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崩滑碎屑体堵江成坝研究综述与展望 被引量：13
1
作者 郑鸿超 石振明 +1 位作者 彭铭 周圆媛 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期19-28,共10页
堰塞坝是由崩塌、滑坡、泥石流等斜坡失稳体堵塞河流而形成的天然坝体。中国是堰塞坝的高发区,在作者团队所统计的全世界范围内堰塞坝案例中,发生在中国的高达758例,占比59%。近年来,频发的地质构造活动和极端气候灾害(台风、暴雨、融雪... 堰塞坝是由崩塌、滑坡、泥石流等斜坡失稳体堵塞河流而形成的天然坝体。中国是堰塞坝的高发区,在作者团队所统计的全世界范围内堰塞坝案例中,发生在中国的高达758例,占比59%。近年来,频发的地质构造活动和极端气候灾害(台风、暴雨、融雪等)诱发了大量的堰塞坝,严重威胁所在流域的生命财产安全。崩滑碎屑体堵江形成的堰塞坝通常结构松散、稳定性差、溃决程度大、溃决速度快,容易形成巨型洪灾,对下游生命财产造成更大危害。本文首先简要总结了一般堰塞坝堵江研究与崩滑型堰塞坝成坝特点,然后归纳了崩滑碎屑体运动及破碎机理和碎屑体堵江成坝机理,重点关注成坝过程中的颗粒分选和堆积形态规律。在此基础上,明确颗粒破碎和水流条件对坝体形态特征、物质组成和稳定性作用的研究较少。经过本文初步研究,得出崩滑碎屑体堵江通常有3种成坝模式:滑入型、爬高型和折返型,不同类型堰塞坝的稳定性具有显著差异。堰塞坝的稳定性与坝体关键特征参数(几何形态、坝体结构和物质组成)密切相关,而坝体特征参数又主要由崩滑体在运移过程中碰撞破碎和入河堵江时的固液耦合作用共同决定。考虑上述两种因素,结合物源性质、边坡地形、河谷及水流条件,拟开展成坝影响因素与堰塞坝的空间形态、结构特征及稳定性的内在关系研究,以便建立基于坝体稳定性快速评价的坝体特征预测模型。研究的开展可为堰塞坝形成前坝体特征的事先预测及堰塞坝形成后坝体稳定性的快速评估等方面的研究与实践提供重要理论依据。 展开更多
关键词 堰塞坝 崩滑碎屑体 碰撞破碎 成坝特征 堰塞坝稳定性
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泥石流防治措施与冲击力研究进展 被引量：3
2
作者 石振明 吴彬 +1 位作者 郑鸿超 彭铭 《地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4339-4349,共11页
泥石流是一种世界范围内各个历史时期均普遍发生的地质灾害现象,尤其频发于地震多发的山地地区,每年均给人民的生命财产造成重大损失.为了应对这种暴发突然,来势凶猛,破坏力强的泥石流灾害,一系列防治措施应运而生.系统总结泥石流的防... 泥石流是一种世界范围内各个历史时期均普遍发生的地质灾害现象,尤其频发于地震多发的山地地区,每年均给人民的生命财产造成重大损失.为了应对这种暴发突然,来势凶猛,破坏力强的泥石流灾害,一系列防治措施应运而生.系统总结泥石流的防治措施.泥石流的防治措施可分为结构化措施和非结构化措施.其中结构化措施包括拦挡坝、拦挡网、导流渠、沉淀池和植被防护措施等,其设计依据可通过泥石流冲击力模型获取.泥石流冲击力模型可分为静力模型、动力模型.非结构化措施即建立泥石流预警和预报系统体系. 展开更多
关键词 泥石流 拦挡坝 拦挡网 导流渠 预警预报系统 冲击力模型 工程地质
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一种改进的光滑粒子动力学法在地震条件下岩质边坡中的验证与应用 被引量：1
3
作者 夏成志 石振明 +2 位作者 李博 郑鸿超 刘毛毛 《地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4469-4483,共15页
开发一种改进损伤框架的粒子流算法,被称为核断裂的光滑粒子流法(kernel⁃broken smoothed particle hydrodynamics,KBSPH),用于模拟地震条件下岩质边坡的裂纹扩展和变形破坏过程.在KBSPH中,提出一种改进的损伤框架,通过引入断裂标志来... 开发一种改进损伤框架的粒子流算法,被称为核断裂的光滑粒子流法(kernel⁃broken smoothed particle hydrodynamics,KBSPH),用于模拟地震条件下岩质边坡的裂纹扩展和变形破坏过程.在KBSPH中,提出一种改进的损伤框架,通过引入断裂标志来改进损伤粒子的核函数,使损伤粒子的虚拟应力键直接断裂,裂纹在断裂的应力键间生成,从而模拟岩石的裂纹扩展过程.在地震边界上采用了双层边界,将动力输入边界与黏滞边界分离.首先通过薄板振动实验验证KBSPH的动力特性.其次以单裂隙岩体单轴压缩试验验证KBSPH的断裂力学特性.最后模拟地震条件下多节理岩质边坡中裂纹扩展过程和动力响应.薄板振动实验验证了KBSPH的动力特性的准确性.单裂隙岩体单轴压缩试验,证明了KBSPH可以正确模拟预制裂隙尖端的翼型裂纹.通过对比以往数值模拟方法和现场案例,表明KBSPH正确揭示了加速度放大效应以及地震条件下岩质边坡的裂纹扩展过程.KBSPH避免了传统算法的网格畸变,损伤粒子应力分量重新分配的问题,降低了编程难度,提高了运行速率,可为SPH在地震条件下岩石力学中的应用和理解岩石断裂机理提供一定的参考. 展开更多
