水位上升对土坡稳定性的影响

基于饱和-非饱和水-气二相流模型,对土坡在水位上升作用下的孔隙水压力、孔隙气压力、毛细压力和水饱和度的变化过程进行模拟,得到水位上升作用下的渗流变化规律;采用简化Bishop方法推导出土坡安全系数计算公式,基于土壤渗流变化规律,计算了水位上升作用下土坡安全系数随时间的变化规律,分析了孔隙气压力、毛细压力和坡外水压力对安全系数的贡献。结果显示:水位上升过程中,土坡的安全系数先呈现轻微减小趋势后开始逐渐增加,当水位稳定后,土坡安全系数逐渐降低;孔隙气压力的存在不利于土坡稳定,而毛细压力和坡外水压力的存在有利于土坡稳定。     

动水压力作用下堤防边坡流固耦合渗流特性研究

将堤防边坡土体简化为由固体土骨架和水组成的饱和介质,考虑动水压力引起的土骨架体积应变,引入堤防边坡土体孔隙率和渗透率的动态变化表达式,运用饱和土力学和流体力学理论构建了动水压力作用下堤防边坡的流固耦合渗流方程。选取某堤防边坡工程实例,借助COMSOL软件进行了数值模拟。研究结果表明:动水压力会引起固体土骨架的压缩变形,土的孔隙率提高,流水的渗流路径较远,在堤防边坡设计和研究时应充分考虑孔隙水渗流压力引起的体积变形;堤防边坡的沉降主要发生在临水边坡一侧,渗流作用引起的边坡沉降较小。     

地下水封洞库压水试段岩体裂隙平均水力隙宽研究

岩体裂隙水力隙宽在岩体渗透性及水-力耦合特征研究方面具有重要作用,也是地下水封洞库围岩稳定性及支护结构安全性的关键影响因素。本文提出一种地下水封洞库压水试段岩体裂隙平均水力隙宽的确定方法。该方法基于钻孔压水试验与钻孔影像,结合岩体渗透系数张量计算方法进行综合确定。以某地下水封洞库为研究对象,将提出的压水试段裂隙平均水力隙宽确定方法应用其中,获得该洞库岩体裂隙平均水力隙宽的最小值与最大值分别为12μm和115μm,主要分布范围是12~45μm之间,期望为27μm,标准偏差为46。应用结果表明提出的确定方法基本满足工程精度,可在相关工程中应用。     

十漫高速公路隧道洞口边仰坡破坏机理研究

隧道洞口边仰坡的稳定问题是导致隧道工程“进洞难、出洞难”的关键问题。通过对十漫高速公路沿线隧道边仰坡变形破坏现象调查,分析其变形破坏模式为5种（平面滑动破坏、楔形破坏、崩溃破坏、局部塌陷破坏和堆塌破坏）．得出其变形破坏机理主要是：隧道开挖引起边仰坡应力重分布,导致坡顶、掌子面周围形成应力集中,引起岩体破坏;开挖加速岩体风化．降低岩体强度,加剧岩体变形破坏。     

层状饱水软土地基中横向受荷群桩动力阻抗分析

将饱水软土地基视为两相介质,考虑水的渗流和土骨架变形的耦合作用,用间接边界元法分析层状饱水软土地基中横向受荷群桩动力阻抗,探讨饱和土中孔隙流体对饱和土中横向受荷群桩动力阻抗的影响。     

广西右江沿岸粘土三轴渗流剪切强度试验研究

水位骤降是影响边坡失稳的重要因素之一。渗透性较差的粘性土质边坡在水位骤降时坡体内形成的渗流力要远大于渗透性较好的边坡坡内产生的渗流力,所以更容易发生边坡变形、失稳。文章通过室内三轴试验,研究广西右江沿岸饱和粘土渗流特性和渗流作用下的抗剪强度变化规律。根据试验结果,得出了在不同围压状态下,该地区饱和粘土比降—渗流速度、渗透压力—粘聚力、渗透压力—内摩擦角间的关系及变化规律,同时对其关系曲线进行了拟合,得到了相应的拟合函数。     

水位快速变动下边坡稳定性分析

水位快速变动的库区边坡内渗流场的变化是引起边坡失稳滑动的一个重要因素。渗流场的变化一方面降低了滑带的抗剪强度参数,另一方面影响其应力场,从而导致滑坡破坏。取一理想边坡,通过FLAC3D数值模拟软件,计算得到：上升过程中安全系数随时间的变化表现为上升下降型,随水位的变化表现为下降上升型;下降过程中安全系数随时间、水位的变化都呈现为下降上升型,下降工况对边坡稳定影响最不利。     

真空预压中真空度和孔隙水压力测试与分析

对真空、真空度、孔隙水压力、超静孔隙水压力、孔压差、负压等概念进行了阐述和澄清,分别分析了真空度、孔隙水压力现场监测的影响因素,对两者的监测仪器与方法进行了论证,并进行了沿塑料排水板深度为25m、35m和50m孔压分布的现场试验。建议地下水位以上采用真空测头、地下水位以下采用孔压计进行监测,以达到事半功倍的效果,监测数据稳定可靠。     

