摘要：自然界的松散土是泥石流、滑坡等灾害发生的重要物质之一,其结构的松散性和长期降雨渗流作用为细颗粒发生运移、形成内部侵蚀提供了空间和动力条件,颗粒大量流失和孔隙通道堵塞造成土体结构变化和稳定性下降,从而演变为滑坡或坍塌。渗透、水槽和人工降雨等试验方法对认识土体内部细颗粒运移的宏观特征具有重要作用,但无法直接分析孔隙通道内细颗粒分布、位移等随时间的变化特征。作者结合上海同步辐射光源3维CT技术,为获得拟静态下1维柱体渗流过程中细颗粒侵蚀形态特征,以不同粗细颗粒粒径之比为变量设计微观渗流试验,通过耦合离散元与Darcy流体方程计算分析整体和局部区域内细颗粒数量和平均动能的变化特征。结果表明:离散元与Darcy流耦合是计算土体内部细颗粒运移的有效手段。CT扫描和数值计算结果均表明土样入流口和出流口存在优先侵蚀现象。计算至2.5 s时,已分别有37.05%和31.95%细颗粒被侵蚀,其他位置侵蚀程度相对较低。在渗流方向上土体内部细颗粒存在流失补给平衡和逐渐侵蚀的现象,细颗粒的平均动能沿渗流方向总体呈逐渐增高的趋势。长期性堵塞形成过程中,细颗粒的平均动能呈现随时间逐渐降低的趋势;临时性堵塞区域内细颗粒数量的增加相对于此区域内细颗粒平均动能的增高存在滞后效应。微观尺度上土体内部细颗粒运移特征主要受流体状态和孔隙特征影响,其研究对于理解松散土坡体破坏机制具有重要价值。

摘要：为了深入了解鱼脊型水石分离结构对泥石流的调控效果,展开了系统的试验研究。根据鱼脊型水石分离结构的特点,分析了该结构对泥石流具有控制性且定量分离粗颗粒、减小泥石流容重和泥沙含量、减小泥石流流速等物质与能量调控功能,提出了相关表征参数;并通过试验得到以下结果:鱼脊型水石分离结构对固体物质不同粒径段的分离作用不同。其中,大于格栅间距的粗颗粒分离比可达0.8~1.0,而小于格栅间距的细颗粒分离比可用格栅间距及细颗粒平均粒径之比( D=dfm)幂函数关系表达。基于此,推导单个结构和多级结构的泥沙总分离率的经验计算公式。总体而言,鱼脊型水石分离结构分离出来的固体颗粒具有较好的分选性,可为分离物的二次利用提供可能;经过水石分离结构调控后流体携带的固体颗粒平均粒径减小,容重降低,流速减小,经结构调控后的泥石流容重的计算公式也得到了验证。研究成果为鱼脊型水石分离格栅和梯级水石分离结构系统的设计及工程应用提供依据。

摘要：土壤崩解性是土壤抗侵蚀能力研究的重要内容。蒋定生设计的土壤崩解仪,极大地促进了土壤崩解研究进程,但在实际应用中,存在浮筒校正难、不能完全反映土壤崩解的动态过程等问题。针对原有测试方法中存在的局限性,本文在北川震裂带土壤抗侵蚀能力测试研究中,提出了一种改进的土壤崩解性测试方法,改进后的测试方法操作简单、应用范围广,且能比较准确地反映整个崩解动态过程,崩解系数计算物理意义明确,并且可以根据实验需求设置相应的测试精度。

摘要：山洪和泥石流中夹带的漂木在拦砂坝开口处易造成严重堵塞,使坝体对后续流体的分选效果减弱或失效,甚至进一步威胁坝体安全,因此探讨漂木在拦砂坝前的堵塞堆积规律和影响因素对于工程结构设计具有重要意义。考虑漂木长度L、溢流口开口宽度b、漂木量Vw及流体流量V等因素对漂木形成堵塞的影响,通过实验研究了山洪中漂木在拦砂坝前堵塞堆积规律。实验发现漂木在拦砂坝溢流口的堵塞堆积形态主要有三种:溢流口搭桥型,交错咬合型,坝前停积型。漂木堵塞率在L/b<1时基本保持不变,在1<L/b<3时,随着L/b增大先增大后减小,在L/b=2左右达到最大;漂木拦截率在L/b<2呈线性增大,在2<L/b<3保持基本稳定。漂木大量堵塞在溢流口或滞留在库容区中后部都能形成较高的漂木拦截率。漂木体积含量Vw/V在L/b<1时对漂木堵塞率和拦截率基本无影响,在1<L/b<3时,对漂木堵塞率和拦截率的影响呈增大趋势,随着L/b的增大,增大趋势越明显,在L/b=2时基本呈线性增长。