关键词 光滑粒子流法 岩质边坡 动力响应 裂纹扩展 岩土工程
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考虑不同泄流槽方案的堰塞坝溃决机理分析--以唐家山堰塞坝为例 被引量：12
4
作者 石振明 郑鸿超 +1 位作者 彭铭 张利民 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期741-751,共11页
近年来,频发的地质构造活动和极端气候灾害诱发了大量堰塞坝,严重威胁上下游群众的生命财产安全。开挖泄流槽是最常用降低堰塞坝溃决风险的措施,由于时间非常急迫、交通极度瘫痪,其开挖量非常有限,因此如何利用有限的开挖量将溃坝风险... 近年来,频发的地质构造活动和极端气候灾害诱发了大量堰塞坝,严重威胁上下游群众的生命财产安全。开挖泄流槽是最常用降低堰塞坝溃决风险的措施,由于时间非常急迫、交通极度瘫痪,其开挖量非常有限,因此如何利用有限的开挖量将溃坝风险降低至最小是亟待解决的问题。本文基于水土耦合冲刷机理,提出了考虑不同泄流槽方案的堰塞坝溃决机理分析方法,并应用于唐家山堰塞坝。该方法根据水力学参数和坝体抗冲刷性参数动态计算瞬时坝体冲刷率,进而分析泄流槽对溃决全过程的影响,从而自动获取最优的泄流槽设计方案。将此方法应用于唐家山堰塞坝案例发现:唐家山堰塞坝泄流槽最优设计时溃坝洪峰流量为1700m^3·s^(-1),小于实际峰值流量6500m^3·s^(-1),主要是因为增大泄流槽的纵坡率,显著增强溃坝前的冲刷并形成双洪峰,从而有效降低了溃决峰值流量。由于复合槽相对较小的水力半径限制了溃坝前的冲刷,使得临溃时水位较高,因此溃坝峰值流量比单槽大,溃坝风险降低效果不如单槽。 展开更多
关键词 堰塞坝 泄流槽 优化设计 峰值流量 复合槽
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软硬互层反倾岩质边坡稳定性影响因素分析及破坏模式研究 被引量：6
5
作者 霍逸康 石振明 +1 位作者 郑鸿超 黄达 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期1680-1688,共9页
反倾边坡破坏会诱发严重的地质灾害,因此对软硬互层反倾岩质边坡的稳定性及破坏模式进行研究具有重要的意义。本文基于数值模拟的方法,利用离散元UDEC软件,首先基于正交试验设计法,考虑了边坡坡角、岩层倾角、坡高、相邻软硬岩层总厚度... 反倾边坡破坏会诱发严重的地质灾害,因此对软硬互层反倾岩质边坡的稳定性及破坏模式进行研究具有重要的意义。本文基于数值模拟的方法,利用离散元UDEC软件,首先基于正交试验设计法,考虑了边坡坡角、岩层倾角、坡高、相邻软硬岩层总厚度、硬软岩层厚度比、硬软岩层力学参数序号比、结构面力学参数7个因素的影响,设计了32组正交试验,利用强度折减法对边坡的稳定性及可能的破坏模式进行模拟,并从边坡稳定系数和位移两个方面对计算结果进行敏感性分析。结果表明,边坡坡角和岩层倾角对稳定系数影响较大,结构面力学参数和坡高对边坡位移影响较大;然后对边坡的破坏模式进行归纳总结,将软硬互层反倾边坡的破坏模式分为弯曲倾倒破坏、坍塌滑动破坏和块体倾倒破坏3种类型,并对每种破坏类型的边坡特征进行详细分析。 展开更多
关键词 反倾边坡 软硬互层 数值模拟 UDEC 正交试验
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堰塞坝渗流稳定性及坝体动力响应研究 被引量：5
6
作者 杨江涛 石振明 +1 位作者 郑鸿超 王友权 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期574-583,共10页
堰塞坝是由崩塌、滑坡等堵塞河道而形成的天然坝体。区别于人工坝,堰塞坝具有坝体结构松散、材料分布不均的特点,其一旦形成,极易在短时间内发生失稳破坏(漫顶溢流、渗流破坏及坝坡失稳),威胁下游群众的生命财产安全。堰塞坝的失稳破坏... 堰塞坝是由崩塌、滑坡等堵塞河道而形成的天然坝体。区别于人工坝,堰塞坝具有坝体结构松散、材料分布不均的特点,其一旦形成,极易在短时间内发生失稳破坏(漫顶溢流、渗流破坏及坝坡失稳),威胁下游群众的生命财产安全。堰塞坝的失稳破坏主要受到上游水位、坝体渗流及余震作用的影响,本文以唐家山堰塞坝为研究背景,基于通用有限元软件ABAQUS建立堰塞坝渗流及动力响应分析模型,研究堰塞坝在渗流及余震作用下的稳定性,并进一步分析渗流及坝体余震对堰塞坝溃坝模式的影响。研究结果表明,(1)唐家山堰塞坝坝体发生渗透破坏的可能性较小,但随着上游水位的上升,堰塞坝发生渗流破化的概率增大;(2)堰塞坝内部动力响应特征表现为沿坝高从上到下,坝体的加速度放大倍数逐渐减小,动力响应呈现明显的“表面放大”效应;(3)余震作用下,堰塞坝不会发生整体失稳破坏,但余震使得堰塞坝坝高降低,从而加速其发生漫顶溢流破坏。 展开更多
关键词 堰塞坝 渗流稳定性 动力响应 ABAQUS 唐家山堰塞坝 破坏模式
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