摘要：合理的模拟方法对滑坡涌浪灾害应急决策的制定至关重要,本文提出一种基于改进光滑粒子流体动力学方法(SPH)的流固耦合分析模型。该模型采用弹簧–阻尼的形式处理伸缩变形体的流固耦合计算,有效地解决了复杂流体现象与大变形体的耦合及粒子相互穿透的问题,从而分析滑坡涌浪对大坝结构冲击响应规律。结果表明:当滑坡产生的涌浪波到达大坝结构时,坝体不仅受到孤立波的影响,还会受到破碎波前段波和破碎波段波的影响,破碎波前段波对大坝稳定性的影响尤其显著,其影响力为孤立波的10~12倍;随着滑坡与大坝距离的增加,在一定距离范围内滑坡涌浪对大坝结构稳定性的影响显著,同时涌浪冲击角度的增加会导致作用于大坝的波压下降,冲击角度在0~30°时波压最大,超过30°时其影响力开始减小;改进SPH方法的计算结果与试验结果一致性较好,能够很好地再现滑坡—崩塌破碎—涌浪—大坝结构大变形的整个灾害链过程,不仅能模拟大坝在冲击波下的大变形行为,也能模拟大坝动态响应的衰减行为。研究结果为大坝结构设计、施工及灾害应急防控提供了重要的参考价值。

摘要：滑坡涌浪灾害具有历时短、地形条件复杂、规模大的特点,是国内外研究的重要地质和工程问题之一。本文以库岸滑坡失稳入水涌浪过程为研究对象,考虑水上滑坡与淹没滑坡两种情景,设计并开展散粒体滑坡涌浪3维物理模型试验,量测滑坡入水运动堆积过程及涌浪产生、传播过程特征,并进一步分析沿滑坡运动方向传播的离岸波与沿河道上下游传播的侧向波波幅、传播规律特性等。结果表明:当滑坡从淹没工况到水上工况时,涌浪波幅最大值特征逐渐从波峰小于波谷转向波峰大于波谷;沿滑坡运动方向产生的涌浪波幅大于沿库岸传播的涌浪波幅,侧向波传播过程中波幅高度衰减程度小于离岸波;进一步分析发现,涌浪沿河道上下游传播时,侧向波最大浪高为其首浪高度的2.5倍;散粒体滑坡涌浪最大高度与散粒体质量成正相关,与散粒体初始淹没率成负相关;受滑坡体入水时相对厚度的影响,涌浪最大高度与入水高差成负相关;在此基础上,利用无量纲分析方法与多元非线性回归方法,推导出散粒体滑坡涌浪最大高度经验公式,并采用提出的经验公式对三峡库区巫山红岩子滑坡与加拿大切哈利斯湖滑坡涌浪案例最大浪高进行计算分析,验证该公式具有较好的适用性和准确性。

摘要：河道水下岛的存在会增加滑坡涌浪灾害的不确定性,已有的滑坡涌浪物理模型试验研究较少考虑这一因素带来的影响。为探究河道水下岛对滑坡涌浪近场特性的影响规律,采用全面搭配法,共开展了50组滑坡涌浪室内物理模型试验,通过改变河道水下岛的高度(S)和距滑坡入水口的距离(xd),展开了对河道水下岛影响滑坡涌浪近场特性规律的研究。结果表明:存在河道水下岛时滑坡涌浪的波幅较无河道水下岛时滑坡涌浪的波幅普遍偏大;在河道水下岛距滑坡入水口的距离不变的条件下,滑坡涌浪的波幅随着河道水下岛高度的增加先增大后减小;在河道水下岛高度不变的条件下,滑坡涌浪的波幅随着河道水下岛距滑坡入水口距离的增加呈增大趋势;河道水下岛对滑坡涌浪波幅和传播衰减规律的影响主要集中在相对传播半径7~9之间。物理模型研究结论为水库滑坡涌浪灾害的预测预报提供了试验数据和理论依据。

摘要：涌浪沿着河道向上下游传播,传播沿程受到河道形状、水工建筑物的布设等因素影响,预测涌浪到达各个关键位置的浪高和对水电站的影响作用是一个极为复杂的问题,涉及到了多个高度非线性问题,不易得到精确的解答。通过VAW方法计算了某水电站在涌浪作用下的影响情况,验证了该方法的可行性和实用性。选取了滑坡体体积、静水深度、河道弯曲角、坝坡倾角等涌浪影响因素,研究各因素对水电站的涌浪爬高影响,结果表明,滑坡涌浪在坝面上的爬高与滑坡体体积Vs敏感性和关联性最高,静水深度h敏感性和关联性最低。

摘要：涌浪作为库岸滑坡的主要次生灾害,给库区码头、船舶以及水工建筑物带来巨大的安全隐患。高桩码头是目前三峡库区最为常见的码头结构形式之一,船舶撞击力对其在使用阶段的稳定性、安全性具有至关重要的影响。通过水槽模型试验,对滑坡涌浪作用下三峡库区系泊船舶与高桩码头间的撞击力进行研究。试验结果表明:系泊船舶对高桩码头的最大撞击力与涌浪初始波高、水体附加质量等参数有关,与水深无关;而用《港口工程荷载规范》计算得到的船舶撞击力与试验值相比偏小,不利于库区码头的设计安全。结合相关试验数据,提出滑坡涌浪影响下高桩码头船舶撞击力计算公式。

