地震与滑坡碎屑流引发堰塞湖涌浪动水压力研究

为了研究堰塞湖水体在地震以及同震滑坡碎屑流共同作用下产生的涌浪动水压力,设计了振动台造波模型试验,开展了地震作用下堰塞湖涌浪动水压力试验,获取单独地震作用下动水压力数据并同已有地震动水压力计算公式进行比较;开展了滑坡碎屑流作用下的堰塞湖涌浪动水压力试验,获取单独滑坡碎屑流作用下动水压力数据,进而建立了计算滑坡碎屑流作用下的堰塞湖涌浪动水压力的统计公式;开展了地震和滑坡碎屑流综合作用下的堰塞湖涌浪动水压力试验,最终建立了复合动水压力的计算公式. 研究结果表明:地震涌浪动水压力与水深和地震峰值加速度的关系可用Westergaard公式描述;滑坡碎屑流涌浪动水压力与初始水深负相关,与碎屑流入水速度和碎屑流体积正相关;复合动水压力小于单独地震动水压力和单独滑坡碎屑流动水压力二者之和,约为二者和的51%～95%.      

不同填筑材料对尾矿坝漫顶溃决过程影响试验研究

选取高钛渣、山沙及河沙作为尾矿坝填筑材料,采用试验与理论分析方法研究了相同级配下的3种不同材料填筑尾矿坝在洪水漫顶作用下溃坝过程差异.研究结果表明:高钛渣填筑尾矿坝溃坝后最终溃口宽度最小,坝体侵蚀率最低.山沙和河沙填筑尾矿坝溃坝过程溃口材料损失率和下游洪水含沙率高于高钛渣填筑尾矿坝.将断面平均流速与水流表面流速比值定义为表面流速系数k,泥沙浓度和溃口尺度通过影响k值间接影响溃口流量.理论推导表明当泥沙浓度介于0.05～0.15时存在一个最小k值,当溃口尺寸增大时,k值随之增大.     

初始含水率及人工干预对堰塞坝溃决影响试验研究

为了探索堰塞坝的初始含水率对溃坝过程影响,分别选取了初始含水率为19.59%,8.90%,5.50%,4.20%和2.97%的5组土石坝进行水槽试验。在此基础上,通过抛投不同粒径块石的方法探讨了人工干预措施对溃坝过程溃口流量的影响。试验结果显示:当坝体初始含水率为5.50%时,堰塞坝溃决过程的峰值流量为0.005 5 m~3/s,高于高含水率工况(19.59%,8.9%)和低含水率工况(4.2%,2.97%),为最不利初始含水率;坝体初始含水率越高,溃坝过程溃口"陡坎"向上游发展速度越快,溃口收缩最窄处越靠近坝体上游,最终溃口宽度越宽;随着坝体初始含水率降低,溃坝时间相应延长,溃口峰值流量出现时间也相应延后;在最不利坝体初始含水率条件下,向溃口入口处抛投块石对溃口峰值流量有削减作用,相对无抛投块石工况分别削减5.45%,10.9%和14.55%,并且峰值流量出现时间滞后。试验结果分析表明坝体初始含水率对于堰塞坝溃决过程是一个十分重要的影响因素,通过抛投块石方法对堰塞坝溃决流量进行控制是有效且明显的。     

唐家山堰塞坝“9·24”泥石流堵江及溃决模式

“5·12”汶川地震导致唐家山高速滑坡堵江,形成唐家山堰塞湖．经过6月10日正常泄流后,堰塞坝体右岸还存在唐家山残留山体稳定性以及附近大水沟、小水沟泥石流等潜在危害．现场实地调查显示,受地震影响,大水沟、小水沟及无名沟沟域内崩塌和滑坡发育,形成了极为丰富的松散物源,具备发生坡面和沟谷泥石流的所有条件,也成为唐家山堰塞湖成功泄水后,仍对堰塞湖正常利用起控制作用的严重地质灾害隐患点之一,“6·14”和“9·24”2次大规模泥石流又导致通口河分别堵江断流4和17h．在查明唐家山堰塞体右岸3条冲沟内松散物源分布及稳定性的基础上,重点结合“9·24”泥石流发育状况,对大水沟、小水沟和无名沟泥石流的发育特征及其动力学特性,尤其是在不同降雨频率下一次冲出泥石流时唐家山堰塞坝体泄水槽的堵江状况及溃决模式进行了系统分析．分析结果表明：3条冲沟形成泥石流堵江后,一次全溃决的可能性很小,其溃决模式为“扇缘部位首先过流→水流挤压左岸并淘刷左岸堰塞体→逐级冲开堆积扇”．这一模式对震后地震灾区泥石流的研究具有指导和借鉴意义．     

