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荆江段二元结构河岸崩塌机理试验研究

应用基础与工程科学学报 2016年第5期24卷 955-969页

作者：宗全利夏军强邓珊珊张翼许全喜武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832000 长江水利委员会水文局湖北武汉434020

为揭示二元结构河岸的崩塌机理,本文采用荆江河岸原型土体为试验材料,开展了上、下荆江二元结构河岸崩塌过程的概化水槽试验,分析了河岸的崩塌过程、机理及崩塌后土体的堆积、分解和输移特点等.试验结果表明:平面滑动破坏在上荆江概化... 详细信息

为揭示二元结构河岸的崩塌机理,本文采用荆江河岸原型土体为试验材料,开展了上、下荆江二元结构河岸崩塌过程的概化水槽试验,分析了河岸的崩塌过程、机理及崩塌后土体的堆积、分解和输移特点等.试验结果表明:平面滑动破坏在上荆江概化试验中发生频率最高,其崩塌过程包括岸顶竖向拉伸裂隙的出现以及崩塌土体(滑崩体)沿滑裂面的滑动两部分;下荆江概化试验河岸崩塌类型主要为悬臂破坏,发生机理为悬空土块宽度超过其临界值,自身产生的重力矩大于黏土层的抵抗力矩,从而绕中性轴旋转发生崩塌;从试验结果还可看出,上部黏性土层崩塌后大部分土体会暂时堆积在河岸坡脚处,不会被水流立即冲走,在一定时间内对覆盖的近岸河床起到一定保护作用;崩塌后土体在坡脚处呈三角形堆积,其坡度近似等于河岸水下稳定坡比或泥沙水下休止角;堆积土体的体积主要与崩塌土体体积有关,一般占后者的比例在0.38~0.74之间,实际计算中可以按照此比例进行估算.

关键词：二元结构河岸崩塌机理堆积形式荆江河段水槽试验

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二元结构河岸崩塌机理试验研究

长江科学院院报 2014年第4期31卷 26-30页

作者：岳红艳姚仕明朱勇辉陈栋长江科学院河流研究所武汉430010 长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室武汉430010

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... 详细信息

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。

关键词：二元结构河岸概化模型试验崩塌复合塑料砂

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长江荆江段二元结构河岸土体力学性能及崩塌试验

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长江科学院院报 2023年第2期40卷 7-13,26页

作者：刘昭希王军周银军陈思含金中武陈鹏长江科学院河流研究所武汉430010 长江科学院水利部长江中下游河湖治理与防洪重点实验室武汉430010

通过连续3 a对荆江崩岸情况进行现场调查、室内土工试验和概化模型试验,分析荆江崩岸特点及规律、河岸上部黏性土的物理及力学性能以及二元结构河岸崩塌过程的特点和影响因素。结果表明:荆江段崩岸分布规律主要表现为下荆江多于上荆江,... 详细信息

通过连续3 a对荆江崩岸情况进行现场调查、室内土工试验和概化模型试验,分析荆江崩岸特点及规律、河岸上部黏性土的物理及力学性能以及二元结构河岸崩塌过程的特点和影响因素。结果表明:荆江段崩岸分布规律主要表现为下荆江多于上荆江,左岸多于右岸;二元结构河岸崩塌过程可概括为坡脚受冲刷变陡,岸顶裂缝形成发育,岸坡渐进侵蚀,河岸失稳导致崩塌,岸坡形态趋于稳定,进入下一次河岸崩塌循环;黏性土含水率对水位变化的响应速度快于对浸泡时长的响应速度;黏性土的起动切应力为0.531 N/m^(2),影响黏聚力值的临界含水率约为16%,受纵向水流及土体含水率的影响,岸坡在枯水期稳定性较高,在涨水期会产生局部崩岸,洪水期和退水期时坡脚冲刷和崩岸强烈。

关键词：二元结构河岸崩岸试验力学性能抗剪强度含水率荆江

下荆江二元结构河岸崩退过程模拟及影响因素分析

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泥沙研究 2015年第3期40卷 27-34页

作者：张翼夏军强宗全利许全喜武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 长江水利委员会水文局湖北武汉430010

三峡水库蓄水后下荆江河段河床持续冲刷,局部河段崩岸险情时有发生,研究下荆江二元结构河岸的崩退过程,有利于全面掌握该河段的演变规律。以下荆江荆98断面为研究对象,结合实测水文资料及断面地形资料,应用BSTEM模型计算了该断面右侧河... 详细信息

