摘要：强震触发的大量崩塌滑坡所形成的松散固体物质堆积于泥石流沟道,容易形成天然堰塞体,在强降雨和上游流体的冲蚀下极易失稳形成溃决型泥石流.采用自制泥石流试验水槽,通过控制坝体颗粒组成和水动力条件,实施了12组堰塞体失稳模拟试验,获取了堰塞体的破坏过程、溃口流量和相关力学参数的演化特征.将堰塞体划分为漫顶破坏、滑面破坏、管涌破坏3种不同失稳模式,并结合堰塞体的颗粒组成结构分析了失稳机理及特征,通过动力学过程分析分别建立了不同失稳模式下的堰塞体稳定性判别式.研究成果对于溃决型泥石流防治工程的规划设计以及提高泥石流防灾减灾水平具有重要意义.

摘要：随全球气候变化,高位崩塌灾害频发,造成了巨大人员伤亡与财产损失。然而,当前崩塌模拟软件尚存明显的不足,如地形精度较低、未考虑岩体结构特征及无法实现块体运动过程中碰撞碎裂等现象,且利用中央处理器(central processing unit,CPU)的运算效率较低也限制了模拟崩塌的规模。为此,急需一种能更真实反映崩塌运动过程的快速模拟方法。利用无人机摄影技术,结合现场调查,提取危岩岩体结构特征,建立精细化的崩塌地质-力学模型;利用集成PhysX物理引擎与中央处理器-图形处理器(central processing unit-graphics processing unit,CPU-GPU)并行计算能力的Unity3D平台,研发了大规模崩塌运动过程模拟软件,再现崩塌坠落-撞击-碎裂-堆积的全过程;系统可输出崩塌三维运动轨迹、速度、能量及弹跳高度,为崩塌防治设计提供依据。以贵州纳雍谢家岩崩塌为原型案例,开展崩塌运动过程三维模拟与验证,模拟结果显示落石堆积范围与现场调查坡底落石堆积范围较吻合,单体块石运动特征符合现实规律。

摘要：岩性智能预测在地质钻探中具有重要意义,可以提高勘探、开采效率和成果质量。基于钻进过程中钻头破碎岩石产生的振动信号,提出一种岩性随钻智能预测方法。选取7类尺寸相同的不同岩性的岩石,并设计微钻实验方案,对岩石施加不同钻速、转速以采集多钻进条件下的随钻三轴振动信号,对信号进行预处理滤除干扰信息,通过短时傅里叶变换生成表征信号时频域特征的时频图像,再利用多种数据增强方法增加图像数量并建立为数据库,以增强模型鲁棒性和泛化能力。改进深度学习中VGG11(Visual Geometry Group)卷积神经网络算法,将数据库划分为训练集∶测试集=8∶2,对训练集图像的有效信息进行特征提取、学习、迭代训练以获得岩性智能预测模型,并不断调整模型的3个超参数(学习率、批处理大小、迭代次数),拟合测试集和训练集损失函数曲线以提高模型预测精度。最后用测试集对模型进行多指标评估。结果表明:基于随钻振动数据训练得到的岩性智能预测模型泛化能力强,具有高预测精度,岩性整体预测准确率达到96.85%。重点讨论了数据集数量对岩性预测准确率的影响;不同的钻进条件会引起随钻振动信号产生一定规律性的变化,岩石性质会使得振动信号在三轴方向上有所变化;X、Y、Z轴信号表征着钻进过程中钻头破碎岩石的不同过程。提出的岩性实时智能预测方法为钻探工程现场中岩性预测提供了一定的依据和借鉴。

