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泥石流冲击桥墩动力相互作用物理模型试验

岩土力学 2019年第9期40卷 3363-3372页

作者：王东坡陈政何思明陈克坚刘发明李明清成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所山地灾害与地表过程重点实验室四川成都610041 中国科学院大学北京100049 中国中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

在我国西部山区地震、地质活跃带,泥石流灾害对位于泥石流沟道、沟口等位置处的桥墩构成重大威胁。如何量化描述泥石流冲击桥墩的动力过程,是泥石流减灾领域拟要解决的一个重要科学问题。以泥石流灾害威胁成兰铁路沿线桥墩的工程背景为... 详细信息

在我国西部山区地震、地质活跃带,泥石流灾害对位于泥石流沟道、沟口等位置处的桥墩构成重大威胁。如何量化描述泥石流冲击桥墩的动力过程,是泥石流减灾领域拟要解决的一个重要科学问题。以泥石流灾害威胁成兰铁路沿线桥墩的工程背景为基础,依托大型泥石流模拟系统,进行多组室内大比例泥石流冲击桥墩物理模型试验。研究泥石流流速、流深以及流体特征参数与泥石流冲击压力的相关性。试验结果表明:冲击过程主要受到弗汝德数Fr和雷诺数Re两个无量纲数控制,稀性泥石流冲击压力主要控制参数为Fr,而对于黏性泥石流则同时有Fr和Re的影响;不论是对于峰值冲击力还是冲击功率谱,不同类型泥石流差别显著;在相同重度等条件下,稀性泥石流具有更大的冲击能量;此外,各种类型泥石流通过临界Fr线得到了本质上的区分。研究成果将为桥墩抗泥石流冲击结构设计提供技术支持及科学依据。

关键词：泥石流桥墩冲击物理模型试验

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双排抗滑桩后侧推力分布物理模型试验

中国地质灾害与防治学报 2022年第2期33卷 79-87页

作者：闫玉平肖世国西南交通大学地质工程系四川成都610031 高速铁路线路工程教育部重点实验室(西南交通大学) 四川成都610031

双排抗滑桩后侧滑坡推力分布是其设计中要考虑的关键要素之一。针对一大型基岩-覆盖层式滑坡,进行四组不同后排桩布设方式的双排桩加固滑坡的室内物理模型试验,通过采用坡体外注水,经过特定通道渗入滑带的方法来模拟强降雨条件对滑带的... 详细信息

双排抗滑桩后侧滑坡推力分布是其设计中要考虑的关键要素之一。针对一大型基岩-覆盖层式滑坡,进行四组不同后排桩布设方式的双排桩加固滑坡的室内物理模型试验,通过采用坡体外注水,经过特定通道渗入滑带的方法来模拟强降雨条件对滑带的软化效应,测得不同工况下两排桩后侧滑坡推力分布特征,并通过FLAC^(3D)数值模拟方法对试验结果进一步验证。试验结果表明,后、前排桩上坡体压力均呈两端小、中间大的抛物线型分布模式且峰值点相对靠近滑面位置;桩位不变时,后桩后侧坡体压力峰值随沉埋深度增大而减小且峰值点位置上移,前桩后侧坡体压力峰值随后桩沉埋深度增大而增大,但峰值点位置无明显变化;滑带软化效应并不改变双排桩上推力分布模式,但会增大前、后排桩后侧坡体压力,且相比桩顶和底部,桩身中间部分坡体压力增加幅度较大;注水软化前后,后、前排桩上坡体压力分别增大约14.3%~21.4%与17.9%~24.8%。

关键词：滑坡双排桩推力分布物理模型试验滑面软化效应

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基于物理模型试验的堰塞坝冲刷溃决过程研究

工程科学与技术 2021年第6期53卷 43-53页

作者：谢忱李从江杨兴国范刚李海波周家文四川省水利水电勘测设计研究院四川成都610072 四川大学水利水电学院四川成都610065 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

