摘要：滚石灾害是5.12地震诱发的主要次生山地灾害之一,因具有随机和不可预见性,成为灾后重建中地质灾害防治的难点。滚石防治的核心问题是解析滚石对坡面的冲击响应,由于冲击过程历时短、变形大和能量转换复杂,通过传统理论分析方法分析较为困难。为此,以Hertz理论为基础,考虑坡体的弹塑性特性,模型化滚石冲击为自由落体冲击的半无限体问题,运用动力有限元数值仿真技术,研究了滚石对坡面法向冲击特性,揭示滚石冲击速度、滚石半径对坡面土体动力响应的影响。结果显示基于弹塑性冲击理论的计算结果与数值模拟结果较为吻合,而完全弹性冲击理论的计算结果偏差较大,即基于弹塑性理论的滚石灾害防护设计更为合理。

摘要：在离散元(DEM)模拟过程中,颗粒物质的接触刚度对模拟结果有重要影响,而构成颗粒物质的材料本身存在大量的微观缺陷,由于在颗粒物质运动过程中反复冲击接触作用,必然导致颗粒物质内部微观缺陷的扩展和融合,使得颗粒物质的物理力学性质不断劣化,具体表现为接触刚度不断降低,直至发生冲击破碎。如何在离散元模拟过程中考虑颗粒物质的冲击损伤特性具有重要意义;以Hertz弹性接触力学为基础,结合连续损伤理论,定义了颗粒物质冲击损伤变量,建立了颗粒物质冲击损伤演化方程,提出了冲击损伤累积确定方法。结果表明:较小的冲击速度可以导致颗粒物质产生损伤,损失累积弱化了颗粒物质的接触刚度,损伤累积可导致颗粒破碎,在离散元模拟过程中应考虑颗粒物质的损伤累积。

摘要：高切坡超前支护桩能有效地抑制边坡的变形,确保开挖边坡的稳定性。但常规钢筋混凝土超前支护桩的刚度大,导致施加在桩体上的土压力较大,为解决这一问题,提出在超前支护桩体靠山侧设置一层EPS垫层材料以降低超前支护桩与变形坡体之间的作用力。采用数值分析方法,研究了EPS垫层材料类型、厚度、刚度对超前支护桩土压力、桩身变形以及桩身内力的影响,揭示了EPS垫层材料对超前支护桩作用机制的影响。研究结果表明:EPS垫层的厚度和密度对超前支护桩桩土共同作用有显著影响。超前支护桩后布置的EPS垫层厚度越大,超前支护桩上的土压力越小,桩身位移越小,桩身内力越小;超前支护桩后布置的EPS垫层密度越小,超前支护桩上的土压力越小,桩身位移越小,桩身内力越小。

摘要：在西部山区的城镇化建设中,常因土地资源稀缺而不得不利用坡地资源。然而如果不当切坡,就可能引发其失稳滑塌,给工程建设和人民生命财产造成重大危害。为此,以极限分析的上限定理为手段,分析了不同切坡方式和不同土体抗剪强度对高切坡稳定性的影响。并基于超前支护理论,研究了危险高切坡的超前支护方案,给出了超前支护桩的抗力荷载的计算方法。最后,在考虑有地震荷载作用的条件下,分析了高切坡超前支护体系发生永久位移的临界加速度条件和永久位移大小,最终为高切坡超前诊断与支护设计提供一个完备的解决方案。

摘要：西部山区土地资源贫乏,为了合理地利用土地资源经常在边坡上修筑各类建筑物与构筑物,由于基础荷载会影响边坡的稳定性,荷载过大甚至会引起滑坡,造成生命与财产的重大危害。对此,以坡顶条形基础荷载作用于边坡稳定性为研究模型,应用M-C线性破坏准则结合极限分析上限定理,分析附加应力对边坡稳定性的影响。对于稳定性较差的土质边坡,采用抗滑桩进行超前支护,研究地震荷载作用下超前支护桩加固边坡的抗力荷载、临界屈服加速度的影响因素。为坡顶条形基础荷载下边坡稳定性分析与超前支护设计提供一种合理的计算方法。

摘要：为检验人工结构体对堰塞湖溃决洪峰流量的调控作用,进行了室内水槽模型试验.试验主要针对四面体实体结构、四面体实体结构串、四面体实心框架结构和四面体实心框架结构串.试验结果表明：抛投人工结构体对堰塞湖溃决后期洪峰流量的控制作用非常显著,与未抛投人工结构体相比,4组抛投人工结构体的洪峰流量减小26.6%~61.7%;人工结构体的优选型式依次为四面体实心框架结构串、四面体实体结构串、四面体实心框架结构和四面体实体结构;增大人工结构体的容重能改善堰塞湖溃决洪峰流量的调控效果.