摘要：为准确计算诱导减载涵洞的主要荷载,采用圆弧小主应力轨迹描述诱导减载涵洞上方回填土拱效应,以推导考虑土拱效应的滑移面土压力系数表达式,继而基于非饱和土的双应力状态变量强度理论确定滑移面摩擦切应力,建立诱导减载涵洞顶部的竖向土压力解析解,结合等沉面高度求解给出应用步骤,最后对比文献现场实测进行正确性和适用性验证,并定义减载率分析基质吸力及分布形式、吸力角、减载材料厚度和变形模量等因素的影响特性。结果表明:所得涵顶竖向土压力解析解可合理反映基质吸力及分布形式、土拱效应、减载材料性能和等沉面高度的综合影响,完善了诱导减载涵洞设计理论;非饱和土强度提升使摩擦作用增强与等沉面下降同时发生,基质吸力和吸力角对减载率具有双重影响,表现为减载率均先增大后减小,且均布吸力下双重影响更为明显;减载率随减载材料厚度增加而非线性增大并趋于稳定,但随减载材料变形模量增加非线性减小。

摘要：研究目的:软岩隧道在运营期间由于围岩蠕变导致隧道衬砌发生大变形及开裂,严重影响运营安全。在前期试验取得的EPP(聚丙烯)泡沫混凝土力学参数的基础上,开展软岩隧道EPP泡沫混凝土缓冲层受力特征及卸压效果分析,提出一种抵抗隧道围岩蠕变、减小衬砌变形的方法,为类似隧道工程设计提供参考。研究结论:(1)EPP泡沫混凝土作为软岩隧道缓冲层对衬砌受压有良好的改善效果;(2)以EPP泡沫颗粒含量为64%的混凝土作为缓冲层且厚度为0.8 m时,衬砌受到的压应力最小,衬砌处于全断面受压状态,且极限承载能力最高;(3)缓冲层的让压量是决定其卸压效果的直接原因,缓冲层EPP泡沫含量越高,厚度越大,让压量就越大,卸压效果最好;(4)EPP泡沫混凝土应用于土木工程领域铁路和公路工程方向软岩隧道初期支护与二衬之间缓冲层结构中,其应用前景广阔,为进一步改善EPP泡沫混凝土卸压性能及提升工程实用性,需对材料配合比及压缩特性开展优化研究。

摘要：高烈度区斜坡震裂变形体广泛存在,为理清台阶式顺层岩质边坡在多期地震作用下的震裂破坏机制,以三清高速路堑斜坡为原型,开展大型振动台试验。引入加速度放大系数比(ratio of acceleration amplification factor,RAAF)研究不同台阶位置加速度动力响应差异性,利用希尔伯特−黄变换和边际谱识别边坡震裂累积损伤及失稳破坏过程,结合边坡失稳破坏现象阐明台阶式边坡震裂破坏机制。结果表明:边坡具有高程放大效应,加速度放大系数随输入地震波峰值增加呈现先增加再降低的趋势。RAAF在输入地震波峰值为0.6g前后出现正负突变,表明输入地震波峰值为0.6g是改变两种类型边坡动力响应差异性的“临界值”。多期地震作用下,希尔伯特谱低频部分减小,高频部分增加,岩体和夹层表现出滤波作用。水平地震作用下,台阶阴角极易产生动拉应力集中,造成阴角处被拉裂。不均匀台阶宽度边坡的渐进破坏过程为第2级台阶首先出现拉裂缝→上部岩层沿软弱夹层滑动→坡顶后缘拉裂→第1级台阶拉裂并脱离坡体。均匀台阶宽度边坡各级台阶阴角均出现拉裂缝,边坡未出现明显滑动面。模型试验揭示了台阶式岩质边坡的震裂破坏机制,针对勘察设计和施工应加强各级台阶阴角变形量的监测,阴角处可做圆弧处理降低应力集中现象。坡脚处可设置抗滑桩,提高边坡出现震裂破坏的阈值,增强边坡稳定性。

