基于Linear Cohesion模型的含水堆积体滑坡过程数值模拟

水通常是堆积体滑坡发生的触发因素,采用数值方法模拟堆积体滑坡时加入水的液桥力有助于提高计算结果的合理性。为了研究含水堆积体滑坡过程的各项运动特性,提出采用Linear Cohesion接触模型模拟含水湿润状态下松散堆积体滑坡的运动过程,利用离散元程序EDEM 2017建立了含水堆积体滑坡水槽数值模型,计算堆积体从失稳-滑动-堆积整个运动过程。结果表明:能量密度k是Linear Cohesion模型模拟含水堆积体滑坡的关键参数;当k<5000 J/m^3时,随着能量密度值逐渐增大,堆积体滑动过程的流动性越来越小,最大平均速度值和最大动能越大,当k≥5000 J/m^3时,含水堆积体的各项滑动特征变化不明显;较小能量密度的湿颗粒堆积体在滑动过程中结构体易发生破坏,形成的颗粒群流动性更强,滑动距离更远,扩大了滑坡灾害的影响范围。相关研究成果对今后类似的含水堆积体滑坡灾害的预测和评估有一定参考价值。     

白格滑坡-碎屑流堆积体颗粒识别与分析

受到滑坡-碎屑流灾害瞬时性及致灾性极强的影响,滑坡-碎屑流灾害往往极难直接观察研究。对其堆积体颗粒的研究是滑坡-碎屑流研究极好的切入点。为方便快捷的统计分析堆积体颗粒粒径分布,采用无人机航拍与图像识别技术相结合的方式获取堆积体粒径数据,并将PCAS软件运用于堆积体粒径识别,并提出"无人机航拍-PCAS图像识别"的粒径分析工作方法。以2018年11月3日发生的白格滑坡-碎屑流为研究案例,对滑坡-碎屑流堆积体粒度分布进行统计分析。结果显示:(1)PCAS软件能有效识别堆积体颗粒粒径;(2)堆积体中小粒径占了绝大多数,随滑坡-碎屑流运动距离增加,小粒径含量增加,且大粒径出现"双峰"现象;(3)白格滑坡斜坡堆积面密度与斜坡坡度之间存在一定关系,并推导建立了其关系的经验公式;(4)堆积体形态特征参数的变化能侧面反应滑坡-碎屑流的运动过程及运动特性。对白格滑坡-碎屑流堆积体颗粒的研究结果表明,PCAS软件应用于堆积体粒径统计分析是可靠的,能在滑坡-碎屑流研究领域发挥一定的作用。     

滑坡-碎屑流冲切铲刮效应的颗粒离散元模拟

滑坡-碎屑流运动沿程冲切铲刮作用对滑坡运动性态(如速度、体积、物质组成等)具有重要影响,如何更好的进行模拟是滑坡动力过程分析的重要技术难题。在室内滑坡-碎屑流物理模型试验的基础上,采用三维颗粒流程序(PFC3D)对滑坡-碎屑流运动过程中对松散基底物质的冲切铲刮效应进行数值模拟,重点分析滑坡方量和滑落高度、基底厚度和强度以及地形坡度等因素的影响。结果表明:随着滑坡方量与滑落高度的增大,铲刮能量增加、铲刮作用时间延长,从而增强了铲刮效应;基底厚度的减小与地形坡度的增加均会引起基底物质稳定性降低,从而在同等条件下更易于被冲切铲刮;颗粒离散元方法是滑坡运动模拟分析的一种有效手段,模拟结果对于更好的理解滑坡运动冲切铲刮效应具有重要意义。     

泥石流松散物源堆积体启动预警判据研究

松散物源堆积体为泥石流触发的重要因素,研究降雨入渗条件下松散物源堆积体的强度特征对认识泥石流启动机理具有重要意义。以北京市房山区南窖乡北安沟为例,借助于野外调查、室内直剪试验、力学分析以及数值模拟等手段,分析了松散物源堆积体在不同含水率下的强度衰减特征,获得了含水率与物源堆积体强度参数之间的相关关系,并以含水率为主控参量,分别采用极限平衡法和强度折减法建立了松散物源堆积体失稳时临界含水率模型,计算出北安沟松散物源堆积体失稳的临界含水率为28.72%。研究结果可为该区域泥石流启动辅助预警提供技术支持。     

