汶川地震区特大泥石流工程防治新技术探索

汶川地震在龙门山地区激发了大量的崩塌、滑坡,为泥石流的形成提供了丰富的松散固体物源,震后4年里泥石流非常活跃,暴发了数次特大规模泥石流.初步分析了2个典型泥石流防治工程失败的原因,发现对防治工程本身而言,主要因素在于目前大量采用的浆砌石结构抗冲击破坏能力弱.为了抵御特大泥石流的冲击破坏,初步提出了钢筋混凝土框架+浆砌石坝体式泥石流拦砂坝、预制钢筋混凝土箱体组装式拦砂坝的新型泥石流拦挡结构,以及复式断面泥石流排导槽、预制钢筋混凝土箱体组装式排导槽的新型泥石流排导结构,这些新结构可望在不大幅度增加工程投资的情况下,提高泥石流防治工程抗冲击破坏能力,缩短工程建设周期,保护流域生态环境,充分利用沟内现存材料.这些方法及其组合可望对特大泥石流进行有效的调控.     

钢管混凝土格栅坝抗冲击性能试验及参数分析

为有效减轻泥石流大块石冲击造成的灾害,提出一种钢管混凝土格栅坝.通过固体冲击试验研究该结构的冲击动力响应,总结了结构的响应模式.同时对试验过程进行数值模拟,模拟结果与试验吻合较好.最后利用数值模拟方法对结构进行参数分析,研究桩管套箍系数、撑管径厚比和桩-撑刚度比对结构动力响应的影响.结果表明:结构的典型响应模式可以概括为构件轻微损伤、构件弯曲破坏、连接节点破坏;桩管受冲击时结构能发挥良好的整体耗能作用,而撑管受冲击时结构整体耗能作用不明显;桩管套箍系数、撑管径厚比和桩-撑刚度比对结构动力响应的影响受桩管和撑管外径、壁厚等单因素变化的制约.钢管混凝土格栅坝具有良好的抗冲击性能.     

尾矿库坝坡的综合加固方法

尾矿库的安全是矿山企业生存的必备基础条件,尾矿库扩容时,坝体安全储备不足且不具备简易加固条件时,可采用综合方法对坝体加固。破坏尾矿库的5类原因中,坝体破坏位列第3位。某尾矿库副坝(含初期坝副坝和副坝内的堆积坝)因征地困难,无贴坡加固条件,因此采用"库内高压旋喷桩+坝脚挡土墙+钢管桩+碎石土反压"的方法加固尾矿库坝坡。该法加固后近3年时间,尾矿库已堆至设计扩容堆积标高,副坝稳定。     

碎石填芯钢管桩加固液化土的土压力分析

为了研究碎石填芯钢管桩加固液化土地基的效果,制备碎石桩、钢管桩、碎石钢管复合桩及碎石填芯桩加固液化土四种模型,通过振动台试验,分析四种模型在振动过程中不同埋深处的超静孔隙水压力和土压力时程曲线,研究不同加固模型在不同埋深处超静孔隙水压力、土压力变化规律,得出碎石桩排水效果最为明显,在加固模型中起到排水通道、消散孔隙水压力的作用;钢管桩加固土体抑制土压力突变,提高地基土的整体强度;碎石桩与钢管桩复合加固不仅有效的抵抗土体液化、而且提高复合地基承载能力;碎石填芯钢管桩一桩起到两桩作用,除了起到降低孔隙水压力作用,还从土压力变化,说明增强复合地基土体的整体强度,提高地基的水平承载能力.     

