“水动力滑坡研究”专栏(一)

• 滑坡地下渗流流速的光纤光栅监测装置研发

  杨坤;徐卫亚;孟永东;张伟杰;沐清云;蔡征龙;

  地下渗流是影响滑坡稳定性的重要因素之一，实现渗流相关物理指标的实时有效监测是准确分析滑坡地下水响应规律和滑坡演化过程的关键.常规渗流监测装置无法兼具渗流速率和流向两个关键参数，且存在抗干扰能力弱、监测成本高、精度低的局限性.结合主动加热光纤光栅法的温度传感特性和地下渗流场中的热对流规律，研发滑坡体渗流速率和流向的光纤光栅监测装置，建立基于测孔温度光纤光栅示踪的渗流监测系统.通过开展模型试验对监测装置和监测系统的有效性进行验证，研究结果表明：通过对测孔各方位光纤光栅的温度特征值变化率k_η实施监测，可准确识别地下渗流的流速和流向；在流速量程1.2×10~(-4)～3.0×10~(-4) m/s范围内，装置对渗流速率具有较好的线性度和监测能力，装置监测渗流速率的误差占比11.2%,渗流流向的识别精度为11°左右.该装置的研发为库岸滑坡体地下渗流的精细监测提供了一种新的方法和技术手段.

  2024年02期 v.46;No.197 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 1461K]
  

• 水库近坝高位滑坡滑带抗剪强度参数综合确定研究

  陈光明;陈世壮;迟福东;许晓逸;冯业林;徐卫亚;

  滑坡滑带的抗剪强度参数是进行滑坡稳定性评价和滑坡涌浪等灾害链研究必需的数据基础，科学合理确定滑带物理力学参数至关重要.本研究以澜沧江GS水电站MLS滑坡为依托，采用现场调查、大型原位剪切试验、室内重塑样剪切试验、室内原状样剪切试验、工程地质类比法及参数反分析法，综合确定滑带抗剪强度参数.采用数值模拟软件运用所得参数对滑坡进行变形破坏分析.数值计算结果与现场滑坡监测变形数据相吻合，验证了采用多方法综合选取滑带抗剪强度参数的准确性和合理性.研究成果可为MLS滑坡稳定评估和防治工程设计等提供技术支撑和参考借鉴依据.

  2024年02期 v.46;No.197 8-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1623K]
  

• 基于大型物理模型试验的高位滑坡涌浪坝面爬高时空分布特征分析

  张洋洋;冯业林;陈世壮;易魁;黄青富;汪华晨;王环玲;

  对库坝区高位滑坡涌浪坝面爬高的时空分布特征研究是大坝工程设计和工程安全的重要课题.本文针对澜沧江GS水电站梅里石H_3滑坡开展了大型三维物理模型试验，探究了不同滑体方量和弗劳德数下涌浪坝面爬高时空分布特征.研究结果表明，坝面上各测点涌浪爬高的首波波形具有一致性，波动周期也基本相同，但在次波之后波形发生改变并出现较大差异.通过多元线性回归分析，对滑体方量、弗劳德数与滑坡涌浪坝面爬高之间的关系进行经验拟合.通过坝面涌浪爬高公式的逆推，确定了坝前首浪入射角度，并将计算结果与试验资料对比，进而确定了坝面首浪入射方向.滑坡涌浪的坝面爬高存在相异性的特点，位于首浪入射方向上的测点坝面爬高高于偏离首浪入射方向的测点坝面爬高，且首波入射角度越大，坝面爬高相异性越不明显.

  2024年02期 v.46;No.197 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1444K]
  

土木水电论坛_水利工程

• 低温季节泵送混凝土结构施工期温控防裂研究

  王雪丰;程井;

  低温季节施工时针对泵闸等结构泵送混凝土防冻与防裂的技术难题，以SYG工程为例，结合工程实际施工过程及现场温控监测成果进行大体积泵送混凝土温控防裂反馈分析；对比分析了不通水工况与实际通水工况下的应力曲线与混凝土容许拉应力曲线，并结合现场温控过程中存在的主要问题探讨了低温季节下泵闸工程的温控防裂技术.结果表明，在-8℃的较低温度下，采取充分的水管冷却和严格的表面保温措施可有效控制结构内部最高温度、内外温差以及最大拉应力水平，减小水闸结构开裂风险.本工程温控实践经验可为类似条件下的泵闸工程提供参考.

