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软着陆足垫与模拟月壤界面特性研究

岩土力学 2013年第4期34卷 1058-1062页

作者：钟世英黄根清戚顺超凌道盛杨建中浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室杭州310058 深圳市工勘岩土工程有限公司广东深圳5180262 北京空间飞行器总体设计部北京100094

软着陆机构与模拟月壤滑移性能是影响月球探测器月面软着陆稳定性的重要因素。针对缓冲机构所用足垫材料-硬铝,通过直剪仪开展界面直剪试验,研究不同法向应力和剪切速率下不同相对密度模拟月壤和光滑铝板间的接触面变形、强度特性。试... 详细信息

软着陆机构与模拟月壤滑移性能是影响月球探测器月面软着陆稳定性的重要因素。针对缓冲机构所用足垫材料-硬铝,通过直剪仪开展界面直剪试验,研究不同法向应力和剪切速率下不同相对密度模拟月壤和光滑铝板间的接触面变形、强度特性。试验结果表明,稍密时接触面无明显剪应力峰值,近理想弹塑性变形;密实条件下接触面破坏时呈现应变软化现象;法向压力增加接触面强度增加,接触面强度随剪切速率增加而降低,接触面摩擦角取26.8°～31.4°之间。

关键词：摩擦系数足垫滑移特性摩擦角剪切速率相对密度

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基于临界稳定状态的边坡稳定分析

基于临界稳定状态的边坡稳定分析

作者：戚顺超浙江大学

学位级别：硕士

频繁发生的滑坡灾害不但威胁着人类的生命财产安全,还给大量的基础设施建设和其他人类活动制造巨大的麻烦。采用有效的方法对边坡稳定性进行分析并合理评价其稳定性对滑坡的预测预报、治理和降低滑坡灾害有重要意义,本文对此作了如下几... 详细信息

频繁发生的滑坡灾害不但威胁着人类的生命财产安全,还给大量的基础设施建设和其他人类活动制造巨大的麻烦。采用有效的方法对边坡稳定性进行分析并合理评价其稳定性对滑坡的预测预报、治理和降低滑坡灾害有重要意义,本文对此作了如下几方面的研究工作：(1)采用Morgenstern-Price法计算分析了强度储备安全系数随着力学参数或者外界条件(外荷载或水环境等)的改变而变化的规律,从理论上证明了强度储备安全系数等于1的物理意义,提出了临界稳定状态和临界稳定状态线(面)的概念,并对基于临界稳定状态评价边坡稳定性的方法进行了初步探讨。(2)通过侧向剪力系数和侧向剪力分布函数对条间力进行假定,提出所有条柱满足3个力的平衡、滑坡体满足3个力矩平衡的三维边坡极限平衡分析法,可看作是二维Morgenstern-Price法的三维扩展。从条间剪力增量与法向力的增量关系出发,推导出了各个未知量的表达式,利用滑体力的平衡条件和边界条件分别得到条柱各行和各列的安全系数,再利用滑体整体力矩平衡条件确定侧向剪力系数。该法考虑了所有条间剪力对安全系数的影响,采用直接迭代法求解,大大提高计算效率。采用算例验证了提出方法和相应程序的正确性及其处理复杂边坡(含软弱夹层的非对称滑动面)的能力。(3)采用建议的临界稳定状态法、提出的三维极限平衡法及它们的结合对成都市固体废弃物卫生处置场二期工程垃圾堆体边坡的稳定性进行了全面的分析。说明了临界稳定状态法的优越性,进一步证明了提出的三维极限平衡法处理复杂实际工程边坡问题的能力。也为工程的设计、施工、运行和管理提供了有价值的参考。