摘要：窗口坝是泥石流拦挡坝常用类型之一,其设计仍以设计者的经验和水工设计方法为主,尚缺乏理论依据和技术支持。窗口坝设计时如何选择合理的开口尺寸、数量,使其达到良好的拦砂效果,是目前急需解决的技术问题。通过实验对窗口坝拦截不同性质泥石流时的闭塞类型及其临界条件进行了探讨,发现窗口坝拦截稀性、过渡性泥石流时表现为全闭塞、部分闭塞和不闭塞3种类型:当F≤0.95时,窗口坝全闭塞;当0.951.5时,窗口坝不闭塞。窗口坝拦截粘性泥石流时表现为全闭塞和部分闭塞2种类型:当F≤2.7时,窗口坝全闭塞;当F>2.7时,窗口坝部分闭塞。

摘要：泥石流最大冲出总量是泥石流防灾减灾工程设计中的重要参数。汶川地震后泥石流物源条件发生了很大变化,灾害活动频率增高,暴发点多,规模增大,现有公式难以准确估算震后泥石流最大冲出总量。对灾区的44条泥石流沟进行了回归分析发现:由于震区的泥石流多为土力类,在20年一遇的暴雨袭击下,灾区泥石流沟的最大冲出总量与沟道内松散物质储量之间存在很强的幂函数关系。物源的储量和性质对冲出总量起着决定性的影响,降雨特征和流域形态也对泥石流冲出总量有一定影响。不同面积的泥石流沟对降雨的响应不同,主要由降雨能否提供足够的水动力条件决定。流域的微地貌变化造成洪峰流量和冲出总量较预测值偏大。降雨频率越大,流域内固体物质启动越多,冲出总量越大。近矩形流域的泥石流沟面积和冲出总量的线性关系明显,而近扇形流域则不存在线性关系。

摘要：拦沙坝是泥石流防治中最常见和最有效的工程措施,稳定性计算是拦沙坝工程设计中的重要部分。在拦沙坝荷载组合与稳定性分析的基础上,推导空库工况和半库工况黏性泥石流过流时坝体稳定性系数的表达式,对比分析不同条件下坝体稳定性的变化规律。研究认为,在一定条件下,空库工况并不总是较危险工况,而半库工况在运行过程中表现出更不利的发展趋势;相同条件下半库工况时坝体稳定性系数随着库内淤积物厚度的增大而减小,即拦截相同来流时库内淤积越满坝体越偏于危险;研究还发现,迎水面坡比对拦沙坝稳定性的影响随着不断来流而逐渐减小,因此,建议在实际工程中可将迎水面设计为下部缓上部相对陡的折线型,以减少拦沙坝建设成本,提高工程价值。

摘要：目前水槽实验一般采用压电式压力传感器测量泥石流冲击力,这种传统测量模式的电信号易受电线阻抗效应的影响,且没有考虑测量装置受冲击变形对测量结果所产生的影响。针对以上问题,基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感技术,设计了悬臂梁式泥石流冲击力测量系统;基于泥石流的宾汉体模型和受冲击体的本构关系,构建了包含中心波长最大偏移量、结构材料弹性模量和流深的泥石流最大冲击力反演公式。依据测量系统的力-光耦合效应设计水槽实验,开展了7组不同密度(1.8、1.9、2.0 g·cm^(-3))的冲击实验工况。结果表明:①数据之间呈现较好的规律性,光纤布拉格光栅中心波长最大偏移量随着密度的增加而增大,同一密度下光纤布拉格光栅中心波长变化过程与泥石流冲击过程相吻合,从而验证了冲击力反演模型和测量系统之间具有良好的适应性;②冲击力峰值为30.75~74.06 kPa,冲击力系数为0.92~1.95,与泥石流冲击特性相吻合,进而验证了本测量系统在克服传统压电式压力传感器自身缺陷的同时,亦能实现冲击力的稳定可靠测量。