顶推船队联结力的简单计算

针对顶推船队进行联结力计算.采用切片理论分别计算推船和驳船的附加质量、阻尼系数和波浪扰动力,建立推轮和驳船的耦合运动联立方程,在不同海况和航行条件下计算联结力,并与实验进行了比较.计算结果表明,首斜浪联结力最大;航速越大,联结力越大;波高越大,联结力越大.参照试验数据,提出简单的联结力估算公式.     

地震作用下岩质地基挡墙土压力变化特性数值分析

通过汶川震区路基工程震害调研,初步概括了高烈度区岩质地基挡墙的破坏规律及特性.结合室内振动台模型试验的校正模型,运用有限差分法数值计算,分析了不同高度岩基挡墙在不同量级地震作用下的动力响应,得到了地震土压力随地震量级、挡墙高度的变化规律,对现行抗震规范的可细化之处进行了补充和讨论.分析结果表明,墙高〈12 m挡墙在Ⅹ度烈度区（〉0.6g）的地震土压力较之Ⅸ度烈度区呈线性增长关系,现行公路、铁路抗震设计规范所采用的拟静力法技术框架可以继续扩展到Ⅹ度烈度区使用;挡墙自身结构特征的模态分析表明,挡墙自身的结构共振破坏是高挡墙震害的重要原因.     

跨断层桥梁抗震综述

在交通强国战略深入推进的时代背景下,中国公路、铁路网的发展使得跨越断层修建桥梁不可避免,川藏铁路的规划、设计和修建更让这个问题日益突出. 同时,公路和铁路抗震规范采用避让断层造桥的规定与无法避让造桥的实际情况之间的矛盾也日渐凸显. 在地震作用下跨越活动断层的桥梁比非跨越断层桥梁具有更复杂的受力特点、破坏形式和破坏机理,我国对跨断层桥梁的研究尚处于起步阶段,可供参考的相关文献资料、工程实例以及抗震设计规范缺乏. 为了确保跨断层桥梁的安全性,基于国内外对跨断层桥梁的研究现状,归纳总结了活动断层特征、断层处地震动、跨断层桥梁的破坏特征、跨断层桥梁分析方法以及跨断层桥梁概念设计措施. 梳理了当前跨越断层桥梁抗震存在的问题,并对未来跨断层桥梁的研究进行了展望,指出断层地震空间性、跨断层桥梁破坏机理、多灾害对跨断层桥梁的影响、跨断层桥梁快速抢修技术和人工智能技术在跨断层桥梁抗震中的应用将是未来发展方向,为未来跨断层桥梁抗震设计、性能评估和规范拟订提供参考.      

基于电机动力吸振的高速列车蛇行运动控制

复兴号CR400BF高速动车组动力转向架的牵引电机采用特有的四点弹性架悬方式, 在电机和构架之间安装有横向液压减振器和横向止挡, 首次采用牵引电机作为动力吸振器来控制转向架蛇行运动稳定性和蛇行频率, 从而避免引起车体弹性模态共振; 考虑悬挂参数和轮轨接触非线性, 建立了复兴号动车组非线性多刚体动力学仿真模型, 通过悬挂模态计算和动力学时域仿真, 分析了关键参数对动车蛇行运动的影响规律; 基于将电机作为动力吸振器的原理, 优化了电机节点横向刚度和横向减振器阻尼; 考虑动车组运营中的轮轨匹配随机因素, 组合400种轮轨随机匹配状态, 仿真分析了动车的动力学性能; 开展动车组长期线路动力学跟踪试验, 研究了动力转向架蛇行运动演变规律。仿真与试验结果表明: 牵引电机弹性架悬下的构架横向加速度频谱图从以蛇行频率为主频的单峰值变化为主频在蛇行频率两侧的双峰值, 说明电机起到了动力吸振器的作用; 将电机作为动力吸振器能够提高动车蛇行运动稳定性, 具有不同等效锥度的典型轮轨匹配下非线性临界速度超过500 km·h-1; 动车蛇行运动最高频率被控制在6 Hz附近, 远离车体中部菱形弹性模态频率8.5 Hz, 避免了转向架蛇行运动激起车体弹性共振; 动车组在轨道随机不平顺激扰下, 构架端部横向加速度小于0.5g, 平稳性指标小于2.5, 轮轴横向力和脱轨系数等运行安全性指标满足要求。      