震后泥石流沟内滑坡堰塞坝的侵蚀特征分析——以银洞子堰塞坝为例

强烈地震后的沟内滑坡堰塞坝是泥石流地质灾害的重要物质来源,由于季节性降雨的间歇性和沟道地形的特殊性,泥石流沟内滑坡堰塞坝的侵蚀破坏过程与堵河型滑坡堰塞坝有明显区别,本文以银洞子滑坡堰塞坝为例,对此类堰塞坝的侵蚀破坏特征进行了研究。通过多年的现场地质调查和理论分析,主要得出以下结果:1)银洞子堰塞坝受到的侵蚀效应包括降雨导致的坡面汇流冲刷,溃口水流或泥石流的下切侵蚀、侧向侵蚀和溯源陡坎侵蚀;2)横向巨大高差导致该堰塞坝漫顶溃决时的初始溃口位于坝体侧面,水流或泥石流对溃口边坡的侧向侵蚀过程为单向侵蚀,在这种侧向侵蚀和下切侵蚀共同作用下,堰塞坝的溃口边坡越来越高,堰塞坝的稳定性降低;3)银洞子沟上、下游土体强度不同导致堰塞坝的坡面侵蚀效果不同,下游一侧坝体强度较弱,坡面汇流冲刷导致堰塞坝表面被两道大型拉槽分割,堰塞坝的整体性受到影响;4)银洞子堰塞坝特殊的物质结构导致溯源侵蚀陡坎向上游的发展速度缓慢,堰塞坝的侵蚀过程不一致。在多种侵蚀效应的共同作用下,银洞子沟滑坡堰塞坝下游部分的溃口边坡高度大、完整性差,很可能失稳形成二次滑坡,将导致大量松散物质进入新形成的沟道内,从而为泥石流活动提供物源储备。     

晋宁磷矿排土场及露天采空区地质灾害的治理

排土场、露天采空区存在塌方、滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害,一旦发生地质灾害对附近农田、村庄、和林区造成损毁和掩埋.露天采空区裸露的岩层,存在氟、磷、砷等元素,经雨水侵蚀、冲刷、溶解,对水体造成污染.采用工程、生物措施相结合,选取合理的采矿技术参数,控制露天采空区滑坡、塌方;修建拦砂坝、截、排水沟对采空区汇水进行疏浚,减少泥石流;对采空区边坡复土植被,减轻扬尘,水土流失等措施以达到对采空区地质灾害的治理目的.     

考虑混凝土损伤的格栅式泥石流拦挡坝动力响应分析

为了克服传统分析方法将泥石流拦挡结构视为完全弹性体的不足,引入混凝土塑性损伤本构模型.运用通用有限元软件ABAQUS,基于显示动力学,对某泥石流格栅式拦挡结构的不同设计方案,在不同冲击荷载作用下的位移响应及损伤破坏进行了对比分析.结果表明:拦挡结构与周围基岩山体连接部位的损伤破坏较为严重,构成整个拦挡结构的桩体的损伤破坏主要发生在下部,并逐渐向上扩展.前排迎泥石流冲击作用的桩截面设计为弧形可相对改善其对泥石流的抵抗能力.前后排桩采用人字梁进行连接时可提高结构的整体性,增强其抵抗泥石流冲击破坏的能力.巨石的冲击作用引起结构位移反应的增大,对直接遭受冲击作用的桩影响较大,同时对其邻桩及边桩产生影响.     

冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链发展过程机理与模拟技术研究构想（特约稿）

青藏高原区域滑坡-泥石流-堰塞湖灾害频繁发生,灾害损失巨大,与之相关的科学研究一直是国内外研究的热点和难点。我国在堰塞湖减灾领域已经积累了丰富的实践经验,但是冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害演化过程非常复杂,涉及众多的物理力学机制和学科理论,复杂气象条件下冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖的动力形成机制、溃决冲刷及洪水演进灾害链的全过程演化分析与数值模拟方面尚需进一步研究。揭示冰碛土滑坡-泥石流-堰塞坝的链生放大机制和冰碛土堰塞湖溃决演进的动力灾变机理是实现冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害有效防控的关键,结合国内外冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖形成与溃决的相关研究现状,提出了冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害需要关注的几个重要研究方面：(1) 复杂气象条件下冰碛土力学性能演化;(2) 冰碛土滑坡-泥石流动力灾变过程与运移模型;(3) 冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖形成机理与仿真模拟;(4) 冰碛土堰塞坝冲刷溃决机理与流道拓展过程;(5) 下游河道水沙互馈作用机制与洪水演进模拟。并开展了大量前期探索和研究工作,初步揭示了冰碛土滑坡-泥石流运移与多期堵江机制,构建了能考虑水流侵蚀与溃口边坡间歇性崩塌的堰塞坝溃决演化模型,并探讨了冰碛土-滑坡-泥石流-堰塞坝灾害链演化过程模拟方法。研究结果为进一步弄清冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害链过程的复杂动力学机制、构建灾害链过程的控制性理论模型、开发全过程数值模拟系统奠定了基础,以期为冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害链的成灾机理分析提供理论依据及为非工程避险与应急处置决策提供技术支撑。     

