二元结构河岸崩塌机理试验研究

以室内概化模型试验为技术手段,首次尝试采用不同粒径的新型复合塑料沙(细颗粒层通过加入适当比例的黏合剂)模拟了天然二元结构河岸崩塌过程。试验研究表明:二元结构河岸崩塌过程大体可分为5个崩塌阶段:坡脚冲刷变陡阶段→滩面裂缝形成发育阶段→坡面渐进侵蚀阶段→河岸崩塌阶段→河岸冲刷趋于稳定阶段;在崩塌发生的过程中首先是下层泥沙受冲变陡,其次是上层河岸泥沙在多种因素影响下发生着不同的崩塌形式;在同级流量条件下,水位下降过程中河岸稳定性较水位上涨过程中明显减小。该成果可为研究江河崩岸治理措施和防洪减灾提供理论依据。     

含水率变化对荆江河岸黏性土体力学特性的影响

河岸土体的物理及力学特性是影响崩岸过程的主要因素之一。为研究土体含水率对荆江河岸土体力学特性的影响,于2017年对荆江8个典型崩岸断面进行调查取样,采用实测资料分析、室内土工试验和理论分析相结合的方法,全面地分析了荆江河岸土体组成及力学特性;并结合2016年实测数据定量研究了含水率对荆江河岸黏性土体抗剪强度指标的影响,以及含水率变化对河岸稳定性的影响。结果表明:荆江河岸为上部黏性土、下部非黏性土的二元结构;随含水率的增大,黏聚力先增大后减小,而内摩擦角持续减小;通常黏粒含量越大,其黏聚力峰值越大;含水率与抗剪强度指标存在定量关系;河岸在枯水期稳定性较高,在涨水期较为稳定,在洪水期和退水期稳定性较差。研究结果可供河岸崩岸治理工程技术人员参考。     

三峡工程蓄水运用以来荆江河段河岸稳定性初步研究

根据实测资料分析了三峡工程蓄水运用以来荆江河段水沙输移变化,河道冲淤变化以及典型险工段近岸坡度变化等,并在此基础上对其河岸稳定性进行了初步研究,结果表明,三峡水库蓄水运用以来,坝下游河段来沙量大幅度减少,荆江河段普遍发生冲刷,部分地段近岸河床的水下岸坡冲刷变陡,河岸稳定出现了不同程度的隐患,局部河段甚至发生了崩岸险情,已影响防洪安全与河势稳定等;建议加强荆江险工段的监测,对已发生的崩岸险情进行及时治理,对以往护岸工程的薄弱地段或可能发生崩岸险情的地段需及时加固守护;建议加强三峡工程运用后荆江河道演变与治理方面的研究.     

荆江河段崩岸机理及多尺度模拟方法

三峡工程运用后,进入荆江河段的水沙条件大幅度改变,导致近期崩岸频繁发生,影响局部河段的河势稳定及河道防洪安全。荆江段河岸组成一般为上层黏性土、下层沙土的二元结构,在近岸水流冲刷及河道水位涨落过程中受多种因素作用而发生崩塌。以往崩岸模拟考虑因素少,且相关参数难以量化确定。将河流动力学与土力学结合,提出了荆江段河岸土体物理特性与抗剪、抗冲及抗拉强度三大力学特性的量化指标,建立了上、下荆江二元结构河岸稳定性的计算方法,揭示了坡脚冲刷、潜水位变化等因素对岸坡稳定性的影响;提出了河岸崩退过程的多尺度模拟方法,将崩岸力学模型与水沙数学模型耦合,不仅能模拟河道内水沙输移及床面冲淤过程,而且还能模拟不同二元结构河岸的崩退过程。将建立的模型应用于荆江河段典型断面、长河段及局部河段的崩岸过程模拟,计算结果与实测值总体符合较好。提出的多尺度模拟方法为荆江崩岸预测提供了理论与技术基础。     

荆江段黏性河岸土体抗拉特性及其应用北大核心CSCD

对于绕轴崩塌为主的荆江二元结构河岸稳定性计算,土体抗拉特性具有重要意义。采取现场挖空方法,开展了间接测定荆江段黏性河岸土体抗拉特性的原型崩塌试验。通过现场测量得到荆江河岸绕轴崩塌时的临界悬空宽度,计算了不同含水率及干密度下土体的抗拉强度;分别计算了荆江和Fukuoka试验河岸土体的临界悬空宽度,并与实测结果进行了对比,计算值与实测值均符合较好。考虑不同河道水位下河岸土体的含水率、抗拉强度、容重等变化过程,对下荆江荆133断面稳定性进行了计算,计算结果与崩岸发生时间的实际统计一致,表明提出的土体抗拉强度及其计算方法的可靠性,为后续河岸崩塌过程的模拟提供了科学的依据。     