  2024年02期 v.46;No.197 21-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1944K]
  

• 250 m级特高面板堆石坝混凝土面板顺坡向应力控制措施研究

  王芳;李国英;米占宽;魏匡民;

  面板应力变形控制是建设250 m级特高混凝土面板堆石坝的关键难题.大量工程实测案例和研究计算表明，特高面板坝压应力常处于较高水平，对于坝轴向应力来说，采用柔性缝降低压应力措施已被工程界普遍接受，然而，目前对于如何降低面板顺坡向压应力尚缺少有效的解决方法.本文以拟建的240 m级GS面板坝为研究对象，从特殊增模区布置、面板施工顺序、面板低高程柔性横缝、高压力区高强度混凝土材料等4个方面提出改善面板顺坡向应力的工程措施.文中通过三维有限元精细模拟方法分析了提出的顺坡向应力改善措施的效果，文中提出的措施可为250 m面板堆石坝面板应力控制提供借鉴.

  2024年02期 v.46;No.197 28-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1722K]
  

• 翁结水库碾压混凝土重力坝动力特性及其抗滑稳定分析

  严克兵;杨翔;朱代富;任旭华;张继勋;

  重力坝是水利工程中最常用的主要水工建筑物之一，混凝土重力坝在地震作用下的动力稳定是坝工设计中的重要问题.本文以翁结碾压混凝土重力坝为对象，取位于河谷中的7、8号溢流坝段和9号非溢流坝段，建立三维有限元模型，通过计算分析了碾压混凝土重力坝在不同工况下的应力变形规律及抗滑稳定性.结果表明：静力荷载作用下，坝体位移符合重力坝一般规律，坝踵主拉应力范围较小；动力荷载作用下，位移等响应在坝顶达到最大，符合鞭鞘效应特征，同时坝体残余位移较小，坝体在一些部位出现瞬时拉应力超标现象，坝基塑性区未发生贯通；对7、8号坝段和9号坝段在建基面及碾压层面进行抗滑稳定验算，坝体坝基均满足稳定要求.

  2024年02期 v.46;No.197 35-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 2177K]
  

• 基于WBS-RBS耦合矩阵法的水利工程洞室施工作业人因风险评估

  宁占智;孙开畅;

  为解决事故树分析法在复杂系统中识别风险时存在编制困难且容易遗漏风险的问题，本文提出了基于工作-风险分解(WBS-RBS)耦合矩阵法的水利工程洞室施工作业人因风险评估方法.首先，将水利工程洞室作业流程与风险进行细化分解，形成WBS-RBS耦合矩阵，识别出整个施工过程中的风险；其次，采用区间层次分析法计算风险因素权重，在此基础上通过专家调查法得到风险发生概率和损失后果的量化值，并用风险因素权重进行加权，得到修正的风险值；然后，将修正的风险值填入WBS-RBS耦合矩阵，得到各项风险因素和工作单元的风险值及占比情况.最后，以水利水电工程施工行业发生的多起洞室施工伤亡事故为例，验证了方法的科学性与有效性.

  2024年02期 v.46;No.197 42-46+54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1092K]
  

土木水电论坛_灾害与防治

• 泥岩卸荷力学行为、声发射特征及能量演化研究

  张良泉;刘建锋;裴建良;刘怀忠;

  为了更好地探究水利水电工程地下开挖施工时泥岩损伤演化，利用四川大学MTS 815混凝土与岩石力学试验系统开展泥岩三轴卸荷试验，试验共设置3种围压(10,20,25 MPa),采用加围压-恒围压加轴压-加轴压卸围压的方式加载，同步进行声发射数据采集，从力学行为、声发射特征和能量演化的角度分析试验结果.结果表明：围压越高，卸载后对试样的影响越大，泥岩的体积膨胀特性更显著，试样破坏时的卸荷比更小，弹性应变能和耗散能的增速越快.随着卸荷比增大，泥岩的变形模量会先增大后减小，内摩擦角、黏聚力、剪胀角增大，弹性应变能增大，耗散能先增大后趋于稳定甚至下降.在峰值应力出现前会出现声发射振铃计数率的高值，围压的增大会延缓声发射活跃期的出现，同时声发射累计计数与能量会增加.

