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.     

基于坡面形态的h型抗滑桩加固效果分析

h型抗滑桩是加固边坡的有效措施之一,在以往的研究中,大多数学者选取的研究对象均为直线形边坡,导致研究结果对自然环境中形态各异的边坡缺乏普遍适用性。因此,基于凹形、直线形、凸形、组合形四种坡面形态,从桩位、连梁长度、锚固深度三个方面综合考虑,以安全系数、边坡变形模式、桩身位移、桩身受力情况为分析依据,提出基于不同坡面形态的h型抗滑桩最优加固方案。研究结果表明：组合形坡最稳定、凸形坡最不稳定。凹形坡桩中轴线距坡脚的合理距离为4/5坡长,其余三种坡形的合理距离均为1/5坡长。凹形坡与组合形坡最优连梁长度为3～5倍桩径,直线形坡与凸形坡最优连梁长度为2～3倍桩径,组合形坡最优连梁长度为3～4倍桩径。凹形坡与组合形坡最优锚固深度为2.5倍桩径,直线形坡最优锚固深度为2～3倍桩径,凸形坡最优锚固深度为1.5～2.5倍桩径。研究结果可对边坡抗滑桩加固设计提供参考。     

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。     

遥感信息模型、粒子系统与元球结合模拟坡面水蚀过程

从计算机图形学领域引入粒子系统与元球技术,同坡面土壤水蚀遥感信息模型(RSIMWEH)结合,提出侵蚀体元的概念,从三维可视化角度动态显示坡面水蚀过程.从三维GIS理论上来说,这是一种新的探索,在技术上,结合实际应用证明了其可行性.     

坡形改造数值模拟与优化防治研究

本文根据边坡工程地质和水文地质条件,通过协调坡面与基岩面两者之间关系及＂正负地形理论＂,确定出削坡减载及反压堆载的位置;采用经验类比法确定了坡形改造的优化防治方案;并采用FLAC3D软件对其进行数值模拟,通过对模拟后边坡的塑性区、位移场及应力场的特征分析验证了坡形改造在边坡稳定性改良中的作用。     

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。     

青藏高原地区生态边坡抗冲刷试验研究

 为减少交通工程建设对青藏高原生态环境的影响,分析了青藏高原地区降雨特性,制定了3个地区的暴雨公式;用青藏高原典型土壤进行了裸土、纯草皮、三维网草皮的边坡冲刷试验,获得了两种草皮的抗冲刷流速,并与西安黄土的抗冲刷流速进行对照;考虑坡面微地形的影响,将坡面水流概化为抛物线形浅沟流,通过现场实测确定了相关参数;计算了西宁、玉树、拉萨、德令哈4个地区的边坡水流参数,并结合室内冲刷试验结果,提出适用于4个地区的生态边坡防护方案。     

基于三维非等温多相模型的质子交换膜燃料电池局部传质机理

为使质子交换膜燃料电池（PEMFC）内部的电极反应物和电极产物有一个更加稳定与均衡的分布，在燃料电池传统阴极蛇形流道的基础上，对其U形转弯入口及出口处进行渐缩渐扩处理，使流道U形转弯处侧壁形成一定角度的坡面，并建立了缩放坡面流道的单电池三维数值模型。对比研究了不同几何参数对流道内液态水动力学行为、排水效率、反应气体质量分数、电池最大功率密度的影响，结果表明坡面结构在一定程度上引导了液滴的流动路径，使流道底面的气体扩散层（GDL）附近气流扰动增强，氧质量分数和电流密度分布更加均匀，最大功率密度得到了明显提高，整体上提高了PEMFC内部的传质能力。     

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.     