中国是堰塞湖灾害最严重的国家之一,堰塞湖对上游淹没区和下游溃决演进区的人民生命财产安全构成巨大威胁,深入掌握堰塞坝冲刷溃决过程可为应急泄流道的设计和下游应急避险措施的制定等提供重要科技依据。以2018年金沙江白格滑坡堰塞湖... 详细信息

中国是堰塞湖灾害最严重的国家之一,堰塞湖对上游淹没区和下游溃决演进区的人民生命财产安全构成巨大威胁,深入掌握堰塞坝冲刷溃决过程可为应急泄流道的设计和下游应急避险措施的制定等提供重要科技依据。以2018年金沙江白格滑坡堰塞湖为研究背景,采用室内物理模型试验的手段对堰塞坝冲刷溃决过程进行了系统研究。结果表明:堰塞坝冲刷溃决过程一般可分为4个阶段:过流孕育阶段、溯源侵蚀阶段、溃决发展阶段及河床再平衡阶段,其中:当溯源冲刷的陡坎追溯到上游坡顶,泄流槽进口断面在侵蚀作用下突然拓宽,泄流槽将连通形成底坡i>0的斜坡道,进而导致水流流速和流量突然增大,堰塞坝进入溃决快速发展的阶段。试验进一步探究了泄流槽开挖位置、开挖深度和宽度对溃决过程的影响。研究发现:当泄流槽开挖宽度不变,深度增大时,洪峰流量降低、峰现时间延迟,溃决流量过程线更为平坦;当泄流槽开挖深度不变,宽度增大时,峰现时间延迟。最后,对泄流槽的优化设计提出建议,泄流槽位置宜布置在坝顶高程最低的垭口,以减小洪峰流量,缩短溃决历时;开挖泄流槽时,应优先考虑加大泄流槽深度,最大限度地降低溃决时的堰塞湖水位。

关键词：滑坡堰塞湖物理模型试验冲刷溃决溃决流量泄流槽

物理模型试验在港珠澳大桥隧道人工岛设计中的应用

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施工技术 2015年第11期44卷 104-107页

作者：王彦林闫禹港珠澳大桥管理局广东珠海519015

随着全球变暖趋势的日益明显,近年来全球范围内的灾害性极端气象事件频频发生。从假定在瞬时暴雨、强台风带来的高越浪量等更极端天气情况下,通过对人工岛断面物理模型试验和整体物理模型试验,验证施工图设计断面的稳定性和防浪排洪的... 详细信息

随着全球变暖趋势的日益明显,近年来全球范围内的灾害性极端气象事件频频发生。从假定在瞬时暴雨、强台风带来的高越浪量等更极端天气情况下,通过对人工岛断面物理模型试验和整体物理模型试验,验证施工图设计断面的稳定性和防浪排洪的有效性,为设计可能需要采取的有针对性措施提供科学依据,以确保隧道及人工岛总体设计安全与稳定。

关键词：桥梁工程隧道工程物理模型试验人工岛设计

基于物理模型试验的多层滑带滑坡变形演化特征

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地质科技通报 2022年第2期41卷 300-308页

作者：杨登芳胡新丽徐楚王强牛李飞张杰豪中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074

滑坡变形演化特征一直是滑坡灾害预测与防治领域急需解决的关键问题,但对于多层滑带滑坡的变形演化特征却少有研究。以物理模型试验为手段建立了三层滑带滑坡物理试验模型,完成了多层滑带滑坡变形演化全过程的模拟。基于PIV技术获取坡... 详细信息