  2024年02期 v.46;No.197 47-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1446K]
  

• 乌东德水库库区大坪地滑坡形成机理与稳定性评价

  张凯元;邓华锋;路永强;滕明明;王岚;刘子俊;

  鲹鱼河作为金沙江距离乌东德水电站最近的支流水系，大坪地滑坡是其右岸发育7个滑坡中规模较大的一个，其蓄水之后的稳定性及其后期发展演化趋势对乌东德水电站的安全运行具有重要影响.在野外地质调查研究的基础上，通过岩芯观察和监测资料分析，对大坪地滑坡的形成机理和与稳定性进行了研究评价，结果表明：滑坡位于喇叭口向斜的南翼近核部，为斜顺向坡～顺向坡结构，该向斜的北翼对滑坡的运动起到了控制作用，限制了其向北延伸，并对大坪地滑坡形成侧向挤压.大坪地滑坡类型为一岩质滑坡，目前表现为蠕动变形，受库水影响滑坡前缘累计变形近2 m,特别是在库水位下降阶段，滑坡变形强烈，表明大坪地滑坡具有动水压型岩质滑坡属性.稳定性计算结果表明，大坪地滑坡在库水位下降工况下，处于极限平衡状态.

  2024年02期 v.46;No.197 55-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1903K]
  

• 不同栅格分辨率下赣州市石城县崩岗易发性评价研究

  郭飞;张晶鑫;山宏盼;程冬兵;李小伟;夏栋;陈洋;

  探究不同栅格分辨率下崩岗易发性评价对崩岗防控具有重要意义.为开展相关研究，以赣州市石城县为例，利用地理探测器选取降雨侵蚀力、可蚀性、岩石种类、植被高度、叶面积指数、高程、坡度、归一化植被指数指标作为评价指标，划分出15、30、60、90、120 m 5种分辨率的栅格单元，以频率比(FR)为联接方法，构建频率比-随机森林(FR-RF)模型开展崩岗易发性评价.结果显示：栅格单元空间分辨率对崩岗易发性评价有一定影响，5种不同栅格分辨率下易发性结果的AUC值依次为0.840、0.830、0.830、0.820、0.810,基于随机森林模型下15 m分辨率栅格单元更适用于研究区的崩岗易发性评价(AUC值为0.840);研究区较高易发区以及高易发区主要分布在北部区域.研究结果可以为赣南地区的崩岗易发性评价提供重要参考.

  2024年02期 v.46;No.197 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1399K]
  

土木水电论坛_土木工程

• 基于能力保护的新型拉压双向限位装置设计方法研究

  聂利英;韩刘;邵云澜;潘子坚;

  为保护通航渡槽结构缝之间止水不被破坏，提出替代止水受力的新型拉压双向限位装置.此装置力学特征类似销轴耳板连接结构，此类结构有多重破坏模式的弱点.为克服此弱点，结合《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中销轴耳板连接结构设计方法，在该装置的静力设计中，基于能力保护的设计思想提出了以单一销轴弯曲破坏为该装置破坏模式的设计方法.基于实体有限元数值模拟，分析了加载过程中此装置整体与各部件的受力-变形曲线特点.结果表明：以外荷载-整体变形量曲线不出现塑性特征为依据，判定装置的静力承载力大于设计外荷载、设计方法偏于安全；通过销轴的外荷载-弯曲变形量曲线与限位装置的外荷载-整体变形量曲线显现的非线性特征相一致以及板的外荷载-整体变形量曲线在加载过程中基本保持线性状态，说明板是被保护构件、装置破坏模式为单一的销轴弯曲破坏.研究结果表明此设计方法现实可行.

  2024年02期 v.46;No.197 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1637K]
  

• 不同饱和度混凝土静动态力学性能数值模拟研究

  黄俊龙;王乾峰;张帅康;

  本文基于蒙特卡罗方法和Fuller级配理论生成了含孔隙的三维混凝土细观几何模型，采用Mori-Tanaka的复合材料等效化方法将细观模型中的骨料、砂浆和孔隙水材料力学参数属性进行等效化处理.对不同饱和度混凝土进行三轴受压数值模拟，研究了饱和度、应变速率、初始应力等对混凝土三轴受压力学性能的影响.结果表明：相同初始应力和应变速率下，混凝土抗压强度、峰值应变随饱和度的增加呈线性下降趋势，弹性模量随饱和度的增加呈微弱的线性上升趋势；相同饱和度和初始应力下，混凝土抗压强度、弹性模量和峰值应变随应变速率的增加而增大；相同应变速率和饱和度下，随着初始应力增加，混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变随之增大.