入渗条件下颗粒堆积体稳定性试验研究

入渗条件下颗粒堆积体稳定性研究对认识滑坡、泥石流、崩塌等自然灾害的发生机理及其防治具有科学意义。为研究不同堆积条件下,入渗条件对堆积体稳定性的影响,开展斜槽试验模拟堆积体起动过程。试验结果表明,堆积体高度与颗粒粒径之比越大,堆积体结构越不稳定;入渗条件下的堆积体结构稳定性明显降低;随坡角增加,渗流强度逐渐增加。数据拟合得到无水与渗流状态下的堆积体临界稳定状态表达式,其拟合度分别为99.89%与95.97%。     

万州和平广场滑坡堆积体形成时间与堆积过程

万州和平广场滑坡堆积体是三峡库区重点治理的4大滑坡之一，该滑坡堆积体是以崩滑堆积为主、坡积与河流冲积为辅，混合成因的松散堆积体。通过堆积体物质分布高程对比、滑带土绝对年龄测定和新构造运动分析，证实堆积体形成的时间为中更新世中期（Q2^2）至中更新世晚期（Q2^3），距今约30万～20万a；经历了多序次的长江河床下切与物质堆积过程。     

梨园水电站念生垦沟堆积体变形规律研究

采用FLAC-3D软件,对念生垦沟堆积体的变形过程进行模拟和计算,计算结果表明,明渠部位开挖后堆积体处于加速滑动阶段,在雨季受降雨影响,位移速率总体增加;在及时采取工程支护措施进行综合治理后,堆积体整体滑移速率明显趋缓,处于相对稳定状态。可以得出,堆积体是一个整体滑动模式,局部伴随有堆积体的浅表层滑动,属于推移式滑坡,并有局部的前缘失稳。同时可知,模型计算结果与监测数据成果一致性较好。     

三峡库区滑坡堆积体非饱和土的土——水特征研究

滑坡堆积体在自然界广泛分布,在三峡库区尤为常见。据统计,三峡库区滑坡体多为不同类型的土石混合物所组成。研究滑坡堆积体的土—水特征对三峡库区地质灾害防治与土木工程建设具有重要价值。采用室内压力板试验仪,重点分析碎石粒径大小、碎石含量、颗粒级配、干密度以及土的塑性指数对滑坡堆积体的土—水特征曲线的影响,并基于Fredlund-Xing(FX3)模型采用SPSS软件回归分析得出简便的计算三特征参数的函数。分析表明:碎石颗粒较小、碎石含量较大两因子相比干密度较小、塑性指数较小两因子对滑坡堆积体的土—水特征曲线的影响具有相同趋势。碎石级配较好的滑坡堆积体有利于脱水,进气值一般较大。非饱和滑坡堆积体的土—水特征曲线的预测方法应用简便,具有一定实用性。     

综合工程物探技术在库岸塌滑堆积体勘察中的应用

塌滑堆积体是一种多成因、多期次的松散堆积体。地球物理勘探的目的是了解堆积体厚度及深部结构特征。综合地球物理方法可以取得堆积体的重要信息,并能对堆积体的规模及成因作出有效的评价,为治理和预防滑坡提供依据。     

一种改进的滑坡涌浪动力学模型

滑坡涌浪是库区最常见的自然灾害之一,为了对库区滑坡涌浪的灾害范围进行更加准确、高效的模拟,基于Sassa滑坡运动模型、COMCOT海啸模型及其开源有限差分程序、流体力学建立了流动性滑坡涌浪动力学模型。为了使模型能更好地反映滑坡涌浪的实际运动,模型考虑了滑坡涌浪的强烈耦合作用力、波浪破碎等因素对滑坡涌浪运动的影响,并通过龚家方滑坡涌浪案例验证了模型的有效性。模拟结果表明:①模拟得到滑坡的运动过程、堆积体形态、涌浪的产生、传播、爬坡与野外观测情况基本吻合;②由于岸边波能集聚,涌浪的岸边爬坡波高比河道内的波高更高;③爬坡波高在沿程递减的同时也存在波动,这与观测点的具体地形条件有关。由于模拟结果与野外观测情况相符,因此可将该模型应用于类流体滑坡涌浪的模拟,该模型的模拟结果可为类流体滑坡涌浪灾害防治工作提供参考依据。     