滑坡变形演化特征一直是滑坡灾害预测与防治领域急需解决的关键问题,但对于多层滑带滑坡的变形演化特征却少有研究。以物理模型试验为手段建立了三层滑带滑坡物理试验模型,完成了多层滑带滑坡变形演化全过程的模拟。基于PIV技术获取坡表位移数据,通过柔性测斜仪监测滑坡深部位移,同时布设土压力盒获取滑坡内部土压力的变化情况,实现了多层滑带滑坡演化过程多参量数据分析。试验结果表明,多层滑带滑坡破坏过程可分为初始、等速、加速和破坏4个阶段。不同破坏阶段滑坡的主要变形区域不同,下层滑体受到上层滑体牵引作用,在重力和推力作用下滑坡变形逐渐向浅层发展。变形过程中滑坡应力逐渐向滑带集中,滑坡推力沿埋深方向呈多级梯形分布。加速变形阶段滑带处应力迅速增大,滑坡体内产生多层应力集中带,滑带位置推力变化与滑坡位移显著相关。

关键词：物理模型试验多层滑带滑坡深部位移变形演化

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隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验边界效应

吉林大学学报（地球科学版） 2022年第3期52卷 941-954页

作者：亢佳乐卢全中占洁伟杨天亮沈首秀长安大学地质工程与测绘学院西安710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 自然资源部地裂缝与地面沉降野外科学观测研究站西安710054 上海市地质调查研究院上海200072

物理模型试验是研究地质灾害变形破裂特征、动力学过程和成因机制的有效手段,受制于模型箱尺寸,试验过程中边界效应问题显著,如何减弱边界效应影响一直是研究者所关注的焦点问题.本文以隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验为研究对象,通过... 详细信息

物理模型试验是研究地质灾害变形破裂特征、动力学过程和成因机制的有效手段,受制于模型箱尺寸,试验过程中边界效应问题显著,如何减弱边界效应影响一直是研究者所关注的焦点问题.本文以隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验为研究对象,通过物理模型试验现象分析以及数值模拟验证等手段,对物理模型箱体边界效应进行了系统分析.结果表明,模型箱体边界效应的主要控制因素为箱体边壁阻尼与箱体尺寸比,其中:边壁阻尼与边界效应幅值呈正相关,边壁摩擦角小于土体内摩擦角时,黏聚力是边界效应影响的主要因素,边壁摩擦角大于土体内摩擦角时,摩擦力是边界效应影响的主要因素;箱体尺寸比影响边界效应幅值,长宽比与边界效应幅值呈正相关,并确定试验模型箱设计最优尺寸比为5∶3∶2.2.箱体边界效应对隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验结果存在显著影响.

关键词：隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验数值模拟边界效应

基于高陡岩质边坡生态防护新方法的物理模型试验研究

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新疆地质 2023年第2期41卷 256-261页

作者：李巧学孙涛尚彦军曹小红许涛王伟中新疆工程学院(新疆地质灾害防治重点实验室) 新疆乌鲁木齐830000 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

保证客土基材在坡体上稳定是边坡进行绿化的前提条件。基于现有生态边坡防护技术,提出一种高陡岩质边坡生态防护新方法。为验证该防护方法可行性,进行室内物理模型尺度试验。试验表明:①无防护方式下客土基材层随尺度模型斜板倾角均匀增... 详细信息

保证客土基材在坡体上稳定是边坡进行绿化的前提条件。基于现有生态边坡防护技术,提出一种高陡岩质边坡生态防护新方法。为验证该防护方法可行性,进行室内物理模型尺度试验。试验表明:①无防护方式下客土基材层随尺度模型斜板倾角均匀增加,客土基材层将沿尺度模型斜板表面产生堆积式滑动破坏,破坏启动角为44°;②在客土基材顶层放置土工格栅固土结构时,土工格栅对客土基材层起一定约束作用。当存在底层筋材固土结构时,客土基材层与土工格栅及尺度模型斜板面之间摩擦力增大,使得客土基材层破坏倾角增加,破坏倾角52°~53°,客土基材层破环模式与无防护方式条件下保持一致;③带横隔挡底层筋材固土结构防护方式下因横隔挡对客土基材层起承托作用,随尺度模型斜板倾角增加客土基材层发生失稳破坏后堆积于横隔挡面,横隔挡分担剩余下滑力保证了客土基材在岩质边坡面的整体稳定性,破坏启动角为57°;④带横隔挡双层筋材固土结构防护方式下因客土基材层被土工格栅结构包裹起来,客土基材层破坏模式呈堆积于横隔挡与客土基材表层土工格栅被客土基材挤压鼓起的双重破坏模式,破坏倾角增加至76°。

