不同滑带角度滑坡作用下隧道衬砌结构受力特征

随着越来越多的隧道工程穿越滑坡区，滑坡与隧道相互作用过程的研究尤为重要. 为研究不同滑带角度滑坡对隧道衬砌结构受力的影响，以大（同）准（格尔）铁路南坪隧道为例，采用室内模型试验、数值模拟的方法，对0°、10°、20°、30°、40°、50°不同滑带角度条件下滑坡推力作用下隧道衬砌结构受力的影响特征及变化规律进行研究. 研究结果表明:滑带角度越小，隧道变形越大，作用在隧道衬砌结构上的弯矩、剪力及土压力越大，并在拱脚处出现最大值，形成隧道拱结构左右受力不对称特征，呈现偏压现象；通过计算隧道拱结构左右两侧的竖向偏压应力比显示，在拱肩位置且滑带为0时，偏压应力比为1.17，随着滑带角度的增大，隧道衬砌拱结构左右应力差越来越小，趋于平衡拱；在拱脚位置，偏压应力比随滑带角度的增大而逐渐增大，隧道衬砌拱结构左右两侧所受应力差越来越大，趋向于偏压隧道，最小偏压比和最大偏压比分别为1.08、1.87.      

库水位涨落条件下滑坡地下水渗流场动态特征

为探讨库水位升降对滑坡地下水的动态作用机理,以三峡库区石榴树包滑坡为例,采用有限元法,模拟了5种工况下库水位升降速率及不同渗透系数下滑坡体内地下水的暂态渗流场特征.研究结果表明:滑坡体内地下水渗流浸润线受水位升降速率与坡体渗透系数的共同影响;库水位上升条件下,当滑体渗透系数大于1×10-4 m/s,且水位上升速率小于渗透系数时,滑坡体表现为蓄水同步型.库水位下降条件下,当滑体渗透系数小于1×10-6 m/s时,库水位发生骤降;渗透系数介于1×10-4~1×10-5 m/s之间时,库水位表现为缓降;渗透系数大于1×10-4 m/s时,渗流浸润线与库水位保持同步下降.      

成昆线林场滑坡病害治理工程

林场滑坡为复活型古滑坡，滑体较大（１．５×１０７ｍ３），滑面深５０ｍ，致使成昆铁路８６０ｍ长线路（包括三座建筑物）严重变形，最大水平位移３５０ｍｍ，最大垂直沉降３００ｍｍ。滑坡的治理采用深大抗滑桩及滑体减载的方法；建筑物采用ＨＹＧ－８５Ⅲ组合横移镐和油顶三维方向移动重梁及压浆等方法，使桥隧恢复到位和增强衬砌强度。竣工后效果显著，具有推广意义     

牵引式滑坡渐进形成历程试验研究

为深入研究牵引式滑坡渐进失稳机理,研发了能够模拟滑坡体分段失稳滑动的试验装置.装置主体由若干渗透盒组成,能够构成各种几何形状的分段式滑面;通过向不同分段组合的渗透盒注水,可使滑带分阶段饱水软化,滑带土抗剪强度降低,引发滑体分级失稳滑动,从而实现牵引式滑坡渐进破坏过程的模拟.共设计12种试验方案,模拟了不同几何特性的滑面和坡面线以及多种坡体材料;从前至后分段软化滑带,形成分级失稳滑块,观测滑坡体变形特征及后缘破裂面形态.研究结果表明:各级失稳滑带分别对应1条主裂缝,滑体性质和坡面形态对滑坡体破坏趋势影响较大,两段线坡面形态的坡体变形最为显著;后缘面破裂倾角一般为陡倾角,其中77.42%的倾角值集中在58°~88°范围内,失稳的第1级滑带越短或坡面形态和滑面形态越陡,后缘面破裂倾角越大.      

水位骤降条件下某滑坡的稳定性分析

通过建立大位移变形块体有限元模型,分析在水位骤降条件下重庆市涪陵地区某大型土质滑坡的稳定性.模拟结果表明,当水位骤降最大变形都集中在斜坡坡面较中后缘高陡坎处,坡体前缘变形较小,极大地影响边坡的稳定性;同时,分析了滑带土对边坡稳定性的影响.     

水位骤降条件下某滑坡的稳定性分析

通过建立大位移变形块体有限元模型,分析在水位骤降条件下重庆市涪陵地区某大型土质滑坡的稳定性.模拟结果表明,当水位骤降最大变形都集中在斜坡坡面较中后缘高陡坎处,坡体前缘变形较小,极大地影响边坡的稳定性;同时,分析了滑带土对边坡稳定性的影响.     