三峡升船机下游引航道非恒定流波动特性试验研究*

通过1:80的三峡枢纽及下游引航道整体物理模型研究了典型的大坝泄洪、电站调峰、船闸泄水及其叠加工况下的升船机下游引航道非恒定流波动特性。结果表明：三峡枢纽下游引航道内的水位波动是引航道波流运动和两坝间流量差引起的河道涨、落水长波耦合叠加的结果。枢纽进行百年一遇洪水调节时升船机下闸首水位波动最大小时变幅061 m/h。当大坝泄洪单次调节流量小于2 000 m3/s时,升船机下闸首水位波动小时变幅小于042 m/h。电站调峰运行时,升船机引航道水位波动首波幅值随流量变幅和变率的增大而增大,最大小时变幅则取决于流量变幅和两坝间净流量大小。船闸双线同时泄水时升船机下闸首水位最大小时变幅018 m/h,基本不影响升船机运行。     

饱和地基下桩柱结构地震响应

通过建立两相饱和地基下桩-土耦合系统的动力分析有限元数值模型,对饱和自由场地基以及桩柱结构在地震作用下的动力响应进行数值模拟研究。结果表明:在地震作用下超孔隙水压沿深度方向呈现出指数衰减趋势,在地表处更易导致地基液化从而散失承载能力。随着超孔隙水压的上升土体强度降低后,饱和地基土层对地震波的高频成分有明显的选择性滤波作用。在桩柱结构地震响应分析中,受桩土间动力耦合作用的影响,桩侧土体比远场地基土更易液化。随着地基承载力的降低,导致桩柱动力以及弯矩响应上升。研究结果与已有桩基础震害经验相符,其方法和结论可对饱和可液化地基抗震工程提供参考。     

超空泡射弹结构响应的流固耦合仿真研究

先利用Logvinovich独立膨胀原理提出了流体域的一种简化计算模型,然后通过LS-DYNA有限元软件对存在尾拍的超空泡射弹的结构响应进行流固耦合数值计算,并比较分析了弹体长细比对结构响应的影响.计算结果表明:第一主应力、第三主应力、最大剪切应力和Von Mises等效应力近于同步变化;在射弹运动的初始阶段,各应力值和弯曲变形达到最大;弹体中部的应力最大且弯曲变形最严重.当弹体的长细比增加时,速度响应的频率变小,应力最大值的变化较复杂,应分段考虑,同时弯曲变形程度明显增加.     

降水联合强夯加固吹填粉土地基现场试验研究

结合潍坊港某吹填土地基处理工程,分析了降水联合强夯过程中孔隙水压力及沉降变化特点,并结合加固前后标准贯入试验和平板载荷试验对降水强夯加固效果进行了对比分析。试验结果表明:每遍点夯均能产生较大的沉降,且最大累计沉降量与夯击能大小成正比;每遍点夯后超孔隙水压力消散较快,且超静孔隙水压力均在1～2 d内消散90%以上。通过现场检测表明:加固后地面下7. 0 m深度范围的标密实度显著增大,地基承载力得到了较大的提高,加固效果良好。     

考虑流-固耦合的水电站引水隧洞开挖数值模拟

水电站引水隧洞开挖过程中流-固耦合效应对隧洞开挖的影响不容忽视。依托邵阳某水电站引水隧道工程,基于渗流-应力双向耦合理论,建立了流-固耦合作用下的引水隧洞开挖数学模型,并借助多场耦合软件COMSOL对引水隧洞开挖过程中进行了仿真分析,得到了流-固耦合作用下引水隧道开挖过程中地层应力场、渗流场以及位移场的变化规律。计算结果表明:引水隧洞开挖后,四周围岩孔隙水压力均产生了一定的下降,地下水从围岩四周向隧洞内渗透,最终形成漏斗状;地下水在压力差作用下向隧洞内渗透,渗水部位大部分集中在隧洞顶部和边墙位置;渗流场的改变会导致地表产生一定的沉降,不利于开挖区域周边建筑的安全,实际施工时应避免地层孔隙水压力变化较大。实际施工过程应考虑流-固耦合的影响,并采取一定的施工措施确保引水隧洞施工安全。研究成果可为类似工程提供设计和施工经验。     

天龙山石窟某危岩体的地震稳定性分析

为了研究天龙山石窟危岩体在地震作用下的稳定性,本文在掌握已有天龙山石窟某危岩体的工程地质资料后,运用有限差分软件FLAC3D建立此危岩体的计算模型,通过输入最大加速度幅值1.5m/s2的Kobe地震波对此危岩体进行地震动力响应计算。通过危岩体在地震作用过程中的位移、应力、加速度放大系数进行分析。研究表明:此危岩体在地震作用下有塌落和外倾的趋势;在地震作用下,此危岩体的破坏形式以拉伸破坏为主;从监测点的加速度放大系数可以看出,危岩体区域加速度放大系数较大,而危岩体周围加速度放大系数较小,说明危岩体对地震波有放大作用,因此要在此危岩体上做好防护和加固措施,适当提高危岩体的地震加速度设计值。     