芦山地震触发大岩崩滑坡-碎屑流特征与运动过程

"4·20"芦山强烈地震次生地质灾害以崩塌、落石为主,滑坡较不发育,且规模小.但在天全县老场乡大庙村大岩崩却形成了地震灾区唯一一处大规模滑坡:在地震作用下,沿大岩崩单薄山脊两侧各约35.2万和42.0万 m3的强风化白云质灰岩岩体高位、高速滑出,分别沿两侧高速运动,左、右侧沿途分别滑行约504和740 m后与各自主沟道形成撞击爬坡,在春尖窝沟左岸和干沟头主沟右岸爬高分别约35和26 m.随后又各自顺沟而下(沿春尖窝沟滑行763 m,沿干沟头沟滑行409 m),并在干沟头沟撞击点下游409 m处交汇,交汇后由于坡道较缓运动约223 m后停止,在主沟和春尖窝沟各形成8 000和600 m3的小堰塞湖,沿沟因无保护对象而未造成人员和财产损失.在对滑坡现场进行详细地质调查的基础上,结合现场测绘、勘探等手段,对大岩崩滑坡体的基本特征进行了较深入的研究,对滑坡发生及成灾原因进行了初步分析.结果表明,滑源区陡峭单薄山脊的地形条件、风化破碎的白云质灰岩岩体和有利的结构面组合是滑坡发生的基本条件;芦山7.0级地震对滑源区的震动效应是滑坡发生的直接诱因.      

冰碛湖溃决危险区铁路沿河线方案评价方法

为建立青藏高原南缘冰碛湖溃决危险区铁路方案风险评价方法,首先,对青藏高原南缘74例冰碛湖溃决灾害实例溃决机制进行统计分析;在此基础上,针对冰碛湖溃决影响因素众多、关系复杂且具有高度不确定性的特点,利用多态贝叶斯网络建立了冰碛湖溃决概率预测模型;然后,以冰碛湖溃决危险区沿河线路工程为承灾体,综合冰碛湖溃决危险性评估与沿河线河谷地貌特征提出了各类风险区线路长度计算程式,建立了针对冰碛湖溃决危险性的铁路选线方案评价方法;最后,以中尼铁路跨喜马拉雅段的樟木、吉隆局部走向方案为例,说明评价方法的作业程式. 研究结果表明:樟木方案在冰碛湖分布区的线路长度小于吉隆方案,从选线角度属于线路短直方案,但樟木方案各风险区段线路总长超出吉隆方案约45%;从冰碛湖溃决风险角度,吉隆方案优于樟木方案.      

Block Limit Analysis Method for Stability of Slopes During Earthquakes

Based on the limit analysis upper bound method, a new mechanism of soil slope failure has been proposed which was consisted of plastic shear zone and rigid block zone. The different zones interface were regarded as discontinuity lines. Two sliding blocks of the slope were also incorporated horizontal seismic force and vertical gravity force. The velocities and forces were analyzed in two blocks, and the expression of velocity discontinuities was derived according to the principle of incompressibility. The external force done work for the blocks and the internal energy dissipated of the plastic shear zone and the velocity discontinuous were solved. The stability ratios were derived for the height of two-level slope with different rates to involve seismic and no seismic. The present stability ratios were compared to the previous study, which showed the superiority of the mechanism and the rationality of the analysis. The critical height of the slope can provide a theoretical basis for slope support and design.     

北部湾热带气旋增减水实例分析

本文对8007号热带气旋与8221号热带气旋引起的北部湾增减水情况进行了计算,初步探讨了北部湾风暴潮特征与形成原因。研究表明,由于北部湾水深较浅,受地形影响,当热带气旋来临时,增减水现象较显著。广西外海受热带气旋外围影响时,水位呈现增减水振动,当距离热带气旋中心较近时,出现风暴潮。     

黄河兰州市区段水资源价值的研究

根据近年来黄河兰州段水污染的监测资料并结合影响黄河兰州段水资源价值的4个重要因素,运用模糊数学的原理,对水资源进行价值化和直观化,其结果可为流域水污染治理和水资源保护的决策提供依据和支持.     