杜家坡滑坡稳定性分析及对公路选线的影响

针对某隧道出口段路线选线问题，对选线段杜家坡滑坡进行勘察分析，为道路选线提供依据。采用现场调查、钻探及高密度电法勘探，并采用传递系数法分析，查明了该滑坡为巨型老滑坡，中下部为复滑巨型深层土质滑坡，见深层、浅层两个滑带。通过定性分析及定量计算，复滑段在自然工况下基本稳定，暴雨工况下基本稳定，地震工况下不稳定。根据公路工程安全系数要求，浅层滑坡最大推力7 141.73 kN/m,深层最大推力为18 095.74 kN/m。该滑坡推力大，治理难度大、费用高，路线方案二以桥梁形式通过滑坡前缘，存在巨大风险，建议路线执行路线方案一。     

超深层黄土滑坡作用下既有隧道结构体系力学特征

黄土地区滑坡灾害频发,滑坡尤其是超深层滑坡对既有隧道结构受力变形有重要影响,隧道滑坡体系变形特性、力学响应一直是学术界和工程界关注的焦点.?以某超深层滑坡地质灾害中的铁路隧道工程为依托,建立了"超深层黄土边坡-滑带-隧道"FLAC3D三维数值模型;利用基于位移突变的局部强度折减法模拟坡体失稳临界状态;针对不同滑带隧道相...     

用点安全系数分析滑坡的空间滑动机理

为定量描述滑坡的空间滑动机理,建立了滑坡的三维数值模型,通过数值计算,获得了滑带单元的三维应力状态和滑动方向.定义单元点安全系数为滑带抗剪强度与滑带上与滑动方向平行的剪应力之比,分析点安全系数在滑带上的空间分布特征,可评价滑坡的空间滑动机理.研究表明,点安全系数在滑带上呈连续分布,分布规律与宏观地质判断确定的滑坡滑动机理一致,可以用点安全系数作为滑坡空间滑动机理的量化评价指标.     

溃散性滑坡成因机理初探

通过对多起由饱水松散颗粒材料构成的滑坡案例的调查研究,总结了此类滑坡的共性特征,即表现出显著的整体性坍塌并伴有突然破坏、静态液化和高速远程流动性运动等独特现象,认为其与国际土力学界新发现的溃散性破坏（diffuse failure）极为吻合,是区别于局部化破坏（localized failure）的一类新的失稳破坏模式。借助物理模拟手段,初步探讨了溃散性滑坡的成因机理。结果表明:溃散性滑坡一般发生于松散且具有明显应变软化特征的饱水颗粒材料（粉土、砂、碎石土等）中,当土体受力达到临界失稳状态时,外界微小扰动都可能产生突然整体性破坏;在失稳破坏时表现出明显的孔隙水压力激增和静态液化现象,失稳后土体呈流体状远程运动,易造成灾难性后果,应引起高度重视。      

具有输入时滞的二轮自平衡车自适应滑模控制

对具有输入时滞的二轮自平衡车系统, 设计了一种自适应滑模控制算法; 采用拉格朗日函数建立二轮自平衡车系统的动力学数学模型, 并在系统模型中考虑实际中存在输入时滞, 以及在处理输入时滞时所引入的未知扰动; 对变换后的输入矩阵做奇异值分解, 进一步设计了对扰动参数具有自适应估计能力的自适应滑模控制器; 基于Lyapunov稳定性理论, 保证了闭环系统鲁棒渐近稳定; 试验采用陀螺仪MPU-6050以及加速度传感器构成小车姿态检测装置。分析结果表明: 当控制参数较小时, 系统的超调量较小, 然而系统的调节时间较长; 当控制参数较大时, 系统产生了较明显的超调量, 然而系统的调节时间缩短了; 当外加扰动较小时, 车体速度变化小于0.08 m·s-1, 倾角角速度变化小于0.6°·s-1; 当外加扰动较大时, 车体速度变化小于0.10 m·s-1, 倾角角速度变化小于0.8°·s-1; 初始倾角为5°时, 车体速度保持在0.005 m·s-1范围内, 倾角角速度保持在0.022°·s-1范围内; 初始倾角为10°时, 车体速度保持在0.007 m·s-1范围内, 倾角角速度保持在0.031°·s-1范围内。可见, 自适应滑模控制算法能在引入适量干扰和不同初始车体倾角的情况下, 使小车自主调整并迅速恢复稳定状态。      