帷幕灌浆在砂卵石坝基防渗加固中的应用与研究

衢州市在狮子口水库除险加固和峡里湖电站拦河堰坝加固改造等工程具有级配不良,大粒径组较多、细粒径组较少、透水性强的特点.通过对坝基存在砂卵石层的老坝防渗加固处理措施的探讨,对帷幕灌浆在砂卵石坝基防渗加固处理的应用进行了总结,建议采用帷幕灌浆解决坝基砂卵石层的渗漏,帷幕灌浆造价低、速度快、对坝体结构影响小、与坝基基岩灌浆容易结合,对水库除险加固效果明显,值得推广和采用.     

逆作微型钢管桩复合地基承载变形特性及应用

采用粉喷桩加固的某软土地层上的 6 层住宅楼,由于沉降较大,出现较多裂缝而拆除重建,根据现场具体施工条件,决定采用逆作微型钢管桩对既有地基进行加固。为了分析钢管桩复合地基与粉喷桩复合地基的加固特性异同,地基土采用摩尔 - 库伦模型,桩采用弹性模型,计算两种复合地基。计算结果表明,粉喷桩复合地基压缩主要发生在加固区域的上部,粉喷桩不能有效将荷载传递到桩端,粉喷桩复合地基承载变形特性接近于天然地基。微型钢管桩复合地基压缩区域可达桩端下一倍桩长以下,钢管桩能有效将荷载传递到桩端,微型钢管桩复合地基承载变形特性接近桩基础。采用逆作微型钢管桩加固地基,解决了噪音、挤土问题,并保证了施工安全,经逆作钢管桩加固的住宅楼沉降很小。     

薄壁锥端注浆微型钢管桩抗拔承载特性的现场试验

为解决新时期电网“绿色建设”的需求,研发并应用新型环保型基础是电网建设中的首要任务之一。本文提出一种改进的薄壁锥端注浆微型钢管桩,通过现场试验,研究该类钢管桩的抗拔承载特性。 以双楼～交河入东光北变220kV线路工程为工程背景,设计出?159 mm和?203 mm两种桩径、5 m和8 m两种埋深、注浆与不注浆两种条件,共18根钢管桩,开展了18组试验桩的现场抗拔承载特性试验,对比分析了注浆作用对不同型号抗拔桩荷载位移曲线、抗拔承载力以及桩周土体破坏模式的影响;基于现场试验获取的桩土界面的破坏机制,建立桩土体系的有限元模型,对钢管桩上拔变形破坏过程进行数值模拟分析,重点佐证了现场试验中得出的桩土界面破坏模式;通过测试注浆前后桩周土体的抗剪强度参数和微观结构,分析了注浆作用对桩周土体影响的宏微观机制。 试验分析表明：① 注浆前后钢管桩荷载位移曲线由陡降型转变为缓变型,塑性变形特性增强;②注浆前后钢管桩抗拔承载力提高59%?148%,提高幅度与其长细比呈负相关;③未注浆钢管桩发生破坏时,地表土体鲜见裂缝,桩体近乎被抽出,注浆钢管桩破坏时地表土体出现径向与环向裂缝;④注浆过程中的浆液向土体空隙中不断渗透,充填了大量空隙,从而加固了桩周土体,最终在钢管桩周围形成水泥固结体,其与桩周土体之间形成剪切面,这一结论同时也得到数值模拟结果的佐证。 注浆作用对钢管桩抗拔承载力的影响机制主要体现在有效剪切面积的加大和桩周土体侧摩阻力的提高两个方面。工程应用表明,该桩型具有施工周期快、承载力高、对周围环境破坏小的优点,在双楼～交河入东光北变220 kV线路工程中应用效果良好。     

