基于溃决机理的堰塞湖溃决快速风险评估方法研究

1

作者 王琳 苑鹏飞 +3 位作者 钟启明 胡亮 单熠博 薛一峰 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期51-62,共12页

堰塞湖发生后极易形成溃决灾害链,亟需构建基于有限数据包的溃决快速定量风险评估方法。通过快速获取堰塞湖影响区域的三维地理信息,构建溃决-致灾的快速定量评估模型。基于堰塞湖坝体颗粒级配组成,实现精细化、简单化的稳定性快速评价... 堰塞湖发生后极易形成溃决灾害链,亟需构建基于有限数据包的溃决快速定量风险评估方法。通过快速获取堰塞湖影响区域的三维地理信息,构建溃决-致灾的快速定量评估模型。基于堰塞湖坝体颗粒级配组成,实现精细化、简单化的稳定性快速评价;基于冲蚀特性和崩塌过程溃决机理,实现溃口流量变化过程分析与洪水演进过程模拟(1 h内);基于极限学习机网络模型建立风险人口与生命损失的函数,实现了生命损失评估预警,明晰了溃决-致灾的灾害链效应。将其应用于唐家山堰塞湖实例发现:研究方法能够较好地预警溃决灾害链;开挖引流槽可降低堰塞湖的溃口峰值流量、最大流速、溃口宽度和溃决库容,但无法防止溃决发生;若不开挖引流槽,溃决库容将达到3.14×10^(8) m^(3),溃口峰值流量达到9343.35 m^(3)/s,溃口顶宽增大到151.6 m,开挖引流槽可使溃口峰值流量减少12.6%,溃决库容减少36.5%,降低了堰塞湖的溃决风险;当提前预警时间超过2 h后,及时疏散下游淹没范围内的居民可使生命损失率降低为0。研究方法可实现堰塞湖应急处置时的快速定量风险评估,并为其应急处置决策提供技术支撑。 展开更多

关键词 堰塞湖 稳定性 溃决过程 生命损失 风险评估 唐家山

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基于物质点法的白格滑坡堰塞坝形成过程数值模拟

2

作者 钟启明 吴昊 +1 位作者 单熠博 赵鲲鹏 《人民长江》 北大核心 2024年第4期25-31,43,共8页

为准确模拟堰塞坝的形成过程,在物质点方法中引入了滑动速度依赖型的摩擦系数模型,实现了滑面接触算法的求解,并与试验结果对比验证方法的可靠性。在此基础上,反演了白格滑坡堰塞坝的形成过程,探讨了滑床底摩擦对堰塞坝成坝模式的影响... 为准确模拟堰塞坝的形成过程,在物质点方法中引入了滑动速度依赖型的摩擦系数模型,实现了滑面接触算法的求解,并与试验结果对比验证方法的可靠性。在此基础上,反演了白格滑坡堰塞坝的形成过程,探讨了滑床底摩擦对堰塞坝成坝模式的影响规律。研究结果表明:白格滑坡堰塞坝形成过程可分为滑坡体加速运动、河谷制动和堆积成坝三阶段。白格滑坡速度最大达到45 m/s且最大速度位于滑坡体后缘,而滑坡体前缘受到河床底部摩擦影响,速度不稳定,变化幅度大且比滑坡体后缘早20 s制动。不同滑面接触模式决定了滑坡最终堆积成坝的状态:若采用滑动速度依赖型的摩擦系数模型模拟,则能够真实反映白格滑坡堰塞坝堆积状态;采用滑面的峰值摩擦系数计算,则导致计算的白格滑坡运动距离减小了32%,不能形成完全堵塞金沙江的堰塞坝;而采用残余摩擦系数计算,则导致计算的白格滑坡运动距离增大了12%。研究成果对加深堰塞坝成坝模式的认识具有意义,对于滑坡堰塞坝链生灾害预测及防灾减灾应急抢险处置具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 物质点法 数值模拟 接触模型 摩擦系数 白格滑坡堰塞坝

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基于贝叶斯网络的堰塞坝稳定性快速评价模型

3

作者 杜镇瀚 钟启明 +1 位作者 董海洲 单熠博 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2023年第4期37-45,共9页

为了科学、合理地评价堰塞坝稳定性,收集了国内外313个已溃和未溃堰塞坝的基础信息,建立了案例数据库;考虑堰塞坝形态特征、物质组成以及堰塞湖水动力条件包含的8个影响参数,基于贝叶斯网络提出了两种新的堰塞坝稳定性快速评价模型,分... 为了科学、合理地评价堰塞坝稳定性,收集了国内外313个已溃和未溃堰塞坝的基础信息,建立了案例数据库;考虑堰塞坝形态特征、物质组成以及堰塞湖水动力条件包含的8个影响参数,基于贝叶斯网络提出了两种新的堰塞坝稳定性快速评价模型,分别为节点缺失条件下的简化模型和节点完整条件下的精细化模型。这两种新模型与国内外典型的堰塞坝稳定性快速评价模型的对比结果表明:基于贝叶斯网络的简化模型的绝对准确率和保守准确率分别为83.33%和94.44%,精细化模型的绝对准确率和保守准确率分别为80.77%和96.15%,验证了贝叶斯网络模型的可靠性和科学性,且贝叶斯网络模型可以实时输入和更新样本集,从而不断提高模型预测精度。 展开更多