三峡水库蓄水后下荆江河段河床持续冲刷,局部河段崩岸险情时有发生,研究下荆江二元结构河岸的崩退过程,有利于全面掌握该河段的演变规律。以下荆江荆98断面为研究对象,结合实测水文资料及断面地形资料,应用BSTEM模型计算了该断面右侧河岸2007及2010年的崩退过程,同时分析了弯道二次流及岸顶植被对崩岸过程的影响。结果表明:下荆江二元结构河岸的崩岸一般多发生在洪水期和退水期,其中洪水期为崩岸强烈阶段,退水期为崩岸较强阶段;弯道二次流的影响使得河岸坡脚冲刷更为严重,不利于凹岸的稳定性;岸顶植被增强了上部黏性土层的抗剪强度,有利于河岸的稳定性。

关键词：二元结构河岸崩岸 BSTEM模型弯道二次流岸顶植被下荆江

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黄河源区高寒草甸型二元结构河岸抗冲特性

泥沙研究 2023年第2期48卷 51-58页

作者：张玉朱海丽李志威李本锋青海大学地质工程系青海西宁810016 青藏高原北缘新生代资源环境重点实验室青海西宁810016 武汉大学、水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉又430072 青海省交通工程咨询有限公司青海西宁810016

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... 详细信息

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。

关键词：弯曲河流高寒草甸二元结构河岸抗冲系数河岸物质组成黄河源区

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近岸水流对二元结构河岸冲刷模拟试验

近岸水流对二元结构河岸冲刷模拟试验

中国水利学会2020学术年会

作者：许琳娟江恩慧李军华赵万杰黄河水利科学研究院水利部泥沙重点实验室河海大学水利水电学院

黄河下游游荡段具有复杂的土层结构,不同土层结构对水流冲刷响应不同,致使畸形河势、河岸崩塌现象频繁发生。本文通过水槽试验对二元结构河岸土体进行冲刷模拟试验,分析了水流对近岸二元结构土体的冲刷作用,结果表明,在土体不同位置,不... 详细信息

黄河下游游荡段具有复杂的土层结构,不同土层结构对水流冲刷响应不同,致使畸形河势、河岸崩塌现象频繁发生。本文通过水槽试验对二元结构河岸土体进行冲刷模拟试验,分析了水流对近岸二元结构土体的冲刷作用,结果表明,在土体不同位置,不同时刻的水流流速变化不同。在初始冲刷和第3个冲刷时刻,断面1和断面2的纵向水流流速占主要作用,断面3的垂向水流流速占主要作用;第2个时刻,3个断面的纵向水流流速和垂向水流流速均增大,第3个断面始终是垂向水流流速最大;土体不同位置,不同时刻的紊动能也不同。整体上来看,3个断面紊动能随断面形态的变化而变化,随着冲刷时间的增加,3个断面紊动能先增大后减小;在前两个测量时刻,断面1紊动能大于断面2,断面2紊动能大于断面3;在第3个时刻,断面2紊动能最大。本文探讨了近岸水流对二元结构河岸坍塌的影响,对后续研究奠定一定基础。

关键词：二元结构河岸水流流速紊动能河岸坍塌水槽试验

来源： cnki会议评论

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崩塌体水力输移与塌岸淤床交互影响试验

水科学进展 2014年第5期25卷 677-683页

作者：余明辉郭晓武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 中国长江电力股份有限公司三峡水利枢纽梯级调度通信中心湖北宜昌443133

以二元结构河岸崩塌模式为研究背景,在弯道水槽中展开系列试验,研究凹岸坡脚处成型崩塌体在水力作用下输移过程及其对岸坡稳定性与河床冲淤的交互影响。试验成果表明,崩塌体经水力分解破碎呈块状、片状或颗粒状起动,部分随水流带至凸岸... 详细信息