金沙江巧家巨型古滑坡发育特征及其形成条件

金沙江巧家段位于青藏高原东南缘,断裂带运动较为活跃且地震频发.根据金沙江巧家段卫星影像图、地质条件及野外调查资料,分析了巧家古滑坡的发育特征、形成条件及发生时间.研究发现:巧家边坡具备滑坡要素且在坡脚前缘处的金沙江异常弯曲,推断巧家斜坡为古滑坡;巧家古滑坡坡体岩性较为松散,滑坡堆积体长约5.5 km,宽约9.0 km,...     

堆积体作用下缓坡河道水深分布规律实验研究

滑坡、泥石流等地质灾害产生的松散土体常在河流岸边形成大型堆积体,缩窄了主河道过流宽度,压缩主河流路,对水流运动产生影响。本文通过水槽试验,研究了堆积体作用下缓坡河道水深沿程及横向分布规律。在堆积体作用下,河道水深沿程分布发生规律性变化,其具体表现为：堆积体上游段水位壅高;堆积体段水深急剧降低;堆积体下游段,在扩散作用下,水位逐渐恢复到无堆积体条件下的天然水位。堆积体附近水深沿横断面的分布相比天然情况下表现为：堆积体上游壅水最大值在堆积体侧上游,远离堆积体一岸,相对水深逐渐减小;堆积体所在断面,从堆积体侧至对岸相对水深缓慢增大。随堆积体尺度的增加,堆积体对河道水深沿程及横向分布的影响也愈加强烈。     

基于模拟退火的堆积体三维重建及力学参数研究

基于模拟退火算法,提出一种新的堆积体三维重建方法,并将其应用于堆积体的颗粒流模拟,针对整个过程自行开发堆积体三维重建程序TRSA,可实现从堆积体数字图像到三维模型的快速重建,为堆积体三维细观模型的建立拓展了思路,也为其力学行为的模拟提供了新的建模方法。最后,运用三轴压缩试验对其力学特性进行研究。研究表明,堆积体表现出典型的全应力-应变曲线特征。数值试验获取力学参数不仅简便易行,同时为堆积体力学参数的选取提供了新的途径和依据。数值模拟反映出的规律与原位试验结果相一致。     

库岸堆积体斜坡降雨过程稳定性研究

在对降雨入渗及其引发边坡失稳机制的研究基础上，基于饱和非饱和渗流数学模型，运用延伸的摩尔库伦强度理论，对某库岸堆积体斜坡进行了降雨过程的饱和非饱和渗流场计算和稳定分析．表明降雨是导致库岸堆积体滑坡的主要外动力因素之一，并得出了在采用实际可能降雨特征时，库岸堆积体的最小安全系数发生在雨后一定时间内的结论，这与实际工程情况相吻合，可更合理的解释因降雨引发的库岸堆积体滑坡问题．     

基于离散元法的偏转型滑坡运动堆积特征分析

为了进一步认识山阳偏转型滑坡的运动特征,基于离散元数值方法对滑坡运动堆积过程进行模拟分析。结果表明:滑坡体前缘各监测点的岩土体的运动空间大小、能量传递效率及受到偏转阻止作用大小的不同是前缘岩土体运动速度表现出显著差异的主要原因;滑坡体中部各监测点的岩土体作为滑坡前、后缘岩土体能量传递的主要媒介,其运动速度表现出多次加速特征;滑坡体后缘各监测点的岩土体则主要经历加速和减速2个运动阶段。根据滑坡的运动速度和水平运程可将山阳滑坡划分为高速近程滑坡,其堆积体厚度分布总体表现为沿运动方向呈先增加后减小的变化趋势。     

基于离散元的小坝滑坡演化机理研究

通过小坝滑坡现场地质勘查,在掌握该边坡基本地质条件的基础上,建立了边坡的离散元计算模型,并开展了滑坡过程的离散元数值模拟,得出该边坡滑动破坏发育过程为:坡脚前缘开挖—坡体内部应力调整—雨期雨水对坡表堆积体的弱化作用—滑坡发生。其中,坡脚开挖对滑坡发生起决定性作用,而暴雨的发生则诱发了滑坡破坏。研究成果为矿山边坡的稳定性分析评价提供了一定的参考依据。     