岩质高边坡动力稳定性评价方法与应用

以上海地区天马山采石深坑岩质高边坡为研究对象,围绕岩质高边坡工程中的动力抗滑稳定性问题,通过室内试验和现场试验,对影响岩质高边坡稳定性的地质构造、场地工程条件等内在因素进行分析.采用有限元动力分析法对高边坡在地震载荷作用下的动力响应特性进行分析,探讨地震荷载作用下,影响岩质高边坡稳定性的因素、地震荷载与岩质高边坡失稳破坏之间的关系,并采用动力有限元法与强度折减法相结合的方法进行动力抗滑稳定性研究.结果表明：地震荷载作用下的水平推力对深坑酒店的稳定性影响很大,边坡顶部岩体存在向坑内整体倾覆的危险;边坡动力失稳及动力安全系数的确立可采用位移突变的方法.
     

复杂山地环境下脉动风速谱研究

进行了8种坡度下单个三维山体的模型风洞试验,讨论了山体各位置脉动风速谱的变化规律,以及坡度对脉动风速谱的影响.结果表明:背风面山脚0.8h高度以下位置,脉动风速功率谱与来流风速谱相比,功率谱峰值明显增大,峰值频率向高频移动,单峰特征明显,频带变窄.除此以外的背风面其他位置、迎风面以及山顶位置的脉动风速功率谱与来流风速谱基本一致.提出了山体背风面脉动风速能量由来流湍流能量和山体尾流涡旋能量构成的思想,将来流脉动风速谱与涡旋谱进行分离,并根据试验数据拟合,提出了保守的涡旋谱的计算公式.根据不同坡度山体的试验,得出了0.5为涡旋产生与否的临界坡度.     

基于栅格DEM的微观地形分类技术

认为微观地貌形态的划分是宏观地貌形态划分的延续,基于栅格数字高程模型（DEM）和数字地形分析（DTA）技术实现微观地貌形态分类的关键在于提取地形地貌因子和制定合理的分类决策方案．以土壤侵蚀研究中的临界坡度值为参考,改进了Dragut提出的山体部位划分的分类决策方案．采用黄土高原的局部DEM进行了山体部位分类的试验研究,实现了微观地形地貌的自动分类,试验结果揭示了微观地形地貌分布与土壤侵蚀之间的关系．     

The effect of land use structure on the distribution of soil nutrients in the hilly area of the Loess Plateau, China

The irrational land use is one of the main reasons for the soil erosion and nutrienloss in the loess hilly area of China. In this project, 4 types of typical land use structure of sustain ment for about 15 years in the loess hill slope are selected to study the effect of land use structure on the distribution of soil nutrients. From hill bottom to hill top, the patterns of land use types are: grassland-slope farmland-forest, slope farmland-grassland-forest, terrace-grasslandforest and slope farmland-forest-grassland. By measuring the contents of the total N, total P, available N, available P and organic matter of soils, the results show that the land use structure types of slope farmland-grassland-forest and terrace-grassland-forest have a better capacity to maintain the soil nutrients.     

山体坡度对山体周围高速公路路面风速及行车安全的影响

为深入研究山体坡度对山体周围环境风的影响,基于计算流体力学理论,选择Fluent仿真环境建立高度相同、坡度不同的二维余弦山体模型进行数值风洞试验.依据高速公路与山体的空间位置关系以及常见车型的风压中心高度,定量研究了山体坡度与山体周围高速公路路面环境风的关系.实验结果表明,山体顶端和山体下游区域是山体周围环境风的局部极大值点,并通过数据分析和曲线拟合得到了相应的拟合公式.实验结论揭示了途径山体的高速公路路面环境风受山体坡度变化的影响规律,为三维山体建模仿真参数的确定提供了依据,可为"风-车-路"系统的深入研究、待建高速公路的选线以及运营高速公路的风速预警系统提供理论和技术支持.     