马堵山水库库岸公路挡墙渗流变化规律研究

以云南冷清公路马堵山电站水库库岸公路工程某段为研究对象,用仿真软件GEO-Studio建立二维饱和-非饱和渗流模型,模拟计算原始边坡及公路挡墙是否设置排水孔三种工况下边坡渗流场演变规律,分析不同工况下的浸润线变化及坡体内各点孔隙水压力变化规律。分析表明:由于挡墙的设置导致边坡坡体内渗流路径改变,孔隙水压力的分布、大小等均发生变化;挡墙设置排水孔后,降低了库水位上升时库水向坡体渗透和库水位降低时坡体内地下水向水库渗出的阻力;无排水孔挡墙阻滞了库水位上升时库水向坡体的渗流也阻滞了库水位降低时坡体内部地下水的渗出;在库水位下降时设置排水孔的挡墙较未设置排水孔的挡墙使库岸更稳定。     

孤立波作用下四立柱结构附近水动力特性研究

本文通过基于Navier-Stokes方程的三维数值模型模拟了孤立波与四立柱结构相互作用的水动力特征,考虑了不同入射波高和柱间间隙的影响,并通过物理实验对比验证了四柱结构附近的自由液面、流速和动水压强。随后运用该模型进一步分析了四立柱结构前后排圆柱上波浪的爬高、结构附近的流场和涡量、前后排圆柱表面的动水压强以及结构所受的总波浪力。研究结果表明:随着入射波高与静水深比值Hi/h的增加,前排圆柱相对最大爬高增大,后排圆柱的相对爬高变化不明显,四立柱结构相对总波浪力则减小;当圆心距与柱直径的比值S/D 2.4时,前排圆柱的相对最大爬高随S/D的增大而减小,而后排圆柱则随之增大,相对总波浪力亦随之减小,四立柱结构整体背浪面形成尾涡对,前后排圆柱迎浪面动水压强的分布存在显著差异;当S/D≥2.4时,前后排相对最大爬高趋于一致,相对总波浪力趋于常值,单个圆柱后的尾涡可以独立地发展,前后排圆柱动水压强沿水深的分布相似。同时,本文通过回归分析得出了相对波浪爬高和相对总波浪力随Hi/h与S/D变化的幂函数型经验关系式。     

高水头薄衬砌压力管道高压固结灌浆试验研究

惠州抽水蓄能电站设计静水头615m,高压洞段最大内水压力7.20MPa。为了保证隧洞在高压水头的作用下能够安全运行,验证及优化设计所采用的各种灌浆参数,寻求在60cm厚衬砌砼高压固结灌浆合理可行的施工方法及施工工艺,进行的高压灌浆模拟试验,同时为类似工程高压固结灌浆积累了经验。     

舰船纵倾均衡移水过程瞬态噪声控制试验研究

本文模拟建立了舰船纵倾均衡移水试验系统,对不同移水压力、电液球阀启闭时间、管路固定方式等条件下移水过程中的瞬态噪声进行研究.结果表明:纵倾移水过程的瞬态噪声值呈曲线波动状态,最大振动加速度级和最大空气噪声值均发生在电液球阀关闭过程中,随着移水压力的增加,最大噪声值逐渐增大;电液球阀快速关闭时,移水管路存在明显的水锤现象,延长电液球阀的关闭时间,可以有效抑止系统水锤的冲击,降低移水过程中最大瞬态噪声值;移水管路采用弹性支撑方式,可有效降低移水管路的振动噪声.     

舰船纵倾均衡移水过程瞬态噪声控制试验研究

本文模拟建立了舰船纵倾均衡移水试验系统,对不同移水压力、电液球阀启闭时间、管路固定方式等条件下移水过程中的瞬态噪声进行研究。结果表明:纵倾移水过程的瞬态噪声值呈曲线波动状态,最大振动加速度级和最大空气噪声值均发生在电液球阀关闭过程中,随着移水压力的增加,最大噪声值逐渐增大;电液球阀快速关闭时,移水管路存在明显的水锤现象,延长电液球阀的关闭时间,可以有效抑止系统水锤的冲击,降低移水过程中最大瞬态噪声值;移水管路采用弹性支撑方式,可有效降低移水管路的振动噪声。     

水位变动与坡顶加载联合作用下边坡破坏特性

水位变化与坡顶加载联合作用下土坡破坏特性研究对建立合理的边坡稳定性评价方法具有重要意义。采用离心模型试验的方法,模拟了首先水位上升随后坡顶荷载对土坡的联合作用,研究了此条件下土坡的破坏机理。在水位上升过程中土坡的坡顶沉降不断增加,土坡内出现变形损伤;然后施加坡顶荷载,土坡的坡顶沉降继续增加,土坡发生了渐进破坏。在水位上升已经完成、坡顶荷载增加的过程中滑裂面形成,滑裂面从土坡上部向下部发展。土坡的破坏形式为剪切破坏。变形局部化发展使得局部破坏发生,而局部破坏进一步促进了变形局部化发展。水位及坡顶荷载联合作用下土坡变形局部化过程和局部破坏耦合发展,导致了土坡最终发生了整体破坏。