关键词：边坡工程强度储备安全系数临界稳定状态三维边坡稳定分析极限平衡法

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膨胀土滑坡和工程边坡新型防治技术研究

岩土工程学报 2022年第7期44卷 1281-1294页

作者：徐永福程岩肖杰林宇亮戚顺超四川大学中南大学长沙理工大学上海交通大学土木工程系

国家重点研发计划项目“膨胀土滑坡和工程边坡新型防治技术研究（2019YFC1509800）”基于蒙脱石表面的分形模型，根据等温吸附理论，揭示膨胀土的水力作用机理，建立了膨胀变形理论和广义有效应力理论，提出了裂隙性膨胀土的剪切强度理... 详细信息

国家重点研发计划项目“膨胀土滑坡和工程边坡新型防治技术研究（2019YFC1509800）”基于蒙脱石表面的分形模型，根据等温吸附理论，揭示膨胀土的水力作用机理，建立了膨胀变形理论和广义有效应力理论，提出了裂隙性膨胀土的剪切强度理论；根据膨胀土边坡失稳特征，将膨胀土边坡失稳滑动分为浅层裂隙控制滑坡和深层结构面控制滑坡，针对两种膨胀土滑坡类型，提出了膨胀土边坡安全性评价方法；将膨胀土边坡防治技术分为三类：分“隔”技术、支“挡”技术和加“固”技术（简称“隔”、“挡”、“固”）。分“隔”技术包括非膨胀性黏土盖层、土工编织袋、加筋反包和防排水结构层，支“挡”技术主要为各类挡土墙，如桩板墙、土工编织袋挡墙等，加“固”技术主要包括抗滑桩、锚杆等；提出了土工编织袋、加筋反包和桩板墙防治技术的标准化设计方法，完成了土工编织袋、加筋反包、防排水结构层和桩板墙的应用示范工程，采用现场全自动实时监测技术，验证了膨胀土边坡防护效果。

关键词：膨胀土工程边坡滑坡防治标准化

基于点云数据的地下洞室掘进过程浅表结构面自动识别

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工程地质学报 2021年

作者：张溥文肖培伟戚顺超李海波周家文杨兴国四川大学水利水电学院四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室

在隧洞开挖过程中，对掌子面结构面的快速识别将大大提高掘进过程中超前地质预报的精度。本文提出一种基于点云数据的掌子面结构面智能化自动识别的方法。结合三维激光扫描和后视定向配准技术获取隧洞掘进过程中掌子面高密度点云的空...

在隧洞开挖过程中，对掌子面结构面的快速识别将大大提高掘进过程中超前地质预报的精度。本文提出一种基于点云数据的掌子面结构面智能化自动识别的方法。结合三维激光扫描和后视定向配准技术获取隧洞掘进过程中掌子面高密度点云的空间坐标，利用点云生成Delaunay三角网族作为描述和解析结构面的基础几何数据。结构面自动识别分初识和精识两步。首先，采用基于轮廓系数（Silhouette Coefficient）的K均值聚类法实现三角片族自动分组，确定最优聚类组数和结构面优势产状；其次，对聚类结果进行二次解析处理，对过渡、边界区和爆破损伤区进行检测，自动离析出所有结构面及其产状。将该方法应用于某隧洞掘进过程中的掌子面结构面识别，得到的结果与现场实测结果大致相符，但更为全面，表明了本文提出方法的有效性和优越性。

关键词：

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纵向增强体新型土石坝稳定性研究

水资源与水工程学报 2019年第6期30卷 164-171页

作者：侯奇东梁军李海波戚顺超四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065 四川省水利厅四川成都610016 四川大学水利水电学院四川成都610065

纵向增强体土石坝具有成本低、施工效率高等优点,尤其适用于病险老坝的整治与改建,或缺少合格黏土心墙料地区新建的中小型坝。但因缺乏设计经验和可借鉴的先例,新坝型在渗流稳定、增强体心墙受力变形、坝坡稳定等方面亟待深入探讨。方... 详细信息