桩坝结构的计算分析

利用力学原理,对不同工况下桩坝的受力特征进行了计算分析和对比.结果表明,当桩的净距太小时,隙流冲刷与主流冲刷会独立进行,且前者远弱于后者,使桩体遭受巨大的水、土压力,桩的埋深以及长度被迫增加,致使结构设计困难、安全度降低.     

冲刷环境下跨海桥梁海陆地震动作用易损性对比研究

现有跨海桥梁抗震分析时仍选用陆地地震动而忽略了海底与陆地地震动间的差异,且处于海洋环境中的桥梁下部结构在长时间流水冲刷下桩周土体流失进而导致结构稳定性降低。本文以某跨海大桥引桥段为例,利用ABAQUS建立有限元计算模型,考虑桩土作用和动水压力等因素影响,采用概率地震需求分析方法对不同冲刷环境下陆地和海底地震动作用下的桥墩、支座进行易损性分析。通过绘制桥墩、支座超越概率易损性曲线和超越概率增幅柱状图研究桥梁关键构件在海、陆地震动和不同冲刷深度下的损伤发展规律。研究结果表明：海底地震动下桥墩对比陆地地震动作用下更易损坏,且随着土体局部冲刷深度增加,桥墩破坏概率持续提高;冲刷深度对桥墩纵桥向破坏超越概率影响更为明显,同等强度地震动激励下,桥墩纵桥向破坏超越概率高于横桥向。支座较桥墩在相同工况作用下更易发生破坏,海底地震动作用下其破坏超越概率增幅普遍高于陆地地震动;随着冲刷深度增加,支座破坏超越概率逐渐提高,且随着地震动强度的增加,相较于陆地地震动,海底地震动作用下支座破坏超越概率受冲刷深度的影响更加明显。     

复杂地基上高拱坝坝肩稳定破坏试验研究

大岗山水电站是大渡河干流近期开发的大型水电工程之一,工程主要开发任务是发电,兼有拦沙、防洪、蓄能作用。其坝址区地质构造复杂,两岸坝肩岩脉、断层比较发育,构造型式以小断层、沿岩脉发育的挤压破碎带和节理裂隙为特征。针对大岗山拱坝复杂地质构造特点,采用三维地质力学模型试验中的综合法进行坝肩稳定问题研究,通过超载与降强相结合的地质力学模型破坏试验,研究了拱坝坝肩的变形特性,得到坝肩、坝基失稳的破坏过程和破坏形态,确定坝肩综合稳定安全度为5.0～5.6。     

鱼脊型泥石流水石分离结构强度计算方法

泥石流中大量存在的粗颗粒增强了泥石流的破坏力,对粗颗粒进行调控可以有效减小泥石流的危害。现有对粗颗粒具有调控作用的主要为各种透水型拦挡坝,大量的工程实践表明现有这些水石分离结构均存在一个普遍问题,即结构开口容易被分离的石块淤积和堵塞,从而使结构的水石分离功能不能持续发挥。一种新型的鱼脊型水石分离结构能有效解决这一问题,但是在将该结构应用于泥石流减灾实践前,我们必须确定结构的强度计算方法。通过理论分析发现：结构中引流坝的计算方法与传统重力拦砂坝类似,且泥石流荷载主要作用于水石分离格栅的肋梁上,通过简化肋梁的计算模型,将肋梁与脊梁连接处简化成铰结点,肋梁与基础之间的约束简化成铰支座,主要考虑泥石流重力、泥石流中石块冲击力以及泥石流体动压力三种荷载的作用,据此计算出三种荷载作用下肋梁任意截面的内力,最终建立肋梁强度的验算公式,以此作为工程设计中选取水石分离格栅合理截面型式和尺寸的依据。     