  2024年02期 v.46;No.197 79-84+97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K]
  

• 盾构法隧洞工程的施工进度预警方法

  郭天衡;李强;王长生;李子阳;王文;

  隧洞盾构施工投资金额大，施工难度高，项目管理任务复杂，工期延误会带来巨大经济损失，因此，科学有效的施工进度预警能极大地为隧洞工程节省时间和造价成本.首先根据工程实际情况设立施工进度预警指标和警度标准，并建立了施工进度延误预警模型，通过计算当前的工程施工进度延误程度，判断出未来的影响趋势，并根据延误程度的轻重结合警度预报给出不同的预警信号.进一步采用BIM软件构建该隧洞的三维模型，并对隧洞进行4D施工进度模拟，以不同颜色展示警度差异，可实现施工进度预警的可视化管理.将此模型应用到西霞院灌区工程穿沁隧洞典型盾构施工段中，计算出该隧洞已完工部分的施工进度延误程度以及影响趋势，并通过BIM模型直观显示了预警结果.

  2024年02期 v.46;No.197 85-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1146K]
  

机电工程

• 基于改进TEB算法的智能小车狭窄通道局部路径规划

  陈法法;苏晨;蒋浩;万刚;陈保家;

  针对传统TEB(time elastic band)算法在智能小车通过狭窄通道时容易陷入局部最优，同时通过弯道时容易出现加速度突变等局限性，在传统TEB算法的基础上，结合同源TEB轨迹优化算法，在动态时变障碍物的环境中对传统TEB算法进行改进.首先，通过构建拓扑地图搜索所有可行路径；然后，通过代价函数对每条路径进行评估，确定最优路径；最后，额外添加加速度约束，保证智能小车平顺通过弯道.实验结果表明，本文算法能够针对狭窄通道快速找到最优合理路径，同时也能大大抑制智能小车在通过弯道时加速度的冲击突变.

  2024年02期 v.46;No.197 90-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1451K]
  

• 基于Java平台的超大发电装备运载线路数值测试方法

  付俊峰;魏博文;黄佩兵;李志伟;黄子胜;李玥康;

  针对超大发电装备车载运输前的避障预判难且缺乏相关工程措施指导依据等难题，提出了一种基于Java平台的超大发电装备运载线路数值测试方法.选取某山地超长风电装备运输情景为实验对象，在分析超长风电装备车辆行经复杂山地弯道可避障姿态的基础上，建立了运载车辆与风电装备联立式运动数学模型及参数范围，给出了基于机载LiDAR扫描技术获取山地点云数据的模型边界条件构建方法，并运用Java程序平台研发了超大发电装备运输线路数值测试方法.由其数值实验与工程现场测试结果对比分析表明，本文所提出的数值测试方法与工程现场测试结果高度吻合且能准确给出障碍路段的碰撞范围及体量，可为复杂地形下超大发电装备运输通行前避障预判与道路优化设计提供有效依据.

  2024年02期 v.46;No.197 98-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1679K]
  

化学与生命科学

• 基于SDS临界胶束浓度调控BiOBr合成及其光催化降解头孢拉定研究

  陈雪;王夏伟;吴义婷;黎敬芝;黄应平;李易;李瑞萍;

  以十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate, SDS)为模板剂，采用沉淀法制备了不同胶束浓度条件下的BiOBr光催化剂(SBr-1、SBr-2、SBr-3、SBr-4).通过XRD、SEM、BET表征BiOBr晶体结构、形貌和比表面积，结果表明在SDS为临界胶束浓度(8.0×10~(-3) mol/L)时制备的SBr-2具有较好的结晶度、特殊的形貌和最大的比表面积；运用UV-vis DRS吸收光谱、PL光谱、EIS电化学抗阻谱等表征BiOBr光电特性，结果证明SBr-2具有良好的可见光吸收能力和电子空穴分离效率.在可见光照射(λ≥420 nm)下，选用头孢拉定(cefradine, CFD)为目标污染物研究光催化活性，结果表明SBr-2具有最好的光催化活性，150 min内降解率达到98%.此外，通过自由基捕获试验，发现该光催化过程超氧自由基和空穴为主要活性物种.本研究为表面活性剂调控改善BiOBr结构、形貌和晶相提升其光催化活性提供了理论参考.

  2024年02期 v.46;No.197 106-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1427K]
  
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