纵向增强体土石坝具有成本低、施工效率高等优点,尤其适用于病险老坝的整治与改建,或缺少合格黏土心墙料地区新建的中小型坝。但因缺乏设计经验和可借鉴的先例,新坝型在渗流稳定、增强体心墙受力变形、坝坡稳定等方面亟待深入探讨。方田坝水库是国内首例采用纵向增强体土石坝的工程,基于其建立模型,采用有限单元法和有限差分法对其稳定性进行了分析,同时讨论了坝坡坡比的可优化性。研究结果表明:新坝型防渗性能较好;混凝土心墙受力以压应力为主,出现整体性破坏的可能性较小;理论上坝坡坡比有可优化的空间,但仍需要经过工程实践的进一步检验。若坝高较小、坝坡坡比合理且保证施工质量,纵向增强体土石坝稳定性较好。

关键词：土石坝纵向增强体混凝土心墙稳定性分析坝坡优化

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含膨胀土软弱夹层开挖工程边坡变形破坏分析

山西水利 2023年第12期39卷 36-44,47页

作者：姚舒智戚顺超四川大学水利水电学院四川成都610065

膨胀土显著的湿涨干缩特征,使降雨诱发的浅层滑坡在膨胀土地区极其常见,给重大工程造成严重的经济损失,治理难度较高。受缓倾角长大软弱结构面、膨胀土夹层控制的深层滑坡在膨胀土地区占有相当的比重,浅层滑坡形成机制尚待深入研究。文... 详细信息

膨胀土显著的湿涨干缩特征,使降雨诱发的浅层滑坡在膨胀土地区极其常见,给重大工程造成严重的经济损失,治理难度较高。受缓倾角长大软弱结构面、膨胀土夹层控制的深层滑坡在膨胀土地区占有相当的比重,浅层滑坡形成机制尚待深入研究。文章首先建立了含有水平膨胀土软弱夹层的边坡开挖数值分析模型,采用水力全耦合的计算方法,重点模拟分析了分级开挖过程中残留坡体内应力变形场的分布和演化规律。基于引入的膨胀软化实用模型,对比分析了考虑和不考虑膨胀软化作用两种情况下膨胀土夹层内土体破坏情况。结果表明:开挖后残留坡体内竖向位移在总位移中占有很大比例,其主要由夹层土体膨胀所致。膨胀软化作用对夹层内土体破坏有重要的影响,土体发生初始破坏的位置并非在剪应力峰值处。过度减缓开挖坡角,卸荷导致的膨胀软化作用将显著增加,夹层内土体破坏可能性不减反增。通过敏感性分析显示含软弱夹层的膨胀土存在最优开挖坡角。

关键词：膨胀土膨胀软化膨胀土夹层边坡开挖深层滑坡

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某混凝土面板堆石坝施工期变形特性分析

山西水利 2024年第6期40卷 28-31,35页

作者：曾昭高戚顺超中国水利水电第七工程局有限公司四川成都610065 四川大学水利水电学院四川成都610065

面板堆石坝具有地形适应力强、可利用当地材料筑坝、经济性好等特点,堆石体作为坝体重要组成部分,其变形对坝体结构稳定、面板防裂等具有较大影响。文章以某混凝土面板堆石坝为实例,建立三维有限元计算模型,采用有限元数值计算方法,对... 详细信息

面板堆石坝具有地形适应力强、可利用当地材料筑坝、经济性好等特点,堆石体作为坝体重要组成部分,其变形对坝体结构稳定、面板防裂等具有较大影响。文章以某混凝土面板堆石坝为实例,建立三维有限元计算模型,采用有限元数值计算方法,对该堆石坝施工期变形特性进行模拟分析。结果表明:当填筑完成后,最大沉降值约为1.8m,出现在Ⅱ-1分期填筑的分界面;顺河向和横向位移均呈现出一定的对称性;受到地形的不对称影响,靠近较陡峭的左岸的堆石体变形更大。