基于失效概率法的桥梁地震风险评估

为了研究地震破坏下高速铁路连续梁桥发生破坏的可能性,根据地震风险性（risk）为地震危险性（hazard）与易损性（fragility）乘积的定义,基于失效概率法,对高速铁路连续梁桥地震风险评估方法进行了分析.通过条带法建立桥梁地震需求模型,基于可靠度函数获得桥梁地震易损性曲线,拟合得到桥梁易损性概率密度函数;根据桥址处地震危险性资料,推导桥址处地震加速度概率密度函数;通过地震加速度概率密度函数与桥梁结构易损性概率密度函数的数值积分,实现桥梁地震风险概率评估.以一座（32+48+32）m高速铁路连续梁桥为例系统演绎了失效概率法桥梁风险评估的实现过程.研究结果表明:当地震危险性资料缺乏或不足时可以通过地震烈度分布函数及其与地震峰值加速度之间的换算关系,推导和完善地震危险性分析资料;对于高速铁路（32+48+32）m连续梁桥100年设计期间内发生轻微损伤的概率为5.16%,发生中等损伤的概率为4.46%,桥梁受到轻微损伤和中等损伤风险概率接近,几乎不可能发生严重损伤和完全破坏.      

三峡库区箭滩河硝酸盐氮及亚硝酸盐氮分布特征

于枯水期采集三峡库区箭滩河沿线38个地点地表水样和沿途农村饮用井水/泉水13个水样,分别测定了水体中硝酸盐氮、亚硝酸盐氮含量;分析了枯水期箭滩河地表水及饮用井水中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮分布及变化特征;阐明了地表水、地下水体中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度之间的相关关系,及硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度与高程之间的关系.研究结果表明:...     

山地系统灾变行为自组织临界性研究

为了研究山地系统宏观动力学的整体规律,基于戴维斯地貌发育理论,提出处于地貌发育阶段幼年晚期的河谷及壮年期的山地具有自组织临界性(self organized criticality, SOC)的内禀属性,并建立了基于斯特拉勒积分的大流域地貌发育阶段判别方法.以地震触发崩塌滑坡为切入点,通过震区实震资料分析、元胞自动机模拟、振动台沙堆模型实验,提出不同烈度区地震触发崩塌滑坡分布的演化规律:在Ⅶ度、Ⅷ度、Ⅸ度区,崩塌滑坡规模与出现频率之间存在良好的负幂律关系,在Ⅹ度区,幂律关系弱化,在Ⅺ度区,这一关系转为对数正态分布. 通过3个案例介绍了SOC理论在岩土体地震扰动深度评估、泥石流防治工程设计径流量极值计算、基于地震活动性参数b值在地应力评估中的应用.      

强震区桥台岸坡震动滑移破坏机理研究

针对汶川地震中大量桥梁岸坡出现滑移破坏现象,对地震作用下桥台岸坡滑移进行了理论研究.根据米塞斯流动法则,得到地震作用下桥台岸坡滑动面应变速度以及与滑动线夹角,据此得出作用于岸坡各外力做功和塑性流动消耗的能量,依据外力所做功与内部消耗能量相等的原则,最终推导出岸坡最大地震主动土压力及所对应滑动面倾角,将能量耗散理论与岸坡...     

深水桥墩地震响应研究现状与展望

分析了地震激励下水-深水桥墩动力相互作用, 总结了动水压力作用机理、地震动水压力的计算方法和水-结构动力相互作用分析方法, 研究了深水桥墩地震响应特征和影响因素以及水下振动台试验进展, 并对比了各国规范中动水压力计算方法。研究结果表明: 动水压力降低桥墩自振频率, 增大桥墩地震响应, 其影响在桥梁的抗震设计中不可忽略; 现有研究采用的桥墩形式较为简化和单一, 建议开展更多以桥墩体系、桥梁体系为对象的深水桥梁地震响应研究; 对于地震作用下动水压力计算, 目前各国规范多基于Morison方程, 但对其适用范围尚不明确, 应深入研究Morison方程的适用范围、修正方法与准确便捷的地震动水压力计算方法; 目前水下振动台试验大多集中在动水压力对桥梁下部墩桩地震响应的影响上, 响应大多在弹性范围内, 应进一步研究在大震作用下深水桥墩的非线性响应与破坏模式; 目前针对深水桥墩在地震和波浪联合作用下的动力响应研究较少, 应深入研究在地震、波浪、海流联合作用下深水桥墩与水的相互作用机理; 目前缺乏对全桥结构的地震响应研究, 应开展深水桥梁全桥分析与多子台水下振动台试验。