上荆江典型断面河床纵横向变形过程的概化模拟

针对当前三峡工程运用后坝下游河床的调整特点,将床面冲淤与河岸崩退的计算模块相结合,构建了基于断面尺度的河床纵向及横向变形的概化数学模型。以上荆江荆34断面为研究对象,采用概化模型计算了该断面2006年和2008年水文年的河床纵向与横向变形过程,计算的河床纵向冲刷量、河岸崩退总宽度及崩塌后岸坡形态等结果与实测结果吻合较好。此外还分析了考虑与不考虑床面冲淤2种情况下2006年荆34断面形态调整的计算结果,该断面河床冲刷主要集中在枯水河槽,床面冲刷下切导致河岸高度增大,最大增幅约1.9 m,且考虑河床冲淤后计算的河岸崩退总宽度比不考虑时的计算值偏大20%。表明了近岸床面冲刷下切导致滩槽高差增大,将会加剧崩岸的发生。     

黄河源区高寒草甸型二元结构河岸抗冲特性

针对高寒草甸型二元结构河岸抗冲特性,采用自主设计的原位冲刷装置在黄河源区弯曲河流典型二元结构河岸,开展0.4 m/s、1.0 m/s和1.6 m/s三种流速条件的上部根土层和下部砂土层的原位冲刷试验,分析冲刷后的剖面轮廓三维曲面特征。试验结果显示,当冲刷流速由0.4 m/s增加至1.6 m/s时,根土层、级配不良砂和级配良好砂河岸的淘刷深度增加幅度分别为19.9%、17.6%和27.2%。二元结构河岸的土体抗冲系数随冲刷时间增大呈指数函数增长,河岸抗冲能力依次为根土层>级配不良砂>级配良好砂。河岸上部的根土层,由于根系的缠绕和网结作用显著增强了土体抗冲能力,其平均抗冲系数分别是级配不良砂和级配良好砂的2.5倍和4.1倍。     

含水率对红土结构强度影响的试验研究

本文以探求含水率对红土结构强度影响为目标,对不同含水率的原状红土和重塑红土进行了直接剪切试验,比较了不同垂直压力和不同含水率条件下原状与重塑红土的应力差。实验结果显示：在小变形阶段,原状红土与重塑红土的强度大小不具有绝对的可比性,但随着变形的发展,剪切应力差逐渐增大或趋于稳定。水对红土颗粒之间的胶结作用具有较大影响,在相同压力下,低含水状态下红土的抗剪强度差大于高含水状态,而高含水状态下的红土结构性能则在剪切作用的开始阶段就已被完全发挥。此外,红土的结构强度与土体的含水状态、固结状态密切相关,表现为随着含水率的增加和固结作用的减少而降低,随着含水率的减少和固结作用的增加而升高。在实际工程应用中应充分考虑含水率和固结状态对红土结构强度的影响,以确保准确评估土体力学性质。     

非饱和黄土抗剪强度与结构强度的关系特性

分析了非饱和黄土强度的组成和结构强度的来源,通过常规三轴试验对非饱和黄土的抗剪强度和结构强度规律进行了研究.结果表明:非饱和黄土的凝聚力随初始含水率的增大逐渐减小,呈较好的指数函数关系;同一含水率下结构强度随围压的增大而增大,在同一围压下结构强度随含水率的增加而逐渐减小,呈较好的幂函数关系;结构强度与其粘聚力之间有显著的线性相关关系.     

长江中游荆江河段典型断面崩岸预警方法及应用

受三峡水库蓄水拦沙的影响,进入长江中游荆江河段的泥沙量剧减,河床持续冲刷下切,崩岸现象频发,不仅影响河势稳定,而且还增大了防洪压力。首先从水沙条件和河床边界条件方面选取10个崩岸影响因子,对其量化处理;其次基于实测数据,采用随机森林模型计算崩岸发生的可能性,并对模型进行率定和验证;最后基于DS证据理论融合崩岸可能性、临江居民区面积和堤外滩体宽度3个预警指标,划分典型断面的崩岸预警等级。研究结果表明：随机森林模型可较好地对崩岸现象进行预测,模型测试集准确率为75%;划分的预警等级与长江水利委员会水文局发布的预警信息总体相符,其中青安二圣洲荆60L断面和北门口荆98R断面预警等级较高,在2018～2020年均为Ⅰ级或Ⅱ级预警。此外还分析了各崩岸影响因子的重要性,其中护岸工程对崩岸的影响最大(重要度为16.6%),河岸坡度对崩岸的影响次之(14.4%),流量的重要度为10.2%。     

长江河岸边坡狗牙根根系力学性能研究

河岸边坡在流域生态系统中发挥着重要作用,植物根系通过发挥抗拉力学性能,提高了边坡稳定性,对河岸边坡生态稳定具有意义.然而,目前对长江河岸不同高程和排水方式下优势草本物种根系的抗拉力学特性认识不足.因此,选取优势草本物种狗牙根为研究对象,进行室内拉伸试验,分析其在不同高程和排水方式下的抗拉力学特性.结果表明:①狗牙根的抗...     