关键词：高陡岩质边坡生态防护方法物理模型试验客土稳定性土工格栅固土结构

基于物理模型试验的杆塔基础滑坡防护措施效果研究

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地质科技通报 2022年第2期41卷 209-218页

作者：李思德李远耀殷坤龙钟源刘毅许艺林中国地质大学(武汉)地质调查研究院武汉430074 中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 中国电力科学研究院有限公司输变电工程研究所北京100055

大量穿越山地丘陵区的高压输电线路杆塔基础常位于滑坡灾害高易发斜坡地段,施加适当防护措施提高其稳定性,是保障输电线路持续安全运行的关键。为研究不同防护措施对杆塔基础滑坡的防护效果,以湖北省巴东县燕子滑坡为地质原型,设计制作... 详细信息

大量穿越山地丘陵区的高压输电线路杆塔基础常位于滑坡灾害高易发斜坡地段,施加适当防护措施提高其稳定性,是保障输电线路持续安全运行的关键。为研究不同防护措施对杆塔基础滑坡的防护效果,以湖北省巴东县燕子滑坡为地质原型,设计制作物理试验模型,分别开展了极端降雨条件下滑坡在无防护、施加抗滑桩与格构护坡时的物理模型试验,从试验角度揭示了滑坡变形破坏特征与不同防护措施的防护效果。试验结果表明:在2种极端降雨工况(50,100 mm/h)下,无防护的滑坡体历经了坡表冲刷、裂缝扩展、局部垮塌变形与整体滑动的演化过程;抗滑桩措施对滑坡整体的防护效果显著,滑坡整体处于稳定状态,杆塔基础变形较小,杆塔倾斜率满足规范,但坡表会出现冲刷垮塌现象;格构护坡措施能有效减少坡面冲刷和坡脚垮塌风险,但在持续强降雨条件下对杆塔基础的整体稳固作用稍弱。物理模型试验结果与滑坡历史变形和实际治理效果吻合,试验结论可为类似杆塔基础滑坡的破坏机理研究与防护工程设计提供借鉴。

关键词：杆塔基础滑坡物理模型试验抗滑桩格构护坡极端降雨

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钢管抗滑短桩受力特性物理模型试验研究

岩土力学 2016年第S2期37卷 679-684页

作者：蔡强李乾坤石胜伟张勇中国地质调查局地质灾害防治技术中心四川成都611734 中国地质科学院探矿工艺研究所四川成都611734

为研究钢管抗滑短桩加固滑坡体的受力特性,在中国地质调查局地质灾害防治技术中心完成了4组不同桩长的钢管抗滑短桩加固碎石土滑坡的室内物理模型试验。测试堆载施加的滑坡推力作用下桩后、前土压力和桩身应变,观察滑体前缘变形破坏形态... 详细信息

为研究钢管抗滑短桩加固滑坡体的受力特性,在中国地质调查局地质灾害防治技术中心完成了4组不同桩长的钢管抗滑短桩加固碎石土滑坡的室内物理模型试验。测试堆载施加的滑坡推力作用下桩后、前土压力和桩身应变,观察滑体前缘变形破坏形态,分析滑坡推力、桩前土体抗力和桩身弯矩的分布规律试验。结果表明,滑坡推力的分布和桩前土体抗力和桩身弯矩是"S"型分布,确定了抗滑短桩的危险截面。对比分析桩长变化钢管抗滑短桩的受力特性,初步拟定钢管短桩能发挥抗滑效果的桩长下限值,即钢管抗滑短桩位于滑体中的长度应不小于滑体厚度的2/3。

关键词：钢管抗滑短桩堆载滑坡推力土体抗力桩身弯矩桩长下限值物理模型试验