基于极限分析理论坡面荷载作用下三维边坡稳定性分析

基于极限分析上限法理论,考虑坡面荷载作用的影响,研究了三维土体边坡的稳定性.通过求解土体内耗功率、重力功率、坡面荷载功率,推导三维土体边坡在坡面荷载作用下的稳定系数计算表达式.编制了稳定系数计算程序,分析了内摩擦角、坡角、坡面荷载、宽高比对边坡稳定的影响规律.坡面荷载边坡稳定系数随着坡面荷载的增加几乎呈线性增加,在较小宽高比时,边坡表现出明显的三维特性,在较大宽高比时,可以忽略边界的约束作用,用二维分析结果代替三维分析结果,为坡面受荷载作用边坡稳定性分析提供理论基础.     

黄土丘陵坡面三维形态初论

根据对黄土丘陵坡面的野外观察,提出三维坡形的概念,从三维空间考察斜坡,划分出九种基本三维坡形,论述其发育的基础及其与坡面侵蚀的关系。     

坡面形态和含水率对三维细砂边坡失稳影响的模型试验研究

受周围土体约束的空间效应,边坡破坏常呈现三维特征。采用模型试验对顶部压载下三维边坡的破坏机制和滑动面特征进行研究。试验考虑了坡面形态(平、凸、凹)和坡体初始含水率的影响,通过坡顶加载分力板,触发边坡模型失稳破坏。采用位移计和土压力盒分别记录坡顶位移和坡内土压力的变化。利用白砂层测量方法找到临界滑动面位置,获取滑面立体形态,分析了边坡破坏的产生、发展、失稳。试验结果表明:坡面形态对滑动特性影响很大,相同坡角下凹坡能承受最大的顶部荷载,平坡次之,凸坡最小。边坡均为浅层破坏,凹坡滑面深度最浅,平坡最大,破坏有明显的三维效应。含水率高的边坡承受的顶部荷载和滑面深度均小于含水率低的边坡。     

三维植被网加筋草皮坡面土壤侵蚀试验研究

为研究植草型生态护坡的抗坡面侵蚀性能,对比设置三维植被网加筋材料前后草皮护坡的植被防护效果,探讨加筋材料提高草皮抗侵蚀性能的作用机理,在实验室内进行了草皮护坡坡面冲刷模型试验.试验结果表明:当坡面流流速大于2 m/s时,天然草皮的侵蚀模数较之裸露边坡平均减小了90%以上,草皮防护作用随流速的增大而减弱;设置三维土工网垫后,加筋草皮的侵蚀模数较之纯草皮减小了50%以上,防护优势随着流速的增大愈加显著;天然草皮能有效地控制坡面侵蚀,设置三维植被网加筋材料可以大大提高草皮的防护效果,其作用机理表现在边坡土体加筋作用、覆盖防护作用、增强草皮侧向连续性3个方面.     

三维土工网垫植草护坡性能试验

通过边坡模型正交试验,在不同降雨强度下分析了网垫类型、草籽密度、土质和坡度等4个因素对三维网垫植草护坡性能的影响。结果表明,坡面侵蚀模量在模拟小雨时受影响因素显著性高低顺序为草籽密度、坡度、土质和网垫类型,而暴雨时网垫类型对侵蚀模量的影响明显增加,且采用三维网垫植草护坡时坡面侵蚀模量相比无护坡时减少了5倍左右,三维网垫植草护坡抗冲刷效果明显;由网垫、根系和土组成的坡面浅层加筋土复合体的等效黏聚力随深度的增加总体上呈逐渐减少的趋势,且二者之间呈现三次曲线变化关系;坡面采用厚度大的网垫和植物根系密度较大时都会使坡面浅层土的渗透系数增加。     

三维网植草防护在景观道路中的应用

生态防护型边坡因其环保性越来越受到人们的重视,三维网植草防护作为道路坡面生态防护的一种,可以利用自身结构固土蓄水、避免坡面冲刷,具有良好的工程效果、经济效益和生态效益。将三维网植草防护应用于景观道路坡面防护中,可以克服传统圬工防护的生硬感,起到恢复植被、美化环境的作用,具有良好的景观效果并有助于工程区原始生态的恢复。     

基于坡面植被恢复的岩质边坡分类及生境再造技术研究

高速公路等基础设施建设产生了大量的岩质边坡.受岩性、构造等因素影响,岩质边坡不仅类型复杂,而且坡度大、无土壤、植被恢复十分困难.为了提高岩质边坡植被恢复的质量,需要根据植被恢复对生境条件的要求,对其进行类型划分,并提出与之相适应的生境再造技术.通过借鉴近年来中国北方地区公路岩质边坡生态建设工程案例,选取坡度、坡面结构、坡面平整程度、坡面风化程度等作为分类指标,从植被恢复的角度将岩质边坡划分为4种类型.即:微风化整体结构平整坡面、弱风化块状结构凹凸坡面、强风化碎裂结构平整坡面、碎石覆盖填方坡面.在此基础上,提出了每种类型岩质边坡的坡面处理模式和土壤-植被重建技术方法.这种岩质边坡的分类结果,可为坡面生态恢复设计与施工提供参考.     