关键词：混凝土面板堆石坝三维限元模型变形特性

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抽水蓄能电站中转料场三维渗流模拟研究

吉林水利 2024年第11期 1-8页

作者：王璟玉陈明陈辉弛陈蓬旭戚顺超中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州310030 四川大学水利水电学院四川成都610065

抽水蓄能电站的建设对提高能源利用效率发挥了关键作用,分析其中转料场的渗流变化对预判工程风险和确保工程安全具有重大意义。为此,以浙江某抽水蓄能电站下库弃渣场为例,依据场区现场的地质调查建立真实可靠的地质模型,采用三维有限元... 详细信息

抽水蓄能电站的建设对提高能源利用效率发挥了关键作用,分析其中转料场的渗流变化对预判工程风险和确保工程安全具有重大意义。为此,以浙江某抽水蓄能电站下库弃渣场为例,依据场区现场的地质调查建立真实可靠的地质模型,采用三维有限元法进行数值模拟,分析暴雨频率、渣场渗透系数和土层厚度等因素对弃渣场渗流分布的影响。结果表明:在不同暴雨频率中,相同降雨历时条件下的地下水出露高程变化幅度稳定;随着暴雨强度的增加,地下水位埋深的变化幅度和孔隙水压力变化幅度逐渐增大,从而增加失稳风险;渣场中的局部饱和区域分布复杂,土层较薄且渗透系数较大的区域更易形成局部饱和。研究成果为类似弃渣场的整体安全和风险评估提供了参考。

关键词：三维有限元法渗流计算工程地质抽水蓄能电站

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水动力型滑坡形成运动机理与防控减灾技术

工程地质学报 2019年第5期27卷 1131-1145页

作者：周家文陈明亮李海波徐奴文肖明砾杨兴国孙海龙戚顺超四川大学水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室

水动力型滑坡是指在冰川融雪、降雨、水位变动、地表径流及地下水活动等水动力因素驱动下而发生的斜坡岩土体失稳灾害。西南地区是水动力型滑坡尤其是库区滑坡的高发区,其失稳破坏直接威胁到人类的生命财产和基础设施的安全,且有可能造... 详细信息

水动力型滑坡是指在冰川融雪、降雨、水位变动、地表径流及地下水活动等水动力因素驱动下而发生的斜坡岩土体失稳灾害。西南地区是水动力型滑坡尤其是库区滑坡的高发区,其失稳破坏直接威胁到人类的生命财产和基础设施的安全,且有可能造成深远的次生灾害,提升水动力型滑坡灾害的监测预警、综合防控与应急处置水平极为迫切。水动力型滑坡易发于松散堆积层、破碎岩体、软岩以及含有软弱夹层的斜坡等地层,地质环境、水文活动以及人类活动干扰等因素的长期作用在水动力型滑坡的孕育过程中起着关键作用。斜坡在各种不利因素的持续交替作用下,逐渐产生变形破坏,稳定性不断降低并趋于极限失稳状态,最终在短期水文条件的改变下而导致整体失稳破坏。斜坡失稳后的滑坡动力过程非常复杂,尤其是特大型高位滑坡,在运动过程中可能会产生强烈的冲击破碎和沿程侵蚀铲刮现象,导致滑坡运动性态的改变和堆积方量的增大,水的存在会加剧滑坡沿程侵蚀铲刮作用以及导致运动性态向流态化转变而造成更远的运动距离和更广的致灾范围。水动力型滑坡是一个复杂的系统性问题,不同地质结构和水动力条件的滑坡变形破坏过程存在很大差异,远距离非接触式滑坡早期识别与监测技术以及基于人工智能和大数据且具备自主学习的滑坡预报预警方法是未来重要发展方向。水动力型滑坡防治涉及到工程建设、经济民生、社会等多方面因素,需要综合运用工程措施和非工程措施。在未来水利水电工程建设过程中,应重视库区滑坡的危害性,复建设施的修建应尽可能远离库区滑坡影响区。

关键词：水动力型滑坡形成机理破坏模式动力过程监测预警防控减灾