纵向增强体土石坝新坝型及其安全运行性能分析

在总结大量水库大坝加固实践的基础上提出一种新坝型—纵向增强体土石坝,即以常规土石坝为依托,在其内部"插入"集防渗与受力为一体的刚性结构体(纵向增强体)。增强体既起到防渗体系作用,又起到结构体作用,力求克服传统土石坝(如均质坝、土质心斜墙坝等)在漫顶、渗漏、裂缝等原发性病险,以及滑坡、变形、白蚁等次生性灾害,特别针对传统土石坝存在的洪水漫顶溃坝、损毁、失效等灾难提出了尽可能的解决方案。从理论上简要分析了纵向增强体土石坝相对于常规土石坝抵御洪水漫顶破坏的安全程度,初步阐述这一新坝型安全运行的机理,分析洪水漫顶造成下游堆石料被冲刷流失,形成坝体冲坑等水力学过程,冲坑的逐步形成将恶化增强体的受力条件,最终导致增强体上游侧受力而下游侧临空的受力状态,从而影响到整个坝体是否溃决。计算表明,增强体作为刚性结构体延缓了坝体的溃决,并为工程抢险和下游群众转移争取到足够的时间。纵向增强体土石坝在工程建设投资与工期、施工工艺与材料选取方面均有一定优势,对今后建坝或对已建成土石坝的除险加固有着十分重要的意义和广阔的应用前景。     

柱锤冲扩桩法地基加固机理与施工工艺

柱锤冲扩桩法是一种新型地基处理方法,其应用领域正在逐步扩大。通过对柱锤冲扩桩法冲击荷载的作用、冲孔的侧向挤密作用、孔内强力夯实的作用、填料冲扩的二次挤密效应和桩身填料的物理化学作用等加固地基机理的深入分析,证明该技术方法对软弱地基土加固效果显著,具有推广应用价值。柱锤冲扩桩法可采用冲击、跟管和螺旋钻进等方法进行成孔作业,并应根据成孔方法及采用的施工机具确定填料成桩方法,满足夯填设计要求。     

基于ANSYS的拱坝坝肩及坝基整体稳定分析

结合拱坝坝肩与坝基的地形、地质特征以及软弱结构面分布状况,通过ANSYS软件建立拱坝天然地基条件下的三维数值模型,并进行超载法计算,分析坝体变形与应变特征、坝肩和断层的变位分布特征、坝肩的破坏形态和过程,得到整体稳定超载安全系数,评价拱坝的安全度,为工程设计、施工和加固处理提供依据.     

灰砂桩复合地基工作性状及抗震性能

对灰砂桩复合地基和掺入水泥的灰砂桩复合地基分别作了现场荷载试验和室内模型试验 .根据试验结果分析灰砂桩复合地基工作性状、破坏模式及加固效果 .提出了灰砂桩复合地基计算方法 ,掺入水泥的灰砂桩能较好地改善灰砂桩复合地基工作性状 .灰砂桩复合地基增强地基的抗震性能     

刚性桩复合地基承载及变形特性试验研究

通过现场试验 ,测出了刚性桩复合地基各土层的变形、桩体的上下刺入量、桩身轴力、侧摩阻力 ,并由此得到桩土荷载分担比、应力比 .试验表明 :垫层起到了使桩土共同参与工作的作用 ,使土能够较充分发挥其承载能力 ;单桩复合地基中加固层压缩是产生沉降的主要原因 ,下卧层的压缩量很小 ,垫层压缩量占沉降的比例随荷载而变化 ;单桩复合地基首先是桩周土承担较大荷载 ,使其从局部剪切破坏开始 ,逐步向整体剪切破坏发展 ,而后随着桩承担荷载的加大 ,桩承载力达到极限而破坏 ,进而复合地基发生破坏