摘要：梁式格栅坝是泥石流防治工程中一种常见的透过型拦砂坝,具有拦粗排细的独特功效。通过室内水槽模型试验,探究了梁式格栅坝对泥石流泥砂粒径的调节特性。研究表明,梁式格栅坝在试验工况下均表现出一定的粒径调节作用,但在不同条件下差异明显,对于水石难分的高容重泥石流难以达到较好的粒径调节效果。分析认为,透过型拦砂坝的粒径调节可能是其容重调节的原因,坝体拦截了大部分粗颗粒物质,使泥石流体的结构变化,导致泥石流浆体能悬浮和输移的最大颗粒粒径变小。其次,提出了一种可用于透过型拦砂坝泥砂粒径调节效率的评价方法,并对比分析了该方法与现有常用评价方法的优势与合理性;基于模拟试验结果,通过多元非线性拟合,得到了新评价方法下考虑泥石流性质、过坝前运动状态和坝体尺寸的影响因素的泥砂粒径调节效率计算公式,可为梁式格栅坝设计中粒径调节效率的预测评估提供参考。此外,试验发现,梁式格栅坝泥砂粒径调节效果还受其拦截泥石流时的闭塞表现的影响。

摘要：在西藏地区泥石流野外调查中发现,泥石流形成区下限下延至流域中游、流通区沟道形态复杂、沟道交汇等现象明显。因此,基于全流域特征参数的雨洪法计算难以得到准确的泥石流设计参数。针对此类泥石流沟道,采用了子流域叠加雨洪法计算的方法。以西藏山南地区某泥石流沟为例,针对支沟面积>25%的沟道进行了计算和讨论。利用三角形概化泥石流流量过程线,计算了交汇后主沟泥石流的洪峰流量。比较了全流域雨洪法和划分子流域雨洪法的计算结果,认为子流域法能更准确地反映支沟泥石流在整个流域内的影响和作用,可为防治工程设计提供参考。

摘要：鱼脊型水石分离结构是一种新型泥石流防治结构,该结构能有效解决现有水石分离结构不能持续发挥水石分离功能的问题。在工程设计中,为了使其具有最佳的运行效果,必须确定结构的设计参数,给出合理修建尺寸,其中水石分离格栅坡度θ和肋梁与脊梁夹角γ是两个影响水石分离效果的关键参数。通过开展室内模型试验,模拟泥石流在不同格栅坡度和肋梁与脊梁夹角下的水石分离过程;通过对比试验,探讨上述两个参数对水石分离的影响,从而确定其合理取值。试验结果表明：当格栅坡度θ为35°~38.7°、肋梁与脊梁夹角γ为70°~80°时,不仅结构能有分选地将粗颗粒分离出来,而且被分离的粗颗粒在重力下自动滑落到停积场,不堵塞格栅开口。根据一般砾石或卵石的天然休止角,以及结构的理想运行效果可知,实际应用中水石分离格栅坡度可以取为泥石流固体颗粒的天然休止角,肋梁与脊梁夹角的合理取值为70°~80°。

摘要：我国西部地区地势复杂,高山峡谷众多,特殊的地质地貌发育了大量滚石山地灾害,严重威胁山区人民的安全。一般认为,采用棚洞结构进行滚石灾害防治是最为有效的工程措施,然而,滚石对棚洞的冲击是一个复杂的动力过程,尤其表现在滚石与棚洞顶板的瞬态接触过程中。而目前国内外对此缺乏合理的计算方法,严重制约滚石棚洞结构的工程应用。为此,结合Olsson为求解正交各向异性复合板冲击问题所提出的动力控制方程,针对目前接触准则给出的接触定律与实际往往不符所带来的缺陷,通过引入数值压痕试验手段,提出了一种滚石冲击钢筋混凝土(RC)板动力响应问题的理论方法。结合算例,将该方法与Herzt理论解、动力有限元解进行了比较,结果表明:Herzt弹性理论解未考虑结构塑性变形影响,导致滚石冲击力偏大;而该方法得到的理论解与动力有限元计算结果较为接近。该方法不仅可用于滚石冲击荷载下棚洞RC板动力响应分析,同时为压痕试验在土木工程中的应用提供了一种有效的数值分析方法。

摘要：拦挡坝坝后回淤比降是泥石流防治工程设计中的一个重要参数。本实验选取粘性泥石流,开展了沟床纵比降为9.5%～26.2%共8组和重度17～22 kN/m3共6组的坝后回淤比降的模拟实验。实验发现:1.在沟床纵坡为9.5%、12.1%、14.4%、16.7%、18.9%、21.3%、23.8%和26.2%时,其回淤比降分别为8.08%、9.8%、11.38%、12.69%、14.55%、16.61%、18.56%和20.96%;2.回淤比降比值在0.76至0.85间,平均0.80;3.回淤比降随沟槽纵比降的增大而增大,二者呈线性正相关,相关系数在0.95以上;回淤比降随重度的增大,总体呈缓慢增大的趋势,关系为二次函数关系。由此建立了回淤比降与重度和沟床纵比降的关系式:i=0.6014×γ0.0526×i0.94700,据此可以初步确定回淤比降的设计值。

摘要：线路选线是铁路工程设计与建设中一项关系到全局的总体性工作,线路走向是否合理,直接关系到铁路本身的工程投资和运营效果。地质灾害是影响铁路选线最重要的因素。通过滑坡崩塌灾害对线路的影响分析,可最大限度避免线路经过严重地质灾害地段,规避重大工程风险。通过对川藏铁路康定—昌都段沿线崩塌滑坡灾害调查和量测,结合遥感解译成果,主要考虑沿线崩塌、滑坡灾害的影响,给出关键区段、节点的铁路地质选线策略,对比规划线路,提出基于崩塌滑坡灾害影响的建议线路。