荆州古城墙南北段植物群落物种多样性比较

用样地法调查分析了荆州古城墙南、北段植物群落的物种多样性指数,结果表明:(1)就同一群落中不同坡位而言,在南城墙内坡面,两个样地中坡上部分植物的物种数都明显高于坡下,而在北城墙内坡面则正好相反;(2)就不同坡向而言,南城墙内坡面植物物种多样性指数低于北城墙内坡面,而从分层上看,南城墙内坡面的乔木层物种多样性指数高于北城墙内坡面,其革本层和灌木层的物种多样性要明显低于北城墙内坡面;(3)位于同一坡面的植物群落,其多样性指数呈现出草本层>灌木层>乔木层的规律.荆州南、北城墙的内坡面的坡向是影响其生境产生差异的最主要的原因,因此也是影响其植物群落差异的主要原因.     

地铁道岔轨顶坡对尖轨磨耗的影响

针对地铁道岔磨耗严重及使用寿命短等问题,利用有限元方法建立道岔区三维弹塑性轮轨接触计算模型,通过计算尖轨接触应力、接触斑面积及内部应力等,分析轨顶坡对尖轨磨耗的影响。模型中车轮型面采用实测磨耗状态LM型车轮型面。研究结果表明:设置轨顶坡时,尖轨接触应力及内部应力均比不设置轨顶坡的小;以尖轨顶宽35.5 mm断面为例,当轨顶坡从1/40增大到1/20时,其接触应力最大值从904.267 MPa减小至686.266 MPa,Von Mises应力最大值从552.123 MPa降低至493.755 MPa,状态由塑性变形转变为弹性变形,有利于减小尖轨磨耗;增大尖轨断面顶面宽度可以提高其受力状态,延长道岔使用寿命;综合考虑尖轨受力状态,1/20轨顶坡优于其他轨顶坡。     

坡面产沙理论模型

坡面产沙计算是水土流失预测模型的基础.本文基于泥沙运动力学的基本概念,在概化的坡面上考虑影响侵蚀产沙的主要因素及其水力学关系,推导出坡面产沙量的计算公式.通过与坡面产沙实验资料对比,说明提出的坡面产沙计算公式结构合理,待定参数确定后可以作为预测坡面产沙的计算模型.     

基于VRGIS的库区三维仿真系统设计及应用——以莆田市东圳水库为例

应用虚拟现实地理信息系统(VRG IS)技术建立水土流失三维仿真系统,提供水土流失动态信息.结合影响水土流失的各种因素,利用G IS对空间数据处理和分析的特殊功能,实现水土流失监测预报系统数据与图形的有机结合,提高水土流失监测预报的准确性.     

重晶石对金属表面冲蚀作用研究

采用高速旋转冲蚀的方法评价了重晶石对金属表面的冲蚀效果,考查了剪切速度、剪切时间以及加重剂含量对冲蚀速率的影响规律。利用粒度分析仪、扫描电镜以及表面形貌仪研究了重晶石对金属表面的冲蚀作用机理。研究发现,冲蚀速率受冲蚀流速、作用时间、重晶石粒径大小及其含量的影响明显,冲蚀时间越短、流速越大、重晶石粒径越大、重晶石含量越高,冲蚀速率越高。     

海床演变对山海关旅游海滩生态修复工程的响应特征

针对海滩侵蚀问题展开了包括滩肩补沙和离岸潜堤在内的海滩修复工程.为评估工程效果,采用Delft3D软件建立了山海关海域的泥沙输运和海床演变模型,使用2015年至2016年的实测资料验证模型.基于验证后的数学模型对工程海域泥沙输运与海床演变变化特征进行分析.结果表明:工程引起了近岸区域泥沙浓度的减小,减小幅度随离岸距离的增大而减小.工程建设前工程海域的侵蚀较为严重,工程的建设大大减小了近岸海域的冲刷深度,有效地保护了工程岸段海滩.工程后冲淤变化幅度第1年最大,然后逐年减少.     