粗粒料力学特性的DDA数值模

采用非连续变形分析方法（DDA）研究粗粒料的力学特性。研究了二维粗粒料颗粒的随机生成方法,按照粗粒料级配曲线随机生成松散分布的颗粒,应用DDA模拟重力作用下颗粒在承模筒内的下落过程并形成相互接触的堆积体,以此建立粗粒料数值模拟试验模型。参照粗粒料室内三轴试验的加载过程,应用DDA进行粗粒料力学特性的数值模拟试验,所得应力应变曲线与三轴试验曲线基本吻合,说明DDA数值模拟应用于粗粒料力学特性的研究是可行的。文中还给出了反映颗粒相互作用的若干组构要素的分布情况。     

河流作用下堵江滑坡运动特征差异性研究

【目的】水因素在滑坡灾前变形、运动解体、堆积过程中均发挥重要作用。从水力学角度,讨论河流流水对滑坡堆积、堵塞河道、形成堰塞坝的影响有重要减灾意义。【方法】基于2018年金沙江白格滑坡基础信息,聚焦有、无河流作用下滑坡运动演化过程中滑速、能量、形态特征差异,分别考虑白格滑坡处于无河流流水、有河流流水作用两种情况,开展了其运动过程的DEM模拟、CFD-DEM耦合模拟。【结果】根据计算捕获的速度、能量、形态等滑坡运动特征,量化揭示了河流流水对堵江滑坡的具体影响。【结论】研究发现：(1)河流流水影响下,滑坡体平均速度偏小,因河流影响的滑体部分较少,河流流速变化对滑坡体运动的影响较小且无明显规律;(2)动能和应变能在滑坡高速运动阶段受河流影响更明显,重力势能及能量损失在滑坡堆积阶段受河流影响更为明显,较无河流作用对白格滑坡应变能的影响最大,为1.80%。(3)河流对滑坡体形态特征的影响主要体现为最终纵向堆积长度的变化,滑坡计算启动后70 s,不受河流流水影响时,滑体纵向长度稳定在1.7 km,考虑河流流水影响下稳定在1.5 km,考虑河流影响下的模拟结果与实际情况较为吻合。     

H-M黏结接触模型在某大型岩质滑坡预测中的应用

为了探究大型岩质滑坡在运动过程中的各项特性,提出采用Hertz-Mindlin黏结接触模型模拟岩石颗粒间的相互作用,并将其用于预测某大型岩质滑坡的滑动过程,结果表明:根据滑坡运动速度分布规律,可将岩质滑坡运动过程划分为坡体失稳、加速滑动和减速堆积3个阶段;在边坡失稳阶段,滑坡体整体运动速度小,局部岩体发生坍塌掉落,这是发生大规模滑坡的前兆,应引起重视;滑坡体前部和中部运动速度大,最终堆积到河谷内,而后部坡体滑动受阻,大部分岩体堆积在上部峡谷内部,是发生二次滑坡和泥石流的物源;随着滑坡的运动,岩体结构破坏逐渐增加,岩体贯穿性裂缝出现在失稳阶段。根据滑坡的堆积特征,发现小岩块位于上游,大岩块位于下游,滑坡体往下游运动的距离更远,说明滑坡对下游影响更大。根据以上计算成果,认为将Hertz-Mindlin黏结接触模型用于岩质滑坡的模拟预测是合理的。     

岩屑组成对高位滑坡-碎屑流运动特性影响离散元模拟研究

采用三维颗粒离散元模拟方法,对4种由不同粒径碎屑颗粒组成的岩屑滑坡运动过程进行全程数值模拟,研究了碎屑粒径组成对于岩石碎屑滑坡的运动特性影响。结果表明:碎屑颗粒粒径组成对岩石碎屑滑坡的运动总时间和达到速度最大值的时刻没有影响;物源碎屑粒径的组成对滑坡运动速度、破坏力和滑动距离影响大。粒径组成越不均匀,滑坡运动速度和破坏力越大,滑动距离也越远;碎屑流物源前缘部分是滑坡-碎屑流灾害影响范围大小的控制性因素。成果可为岩石碎屑滑坡灾害的预测和评估提供参考。