉一年生〉对照组,水稳性团聚体MWD值表现为四年生〉二年生〉三年生〉一年生〉对照组,而GMD值为四年生〉三年生〉二年生〉一年生〉对照组。黄花生物埂护坡风干土壤团聚体和水稳性团聚体分形维数分别在1.957~2.385和2.502~2.800之间,分形维数均小于对照组,不同种植年限之间分形维数规律表现为一年生〉二年生〉三年生〉四年生,说明种植黄花改善生物埂护坡土壤团聚体结构,并且改善效果随着种植年限增加而增强。有机质、总氮、粘粒与团聚体粒径〉0.25mm含量、MWD、GMD、分形维数D均存在显著或极显著相关性,说明有机质、总氮、粘粒对土壤风干团聚体和水稳性团聚体含量及稳定性均有影响。

基于浪蚀龛和土体临界高度的修正的卡丘金法及其工程应用

水库运行期间库岸再造预测是工程地质领域的重要和热门研究课题之一。基于卡丘金法采用半经验性、半定量的模式,简化了水文地质条件的影响,并忽略了波浪对库岸的掏蚀作用等缺陷,针对土质岸坡,提出了基于浪蚀龛和土体临界高度的卡丘金修正法;建立了库岸再造稳定时限估算方法;并采用极限平衡法、卡丘金法和构建的土质岸坡再造预测方法对三峡库区奉节白马港岸坡进行了塌岸预测。计算结果表明,修正的卡丘金法的计算结果与其他两种预测方法相比偏小,但偏差在8.05 m以内,并通过现阶段库岸地质调查表明,预测结果比较符合实情。研究成果对库岸区域土地资源开发利用及防灾减灾具有积极意义。

库水位升降作用下土质岸坡变形特征实验研究

库水位升降作用下三峡库区土质岸坡坡体吸水、应力集中及滑移变形,形成不同时段和不同空间部位的裂缝体系。通过模型试验的方法,分析了土质岸坡在一个蓄水降水循环周期内裂缝体系的时空演化分期配套规律。试验结果表明:蓄水初期,裂缝主要出现在岸坡前缘水位线附近,且出现频率高、规模逐渐增大,岸坡出现局部坍塌破坏;蓄水中期,岸坡前后缘均有裂缝出现,但出现频率低、规模减小;蓄水后期,前缘裂缝发育基本消失,后缘裂缝继续发育,岸坡以沿滑动面整体蠕滑为主;水位上升过程中暂停蓄水时裂缝发展缓慢。降水阶段,拉张裂缝主要出现在岸坡坡体后缘,初期降水裂缝出现频率较低,发展缓慢;后期降水裂缝出现频率、规模变大,产生下座变形及下错台坎;水位下降阶段岸坡沿滑动面发生整体缓慢蠕滑。

库岸边坡渗流及稳定性分析

库岸边坡常因受到库水位周期性波动的作用而失稳。传统的饱和土渗流及稳定分析方法无法正确描述水位升降过程中岸坡内孔压场的动态变化及其对岸坡安全系数的影响规律。本文从非饱和土的渗流和抗剪强度理论出发,分析了水位升降时土质岸坡的渗流规律及其稳定性的变化规律。通过选取典型的土性参数,对黏土、粉土和均质砂岸坡进行饱和-非饱和渗流分析,得到水位升降过程中岸坡内孔隙水压力场,再引入极限平衡方法,考虑基质吸力对非饱和土抗剪强度及岸坡安全系数的贡献,进行岸坡稳定性分析。分析表明,土体的饱和渗透系数和土水特征曲线共同决定了水位升降时岸坡内孔隙水压力的大小及分布,水位升降情况下岸坡安全系数的变化规律也与岸坡土体的渗透特性有关。

紫色丘陵区坡耕地生物埂土壤结构特征及其对入渗的影响

以紫色丘陵区坡耕地生物埂为研究对象,采用土壤理化分析方法对紫色丘陵区坡耕地桑树埂、花椒埂、紫花苜蓿埂和自然生草埂模式下的土壤结构特征及其对入渗性能的影响进行分析。结果表明：（1）生物埂有效增加了土壤有机质含量,提高了土壤孔隙度,均表现为桑树埂〉花椒埂〉紫花苜蓿埂〉自然生草埂,相比自然生草埂,桑树埂、花椒埂、紫花苜蓿埂有机质含量分别增加了48.6%,45.8%,27.9%。生物埂提高了土壤大团聚体含量,改善土壤的团聚状况,增强了土壤结构稳定性;（2）不同生物埂土壤入渗速率随着时间的增加而逐渐减小,最后均趋于一个稳定值。入渗初期（0-2min）,不同生物埂入渗率最大,桑树埂的初始入渗率最大（1.91mm/min）,分别是花椒埂、紫花苜蓿埂和自然生草埂的1.05,1.28,1.61倍;随着时间的增加,土壤水分含量增加,入渗速率依然呈下降趋势,但下降趋势变缓;30min之后,土壤含水量达到饱和状态,入渗基本保持稳定,即达到了稳定入渗状态。且初始入渗率、稳定入渗率和平均入渗率变化趋势一致,依次为桑树埂〉花椒埂〉紫花苜蓿埂〉自然生草埂;（3）不同生物埂模式下土壤入渗性能与土壤容重呈极显著或显著负相关,与土壤有机质、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和粒径〉0.25mm水稳性团聚体呈极显著或显著正相关。

紫坪铺水利枢纽工程左岸坝前堆积体变形破坏机制研究

为准确把握紫坪铺水利枢纽工程左岸坝前堆积体在水库运行期间的稳定性动态,进行了工程地质条件和堆积体特征调研,结合堆积体的演化规律分析判断其当前处于缓速蠕变演化阶段,在水库运行条件下其变形破坏主控因素为库水作用效应和地震动力效应,并分析主控因素的作用机制,重点研究堆积体在水库运行期间的变形破坏机制。研究发现,堆积体在水库运行期间可能发生表层蠕滑变形和局部坍塌现象,且存在整体沿底部、整体沿腰部、局部沿底部和局部沿腰部4种可能的失稳模式。然后讨论边坡工程中常用的莫尔–库仑准则和广义米赛斯准则的优缺点,分析常用失稳判据的由来,并根据收敛判据提出了具体的实用判别指标。通过强度折减法确定了局部沿腰部失稳模式的滑动面位置和形状,结合极限平衡法进行上述4种失稳模式在不同工况下的稳定性分析。最后分析堆积体的变形破坏演化过程,表明在水库运行期间将首先发生灯盏坪前缘局部沿腰部失稳破坏,继而可能诱发堆积体整体失稳破坏,因此其治理重点应在于严格控制灯盏坪前缘坡体的稳定性。

加筋土在姑山采场边坡治理中的应用

对姑山采场临河段第四系边坡滑坡原因进行了分析,对加筋土填筑治理滑坡内部和外部稳定性进行了评价,采用加筋土和防渗帷幕进行滑坡治理,取得了良好的治理效果。

土体蠕变作用下高桩码头变形分析方法研究

高桩码头使用过程中,土体的弹塑性变形与蠕变变形会引起较大的结构位移,进而影响结构的使用安全。文章采用修正Drucker-Prager/Cap模型和Singh-Mitchell模型模拟土体本构关系,结合三维精细有限元理论,提出了一种分析土体变形对高桩码头结构影响的数值分析方法,并将其应用于天津港高桩码头的分析计算。结果表明,该方法可以较好地反映土体弹塑性变形与蠕变变形对结构的影响,将为土体变形对高桩码头的影响研究提供一条可行的途径。