溶蚀岩体各向异性力学性质的试验研究

溶蚀岩体通常对岩体工程稳定性具有关键控制作用. 为了揭示富含层理溶蚀岩体各向异性力学性质演化规律，分别针对不同溶蚀率（K = 0%，5%，10%，15%，20%）的岩体进行室内单轴抗压试验，获取每种溶蚀率条件下不同夹角（α = 0°，30°，45°，60°，90°）抗压强度和弹性模量，分析岩体破坏特征，依据试验结果建立含层理溶蚀岩体抗压强度和弹性模量的预测模型，并进行实验验证. 结果表明:抗压强度在α = 0°，90° 时最大，α = 45° 时最小，整体呈现对称U形；弹性模量在α = 60° 最小，α = 90° 最大，整体呈现不对称U形；完整岩体抗压强度以及弹性模量的各向异性指数最大，分别为1.98、3.05，随着溶蚀率增大其值逐渐减小，K = 20%时，分别为1.10、1.36；溶蚀率较小岩体变形破坏受岩体基质和层理控制，以劈裂、错动剪切和滑动剪切为主；随着溶蚀率增大，变形破坏受溶蚀孔隙和骨架控制明显，以骨架鼓胀剪切错动、压碎破坏为主.      

高速列车气动性能低温风洞试验

采用低温风洞试验对比了中国高速列车HST、法国高速列车TGV和德国高速列车ICE3的气动性能; 基于EN 14067和TSI标准在铝质材料模型上测试了不同侧偏角下列车阻力、升力和倾覆力矩; 利用粒子图像测速技术测量了列车周围流场, 得到了高速列车与空气的相互作用机理和气动现象; 采用计算流体力学方法模拟了高速列车实际运行情况, 并与低温风洞试验流场测试结果进行了对比。研究结果表明: 0°~10°侧偏角下列车阻力系数绝对值从大到小依次为HST、ICE3、TGV, 侧偏角为0°时, 3种列车的阻力系数分别为0.223、0.166、0.140;0°~5°侧偏角下列车升力系数绝对值从大到小依次为TGV、ICE3、HST, 且数值均接近0, 其中ICE3、HST为正升力, 列车受压向轨面力, TGV为负升力, 列车受上浮力; 0°~5°侧偏角下列车倾覆力矩系数绝对值从大到小依次为TGV、HST、ICE3, 侧偏角为0°时, 3种列车倾覆力矩系数分别为0.021、0.019、0.011;HST高速列车由于头部双层造型设计, 在头部曲面过渡处出现流动分离, 增大了列车摩擦阻力和压差阻力, 导致列车阻力系数比TGV和ICE3偏大一些, 但阻力系数在高速列车头型设计技术要求限值0.25之内, 且升力和倾覆力矩性能较好, 列车具有良好的稳定性, 满足高速列车头型气动设计的工程需求。      

有限元强度折减法识别滑动带的例证

以广东省西部沿海高速公路某处于挤压变形阶段的滑坡为研究对象,通过有限元强度折减法对其进行稳定性分析,判别其塑性变形区,再用物探的面波等速度彩色剖面图合成技术来实现瞬态面波勘察技术对滑动带的搜索,对比及验证有限元数值分析对滑动带的判别结果,实践证明二者所显示的滑动面数量和位置基本一致,印证了有限元强度折减法在滑坡稳定性分析中对潜在滑动面搜索的有效性及可靠性.     

三峡水库运行期间凉水井滑坡稳定性变化特性

凉水井滑坡是由库水位变化和自身地形地貌特征等因素所导致的推移式深层大型、复活型土质老滑坡.基于凉水井滑坡的基本地质条件,运用传递系数法对滑坡在三峡水库蓄水运行以后的稳定性进行了评价,并就滑坡体含水量对滑坡稳定性影响进行了试验研究.结果表明:水库蓄水运行期间,滑坡的稳定性与滑体被水淹没范围有关.当水位以1 m/d的速度在...     

高切坡失稳动力机理研究

工程开挖形成的高切坡,由于卸荷作用,往往会出现卸荷裂缝,潜滑体在重力作用下会向下蠕动,致使其中部固锁段受到挤压而储存了弹性应变能,当固锁段存储的剪切应变能达到岩体的抗剪强度时,滑体就会失稳运动。运用能量守恒定律及动力学有关理论得出了滑体的启程速度、滑动速度和滑行距离方程。以2001年5月1日发生在重庆武隆的高切坡失稳为例进行了验证,并得到了好的成效,为确定滑体的致灾能力及致灾范围提供了依据,有利于更好地防灾减灾。     

强风环境下棒形绝缘子积污动态仿真分析

为探讨高速铁路绝缘子表面的积污特性,分析了污秽颗粒在强气流环境中的受力情况,建立了QBJ-25/20型绝缘子积污的仿真模型.以绝缘子伞裙表面污秽的体积分数反映其积污状况,得到了绝缘子伞裙上、下表面积污与风速及来流角度之间的关系.结果表明:在高速气流中,绝缘子表面积污量与来流角度、气流速度呈负指数关系;当来流角度在0°～90°之间时,伞裙上表面受来流角度的影响较大,而下表面受气流速度的影响更明显;积污量随污秽颗粒直径增大呈先增大后减小的趋势.