以二元结构河岸崩塌模式为研究背景,在弯道水槽中展开系列试验,研究凹岸坡脚处成型崩塌体在水力作用下输移过程及其对岸坡稳定性与河床冲淤的交互影响。试验成果表明,崩塌体经水力分解破碎呈块状、片状或颗粒状起动,部分随水流带至凸岸或下游,堆积在坡脚附近的崩塌体残留量随水力作用大小及土体特性不同而变化。崩塌体临水面周围尤其上下游端水流紊动强烈易形成较大剪切力区,临坡面上下游端附近剪切力较无崩塌体时减小;崩塌体体积越大,对剪切力区特征的改变也越明显。崩塌体的存在虽不能制止附近岸坡的再次崩塌,但可能抑制崩岸发展及附近河床淤积的程度,崩塌体的粘性或体积越大,这种抑制作用越显著;相同崩塌体抑制附近河床淤积的程度较抑制岸坡崩塌的程度大。

关键词：岸坡崩塌体水力输移河床演变水槽试验二元结构河岸

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凹岸崩塌体对急弯河道水力特性的影响

水科学进展 2022年第5期33卷 816-825页

作者：周卓亮余明辉李大成吴迪田浩永武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵州贵阳550081 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122

二元结构河岸下部非黏性土层持续冲刷侵蚀,上部黏性土体崩塌并堆积于凹岸坡脚,改变弯道水流结构并影响河岸二次侵蚀过程。为探究崩塌体对急弯河道水力特性的影响,以荆江石首河段为背景,建立弯道三维水流数学模型,模拟不同崩塌体尺寸下... 详细信息

二元结构河岸下部非黏性土层持续冲刷侵蚀,上部黏性土体崩塌并堆积于凹岸坡脚,改变弯道水流结构并影响河岸二次侵蚀过程。为探究崩塌体对急弯河道水力特性的影响,以荆江石首河段为背景,建立弯道三维水流数学模型,模拟不同崩塌体尺寸下的弯道水流结构,并对比分析壁面剪切力的变化规律。结果表明:(1)崩塌体堆积于凹岸坡脚驱离水流动力轴线,减小凹岸次环流强度并改变环流方向。(2)崩塌体对弯道不同区域壁面剪切力的影响不同,其中,床面及凸岸坡面的平均壁面剪切力增大;凹岸坡面平均壁面剪切力在崩塌体头部及上游区域减小,在崩塌体尾部区域增大。(3)崩塌体越大,剪切力变化幅度越大,剪切力相对变化幅度为崩塌体截面积变化幅度的2%~10%。研究成果可为河道整治及岸线规划利用提供技术支撑。

关键词：崩塌体水力特性二元结构河岸壁面剪切力

上荆江河段河岸土体组成分析及岸坡稳定性计算

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水力发电学报 2014年第2期33卷 168-178页

作者：宗全利夏军强许全喜邓春艳武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832000 长江水利委员会水文局武汉430010 长江科学院河流研究所武汉430010

崩岸是上荆江河段河床演变的一个重要方面。崩岸过程不仅与近岸水流动力作用有关,而且还与河岸土体组成及力学特性密切相关。本文对上荆江4个典型断面的崩岸土体进行了现场取样与室内土工试验,较全面地分析了崩岸土体组成及力学特性。... 详细信息

崩岸是上荆江河段河床演变的一个重要方面。崩岸过程不仅与近岸水流动力作用有关,而且还与河岸土体组成及力学特性密切相关。本文对上荆江4个典型断面的崩岸土体进行了现场取样与室内土工试验,较全面地分析了崩岸土体组成及力学特性。试验结果表明:上荆江河岸为上部黏性土和下部非黏性土组成的二元结构,且在大部分河岸上部黏性土层厚度超过其下部非黏性土层厚度;黏性土层的抗剪强度随含水率变化明显,随含水率增加,黏聚力先增大后减小最后趋于稳定,而内摩擦角呈减小趋势。根据上荆江崩岸发生形式及过程,结合崩岸土体的土工试验结果,综合考虑水流冲刷作用和水位变化等因素,计算了两个典型河岸在枯水期、高水期和退水期的岸坡稳定性,得到了不同水位及不同坡脚横向冲刷距离下河岸稳定的安全系数。计算结果表明:当河岸坡脚冲刷达到一定距离时,高水期安全系数将明显低于枯水期,说明崩岸在汛期比在枯水期更容易发生;退水期安全系数明显低于相同条件下枯水期和高水期;涨水期河岸安全系数随水位升高呈先减小后增大趋势,说明水位变化对河岸稳定性有重要影响。

关键词：河流泥沙工程学河岸稳定性土体组成分析二元结构河岸崩岸上荆江