摘要：我国西部大量水库滑坡主要以涌浪形式致灾;采用当前滑坡规范防治涌浪,经济成本巨大,以白鹤滩库区水瓶子1#滑坡为原型;构建了比例尺1∶150的三维原型物理试验场,进行滑坡涌浪降能减浪试验以找寻更为经济的滑坡涌浪降险方案。试验结果表明,当蓄水825 m叠加Ⅷ度地震的极端工况时,滑坡将以7.37 m/s的最大速度冲击白鹤滩水库,产生涌浪的最大波幅为7.59 m,环象鼻岭区域最大爬高超出居民区地面约为3.5 m,将严重威胁超过4.5 km的河道和象鼻岭社区安全。随着削方体积从10.0×10^(4)m^(3)增到47.9×10^(4)m^(3),滑坡降能减浪效应明显。滑坡造浪能量下降约94.8%,最大波幅和环象鼻岭最大爬高分别下降至4.35和1.73 m,大于1 m的涌浪区域仅分布在滑坡入江区和金沙江对岸区域,滑坡涌浪灾害风险急剧下降。基于此,本文提出并探讨了以滑坡涌浪危险程度为衡量指标的反馈式滑坡涌浪降险工程设计思路和滑坡涌浪降险工程设计安全裕度实现方法,推荐了可大幅降低水瓶子1#滑坡治理经济成本的降险设计方案。滑坡涌浪降险防治思路是对滑坡防治规范的有益补充,尚有待进一步发展和推广应用。

摘要：滑坡涌浪是一种常见的地质灾害现象,由于滑坡体与水体之间存在复杂的流固耦合作用,使得传统的单一介质模型无法进行准确求解。为此,介绍一种基于计算流体力学方法(CFD)与离散单元法(DEM)的流固耦合模型CFD–DEM,采用计算流体力学方法(CFD)求解水体流动,采用离散单元法(DEM)模拟散粒体滑坡运动,充分利用不同计算模型的优势,对滑坡及涌浪演进过程进行数值模拟分析。首先,利用该耦合模型对Robbe–Saule开展的颗粒堆积体坍塌–涌浪试验进行了相同工况下的数值计算,从颗粒坍塌运动过程、涌浪高度演化过程等方面进行对比,结果表明模拟结果与试验结果吻合很好,验证了CFD–DEM流固耦合模型的有效性。然后,将该方法应用于四川省猴子岩水库色玉滑坡–涌浪灾害的演进过程分析,重现了该事件滑坡失稳运动、涌浪产生及传播、涌浪爬升、涌浪回流的全过程,计算结果显示:计算得到的电站进水口处涌浪高度与实测数据较为接近;色玉滑坡从失稳运动至静止堆积的持续时间约为20 s,颗粒平均速度最大达到16.12 m/s;滑坡引起的涌浪约在滑坡失稳10 s后传播到对岸,之后开始沿坡面向上爬升,最大爬升高度达到27.32 m。研究表明CFD–DEM流固耦合模型能够很好地应用于模拟山区河谷大规模滑坡涌浪灾害,可为库区防灾减灾提供高效的技术支持。

摘要：库区滑坡涌浪可能危及大坝及下游安全,基于流体动力学的滑坡涌浪数值模拟可获得完整的分析数据,将成为研究滑坡涌浪与大坝作用过程的重要手段。本文以某大坝上游约1300 m的3#变形体滑坡涌浪为研究对象,建立库区三维滑坡涌浪数值模型,并通过水工物理模型试验对其模拟精度和有效性进行了验证。研究结果表明,数值模拟得出的涌浪高度变化、水面起伏过程与水工物理模型试验结果基本一致,数值模拟能反映滑坡涌浪传播及其与大坝相互作用的整个过程。最后基于数值模拟获得的数据,分析了滑坡涌浪与大坝作用过程,以及坝面动水头与坝前涌浪高度的变化关系。分析认为,库区水体反复震荡、叠加而形成的涌浪对下游沿岸安全危害可能更大,大坝坝顶及下游有必要采取避险措施;最大动水头小于涌浪高度,若采用静力方法计算分析坝体稳定应力,其结果偏于安全。

摘要：通过物理模型试验,测试了乐昌峡大坝在滑坡涌浪作用下的动水压强。结果表明,各测点动水压强随时间呈衰减趋势,其中首浪到达时产生的初始动水压强值最大,且在静水位以下呈垂直分布。利用该涌浪荷载计算模型,对乐昌峡大坝进行安全评估。研究表明该坝在设计洪水位工况下的安全性不能满足规范要求,必须对滑坡体进行加固处理。

摘要：滑坡涌浪可能造成闸门大变形和失稳,研究某电站进水口事故闸门在滑坡涌浪动水压力作用下的动力响应问题对电站安全生产具有重要意义。采用自编程序模拟了不同工况下库区滑坡涌浪过程,将滑坡涌浪数值动水压力转化为施加在平板钢闸门有限元模型上的节点荷载,利用动力时程方法得到了闸门在滑坡涌浪作用下的动力响应,依据规范对闸门的动力响应做出评价。结果表明:闸门在正常蓄水位下受滑坡涌浪动水压力作用位移和应力响应值最大,在死水位下受滑坡涌浪动水压力作用闸门的动力响应影响更为明显;闸门在正常蓄水位下受滑坡涌浪动水压力作用的位移响应最大值为9.27 mm,Mises应力最大值为192.06 MPa;各个构件动应力水平较低,满足规范要求,在滑坡涌浪动水压力作用下可安全运行。