车镇凹陷北部陡坡带油气成藏规律研究

通过对车镇凹陷北部陡坡带地质特征和油气成藏条件的分析,发现该带具有坡陡、沉积相带窄、滑脱潜山和鼻状构造发育等特点,紧邻生油洼陷,油气资源丰富,成藏条件好。油气成藏模式主要有:它源前古近系古潜山油气成藏模式和自源古近系中深层油气成藏模式。古近系近岸水下扇、浊积扇砂砾岩体和下古生界古潜山碳酸岩是油气最主要的储集层,是该带油气勘探的重点。     

基于数字高程模型(DEM)的可可西里地貌及区划研究

基于数字高程模型(DEM)数据,应用地理信息系统(GIS)方法,对可可西里地区地貌要素进行定量分析,并对其地貌区划进行研究。可可西里地区海拔分为中海拔、高海拔和极高海拔三级,其中高海拔地区占据69.38%的区域。研究区夷平面广泛发育,根据地势起伏度可划分为丘陵、平原和台地3种类型。除东部三江源地区外,研究区主体未受到青藏高原强烈隆升造成的河流溯源侵蚀影响,坡度类型以小于15的微斜坡、缓斜坡和斜坡为主,地势平坦。依据地貌形态特征定量分析、地貌类型组合和地貌成因的差异性原则,可可西里地区可划分为4个地貌区:羌塘高原地貌区(Ⅰ)、东昆仑山山地地貌区(Ⅱ)、三江源丘状山原地貌区(Ⅲ)和柴达木高原盆地区(Ⅳ)。其中,羌塘高原地貌区又可划分为可可西里高原地貌亚区(Ⅰ_1)和唐古拉山高山地貌亚区(Ⅰ_2),东昆仑山地地貌区可划分东昆仑南部极高山地貌亚区(Ⅱ_1)和东昆仑北部高山地貌亚区(Ⅱ_2)。地貌要素研究可以直观、量化地反映可可西里地区海拔、地势起伏度及坡度特征,地貌区划研究可以反映可可西里地区高原、山地、山原、盆地的地貌格局和水平分异,对研究地貌特征、地貌类型及开发保护具有重要意义。     

坡面土壤侵蚀力学模型

坡面土壤颗粒发生侵蚀分离是坡面流侵蚀的起始阶段,因此分析导致坡面土壤颗粒分离的临界水流剪切应力及其影响因素对了解坡面流侵蚀有重要现实和理论意义。通过对坡面流土壤颗粒发生分离进行受力分析,指出导致土壤发生分离的动力因素和阻力因素,建立坡面土壤颗粒受力力学模型。通过对模型求解得出土壤发生侵蚀的临界水流切应力并对其影响因素进行分析,对坡面流土壤侵蚀的微观力学机理作初步的探讨,以期对防治上壤侵蚀和水土保持工作有所借鉴。     

单山和双山风场特征的CFD数值模拟

采用CFD模拟方法研究单山和双山情况下三维山丘风场,研究计算模型表面粗糙度对风场的影响,计算不同坡度山体情况下单山的风场,进行两个山体左右排列情况的风场计算,分析坡度、风向角、间距对双山风场的影响.研究表明:山体的计算模型表面粗糙度增大时,山顶上方半山高度的加速效应减弱,山后尾流区的高度增加;山体横风切面的加速效应大于顺风切面,横风切面内半山以上的位置均为风速最大值区域;左右双山紧贴排列情况下,风斜吹时前山山顶的加速比大于后山山顶,风直吹的数据在两者中间.     

东营凹陷孔二段源岩有利烃源分布及南坡深层潜山气藏勘探

东营凹陷南坡深层潜山勘探程度较低,孔二段烃源岩的生烃潜力及有利烃源分布是制约其勘探的重要成藏因素。首先从孔二段烃源岩的岩性颜色、生烃潜力地化指标、生物标志化合物特征等方面分析了其生烃潜力及发育特征;在此基础上,结合东营凹陷构造演化背景及孔二段地层发育特征,利用地震资料对孔二段烃源岩有利烃源分布进行了预测;同时,通过已钻井分析,建立了南坡深层潜山成藏模式,并在其指导下,结合孔二段有利烃源分布,对东营凹陷南坡深层潜山进行了综合评价。