3D C/C复合材料的电弧驻点烧蚀及机理分析

采用电弧驻点烧蚀试验方法,测试细编穿刺毡增强体C／C复合材料的烧蚀率,并采用电子扫描显微镜观察烧蚀表面形貌。研究结果表明:在电弧驻点烧蚀试验条件下,3D C／C复合材料具有较好的烧蚀性能;C／C复合材料的烧蚀过程主要受热化学烧蚀和机械剥蚀2种烧蚀机制的共同作用,二者相互促进,以机械剥蚀为主;微观烧蚀形貌主要由热化学化蚀导致,宏观烧蚀形貌则主要是机械剥蚀所致。     

静叶斜置对高参数汽轮机再热后第一级叶栅冲蚀的影响

在高温、高速加速冲蚀试验结果所建立的叶栅材料冲蚀率模型和粒子反弹模型的基础上,利用三维数值计算法模拟、分析了静叶斜置对超临界及超超临界汽轮机再热后第一级叶栅冲蚀特性的影响.结果表明:再热后第一级静叶斜置角度为30°时,静叶压力面最大冲蚀失重减小了约30％,吸力面尾缘的冲蚀破坏明显减轻,级效率仅下降0.1％;进一步增大斜置角度,再热后第一级叶栅抗磨性能提升并不明显,级效率下降了1％;减小斜置角度会使静叶压力面最大冲蚀失重增加23％,叶栅抗磨性能显著降低.该研究结果可为减轻再热后第一级叶栅的冲蚀破坏提供技术依据.     

不同降雨强度下滑坡表面冲蚀体积试验

在山区,降雨导致的土壤冲蚀是产生堆积物、改变地貌地形的主要因素。其过程复杂并且受如降雨强度、地表粗糙度等多种因素影响。为研究不同降雨强度条件下降雨对滑坡表面冲蚀的体积指标特性,采用实验室模拟降雨试验平台进行实验,Golden Surfer软件直接读取堆积体体积、3D模拟模型研究降雨与输出数量关系等方法,再现了以体积量直接输出的堆积物与降雨之间的关系。结果表明:降雨过程中,坡体深部土壤体积含水率变化较小,浅层土壤孔隙水压与含水率变化较大;降雨初期,降雨入渗有效提高表层孔隙水压力,地表径流小,带沙能力弱;随降雨时间增加,地表径流强度增加是提高水流冲刷力的主要因素,累计冲蚀堆积体体积随降雨强度增加而增大,但是增速减小,其主要原因是降雨后期,地表形成冲刷沟壑,累计冲蚀堆积体体积受地表粗糙程度限制;通过对降雨时间、降雨强度以及冲蚀堆积体体积进行三维拟合,发现三者幂函数曲线的拟合较好。     

无人机摄影测量提取黄土高原切沟参数精度分析

选取陕北黄土丘陵沟壑区桥沟小流域为研究区,分别用同时相的地面三维激光扫描数据和固定翼无人机摄影测量数据提取切沟形态参数,分析无人机摄影测量提取切沟参数的误差及其原因．结果表明:1）无人机摄影测量与三维激光测量比较,提取切沟面积、周长和沟长二维形态参数的百分误差<10%;2）与三维激光扫描测得切沟横截面积、平均沟深和体积三维形态参数相比较,无人机摄影测量误差<20%,沟壁陡峭、植被覆盖度较高的大型切沟测量参数误差较大,而沟壁坡度相对较小、植被相对稀疏的小型切沟测量参数误差较小;3）固定翼无人机垂直摄影采集数据的方式会导致切沟沟壁细节数据缺失,从而降低切沟参数提取精度．基于无人机摄影测量生成的DSM无法有效过滤植被影响,在一定程度上影响切沟参数的提取精度．与三维激光测量相比,无人机摄影测量切沟地貌参数的精度略低,在切沟短期动态变化监测方面还存在一定的局限性．      

添加剂对铝用碳素阳极消耗的影响

铝电解生产中,碳素阳极两组分(石油焦和沥青结焦)的活性差异带来阳极的选择性氧化,是造成碳素阳极过量消耗的主要原因之一．基于阳极中杂质或添加剂对阳极活性产生的影响,作者采用分别测定石油焦和沥青结焦与CO2反应活性的实验方法,研究了AlF3及其它5种添加剂(分别用A,B,C,AlF3+C,AlF3+D代替)对二者活性的影响．结果表明,添加剂C提高了沥青结焦和石油焦的CO2反应活性;添加剂AlF3,A,B,A1F3+C及AlF3+D均可不同程度地降低沥青结焦和石油焦的CO2反应活性,并且使沥青结焦与石油焦的CO2反应活性差距缩小,使得有可能在碳阳极中采用适宜添加剂,减缓其选择性氧化,降低阳极碳耗．