下荆江典型河段芦苇根系特性及其对二元结构河岸稳定的影响

植被根系能有效加强河岸土体的抗冲蚀能力,从而影响河岸的稳定性。针对下荆江天子一号典型崩岸河段,调查了典型植被(芦苇)的覆盖情况。通过现场取样及室内试验,分析了芦苇根系的垂向分布、根系的抗拉强度及根-土复合体的抗剪强度。基于试验结果,定量分析了芦苇根系及植株重量对上层黏土、下层中细沙的二元结构河岸绕轴崩塌及剪切崩塌的影响。研究表明:研究区域内芦苇根系分布较浅,平均直径约为0.55 mm,根系的抗拉强度多介于13.0～175.0 MPa,且随着直径的增加而减小,两者存在幂函数关系;根-土复合体的黏聚力较素土有显著的增加;随着芦苇根系的增多,河岸根-土复合体的平均抗拉强度逐渐增加,河岸土体发生绕轴及剪切崩塌的临界悬空宽度均有所增大,河岸稳定性增强;芦苇自身重量对河岸稳定性的影响不明显。     

南水北调穿黄工程黄土原位直剪试验研究

利用应变控制式直剪仪对南水北调穿黄工程南岸黄土进行了现场原位直剪试验.通过对现场试样的直剪试验,研究在不同垂直压力下土样的抗剪强度,根据一组试样的抗剪强度与垂直压力关系确定强度包线,从而求出抗剪强度参数c,ψ.同时对每个试块的剪切面进行现场密度、含水率试验,进而分析得到了该地区黄土在不同密度、含水率下的力学指标.该试验为穿黄工程以及该地区的相关工程的设计和施工提供了较为真实可靠的抗剪强度指标.     

酸雨对滑坡土体抗剪强度参数影响试验研究

以三峡库区酸雨对滑坡土体抗剪强度参数的影响为背景,阐述了国内特别是三峡库区酸雨特 性,并配置一定pH值的盐酸溶液浸泡滑坡土体模拟酸雨对土体的作用,采用室内直接剪切试验,研 究了饱和重塑滑坡体土体经历不同浸泡酸化时间的抗剪强度参数变化规律。     

单试件法确定岩石软弱结构面抗剪强度的研究

本文通过大量的野外岩石软弱结构面中型抗剪试验研究，探讨用单试件法提供抗剪强度指标的可能性以及强度指标可靠性分析的研究方法     

浅谈如何提高直剪试验的质量

直剪试验是最直接的抗剪强度的测定方法，其设备简单，操作简易。文章简述了抗剪强度值在工程中的作用，直剪试验存在的问题及提高其试验质量的办法。     

温度对边坡夹层力学性能的影响及破坏机理

为研究温度对边坡夹层力学参数的影响,以膨润土和河砂为相似材料,配制了7种不同配合比的夹层试样,采用改装了加热升温控制系统的应变直剪仪,测试含水率为10%,13%,15%的夹层试样在不同温度时的抗剪强度指标等力学参数,分析其受温度和含水率影响的变化特征及其破坏机理。研究结果表明:在温度相同时,夹层试样的黏聚力和抗剪强度随膨润土含量的减少而减小;膨润土含量较高的夹层试样,其黏聚力和抗剪强度随温度升高呈现出先急剧减小、而后缓慢减小、最后再急剧减小的变化规律,且其关系曲线随含水率的升高而逐渐趋于平缓,最后呈线性下降趋势;温度升高时,夹层试样水合力降低,引起其内部土颗粒之间的微观结构力弱化,导致其黏聚力急剧减小;当温度升高至50 ℃以上时,夹层试样内部土颗粒之间克服微观结构力而产生滑移,导致其黏聚力再次急剧减小,此时夹层试样进入临界破坏状态。因此,黏聚力是影响夹层试样破坏状态的关键因素,可将黏聚力再次急剧减小的起始点视为夹层试样破坏的关键点及其评价指标。     

双江水电站原位岩体的直剪试验及分析

根据《水利水电工程岩石试验规程》，对双江水电站的软弱结构面进行直剪试验，获得各种结构面的强度指标值，为设计提供依据。     

软弱夹层含水率对岩体抗剪强度影响机制试验研究

为研究不同含水率对含软弱夹层岩体抗剪强度特性的影响,对不同含水率的含软弱夹层岩体进行室内直剪试验研究,并预测含水率对其抗剪强度的影响.结果 表明,相同含水率状态下,含软弱夹层岩体抗剪强度随正应力水平的增加而增大;相同正应力条件下,其抗剪强度随含水率的增加而减小;含软弱夹层岩体峰值抗剪强度随含水率的变化主要通过内聚力和内...     

Q2黄土结构性试验研究

通过对河南安阳地区Q2黄土进行研究,采用人工改变原状土含水率,不同龄期内完成原状土剪切试验,定量化研究抗剪强度与含水率、龄期结构性的关系.发现黄土抗剪强度随含水率增高呈降低趋势,摩擦角随龄期延长呈先降低后增长趋势,不同龄期内不同含水率原状黄土抗剪特性不同.原状黄土和击实黄土结构性强度对含水率的敏感性表现不一,应区别对待.