摘要：研究目的:砂卵石围岩颗粒体系级配分布不均匀,颗粒间点对点接触,隧道施工过程中易引起围岩松散、失稳坍塌等突出问题。本文针对砂卵石围岩典型的颗粒物质特性,基于谷仓效应原理,采用颗粒物质离散元理论,探明砂卵石隧道围岩荷载计算方法,分析砂卵石土在不同细观组构下的细观力学行为,探究砂卵石颗粒级配对土体压力的影响特征,揭示隧道跨度对隧道围岩荷载的影响规律。研究结论:(1)提出了用于计算砂卵石土竖向压力的修正Janssen计算公式,并确定了公式中重要系数转向比;(2)揭示了砂卵石颗粒级配对土体竖向压力与侧压力的影响规律,得到了砂卵石土体底部压力和侧压力的计算公式;(3)通过不同跨度的隧道模型模拟试验,提出了竖向荷载修正系数,使用修正系数法的砂卵石围岩荷载计算值与模拟计算的结果相近,验证了该公式计算的准确性;(4)建立了基于Janssen模型的砂卵石围岩荷载计算方法,可为砂卵石地层隧道精细化设计提供理论基础。

摘要：我国西南地区广泛分布有第四纪堆积体,针对堆积体内部碎石土层状分布的现象,设计了含碎石夹层堆积体降雨物理模型。并考虑了水气两相共同作用,通过有限元数值模拟进行了验证分析,深入探究含碎石夹层堆积体在间歇性降雨条件下的水气两相运移规律。结果表明:孔隙气压力的存在会阻缓降雨入渗,间歇降雨过程中首场降雨期间坡体内孔隙气压力最低,下渗速度最快;每场降雨结束后,土体内部经历暂态饱和区向非饱和区补给的土体饱和度再分布过程,后续降雨湿润锋的推进存在一定滞后性;孔隙气压力在降雨结束后并不会及时消散,其峰值的到来迟于降雨过程,且随着降雨场次的增加,峰值到得越晚;碎石夹层为孔隙气的排出提供了优势通道,相对于均质堆积体,含碎石夹层堆积体内部孔隙气压力消散时间早、速度快,一定程度上促进了雨水入渗。

摘要：2022年3月17日,山西省交口县某铝矿尾矿库发生溃坝事故,造成较大经济损失。为了探究尾矿库溃坝的原因,基于多时相光学卫星立体像对数据和SBAS-InSAR等遥感技术,回溯分析该尾矿库的堆载过程、库容变化和坝体形变,并采用GeoStudio软件Slope/W模块评价溃坝前边坡的稳定性。结果表明:(1)该尾矿库于2019年9月前已堆积至最大库容,2021年12月前在2^(#)坝后方子库堆载至96万m^(3),超出设计库容4.8万m^(3),从而降低了坝体的稳定性;(2)溃坝物源主要来自2^(#)坝以上库区,在2^(#)坝与1^(#)坝之间以及1^(#)坝到沟口区域均主要以堆积为主;(3)该尾矿库溃坝属于典型的渗流场诱发尾矿坝失稳,尾矿加载导致其坝体边坡稳定性安全系数由1.125降至0.991,是该尾矿库溃坝的直接诱发因素。

摘要：高烈度区挡墙抗震设计的主要荷载是地震主动土压力。首先根据水位、缝深和墙踵的相对位置关系,提出了含裂缝非饱和土挡墙在高、中、低水位下地震主动土压力分析的3种力学模型;继而通过拟动力法计算墙后滑动土体的地震效应,运用非饱和土力学原理与极限平衡法建立了水位变化下倾斜挡墙的地震主动土压力解答,并给出了迭代应用步骤、对比文献理论解答与振动台实测;最后探讨了水位、缝深以及土体非饱和特性对地震主动土压力系数的影响规律。研究结果表明:所得非饱和土挡墙地震主动土压力解答综合考虑了水位、缝深与土体非饱和特性,能退化为经典土压力公式,与文献理论解答、振动台实测吻合良好且应用较便捷,具有重要理论意义和良好的应用前景;地震主动土压力受水位、缝深、基质吸力、吸力分布与吸力角的影响均很显著,需采用工程措施维持基质吸力、吸力分布、低水位、小缝深等稳定存在以优化挡墙抗震设计。