关键词 堰塞坝 稳定性评价 贝叶斯网络

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金沙江白格堰塞湖溃决过程数值模拟 被引量：11

4

作者 钟启明 陈生水 单熠博 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期29-37,共9页

2018年10月10日和11月3日,在中国四川省与西藏自治区交界处的白格村同一位置连续发生两次滑坡,完全堵塞了金沙江形成堰塞湖。由于“10·10”滑坡形成的堰塞湖水位抬升迅速,堰塞湖于10月12日自然漫顶溃决。“11·3”滑坡堵塞了“... 2018年10月10日和11月3日,在中国四川省与西藏自治区交界处的白格村同一位置连续发生两次滑坡,完全堵塞了金沙江形成堰塞湖。由于“10·10”滑坡形成的堰塞湖水位抬升迅速,堰塞湖于10月12日自然漫顶溃决。“11·3”滑坡堵塞了“10·10”堰塞体溃决形成的流道,形成了更大的堰塞湖,鉴于客观条件允许,采取了开挖泄流槽降低堰塞湖溃决水位的措施,至11月12日,堰塞湖发生漫顶溃决,溃口洪水峰值流量为31000 m3/s。由于“11·3”白格堰塞湖溃决案例拥有较为完整的实测资料,为堰塞湖溃决过程的研究提供了宝贵的基础数据。基于堰塞体的溃决机理,建立了可考虑堰塞湖的水动力条件、堰塞体的形态和材料特征的堰塞湖溃决过程数学模型。该模型采用宽顶堰公式模拟溃口洪水流量,并根据堰塞湖入湖和溃口流量以及堰塞湖的水位–湖面面积关系曲线确定堰塞湖水位的变化;采用基于水流剪应力和堰塞体材料临界剪应力、可考虑宽级配堰塞体材料特性的冲蚀公式模拟材料的冲蚀过程;假设溃口在纵向下切和横向展宽过程中坡角保持不变,采用极限平衡法分析溃口在发展过程中发生的边坡失稳;采用按时间步长迭代的数值计算方法模拟堰塞湖溃决时的水土耦合过程。采用作者建立的模型对“11·3”白格堰塞湖溃决案例进行反演分析后发现,本模型计算获得的溃口流量过程、堰塞湖水位变化过程、溃口发展过程与实测值基本吻合。参数敏感性分析表明:冲蚀系数对溃决过程具有重要的影响;残留坝高通过影响下泄库容也对溃决过程产生作用;开挖泄流槽可降低堰塞湖溃决时的库容,从而对溃口流量过程产生影响,是降低灾害损失的有效手段。 展开更多

关键词 白格 堰塞湖 溃决 数值模拟 参数敏感性分析

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硅灰改良膨胀土室内试验研究 被引量：6

5

作者 单熠博 王保田 +1 位作者 张福海 韩少阳 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第5期63-66,共4页

膨胀土是一种具有遇水膨胀、失水收缩、多裂隙性的特殊性黏土.针对膨胀土的不利工程特性,本文采用硅灰作为膨胀土改良剂,研究了硅灰改良土的膨胀性、水稳性及物理力学特性.试验结果表明:硅灰改良膨胀土的液限减小,塑性指数明显降低,自... 膨胀土是一种具有遇水膨胀、失水收缩、多裂隙性的特殊性黏土.针对膨胀土的不利工程特性,本文采用硅灰作为膨胀土改良剂,研究了硅灰改良土的膨胀性、水稳性及物理力学特性.试验结果表明:硅灰改良膨胀土的液限减小,塑性指数明显降低,自由膨胀率及线膨胀率较素土均有大幅降低;在经历4次干湿循环后,表面未产生贯穿裂隙,其抗剪强度及无侧限抗压强度均有明显提升,水稳性显著改善.这说明了硅灰对膨胀土具有良好的改良效果,对膨胀土地区路基边坡防护具有一定的推广应用价值. 展开更多

关键词 硅灰 膨胀土 室内试验 干湿循环

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崩滑堰塞湖的形成-孕灾-致灾机理与模拟方法 被引量：3

6

作者 钟启明 钱亚俊 单熠博 《人民长江》 北大核心 2021年第2期90-98,共9页

崩滑堰塞湖是山区一种常见的地质灾害,溃决后可能造成下游人民生命财产的巨大损失。围绕崩滑堰塞湖的形成-孕灾-致灾过程,对其灾害链的形成机理和模拟方法进行了分析研究。以崩滑堰塞湖的形成过程和堰塞体的颗粒分布特征为切入点,建立... 崩滑堰塞湖是山区一种常见的地质灾害,溃决后可能造成下游人民生命财产的巨大损失。围绕崩滑堰塞湖的形成-孕灾-致灾过程,对其灾害链的形成机理和模拟方法进行了分析研究。以崩滑堰塞湖的形成过程和堰塞体的颗粒分布特征为切入点,建立了堰塞体稳定性快速评价方法,总结了堰塞体的冲蚀特性和溃决过程,提出了崩滑堰塞湖溃决过程数值模拟方法。该灾害链模拟方法基于崩滑堰塞湖的形成和溃决机理,综合考虑了堰塞体的形态特征、颗粒组成、材料冲蚀特性和堰塞湖的水动力条件,可对堰塞体的稳定性、堰塞湖的溃决洪水流量过程和溃口演化规律进行分析计算,是一种科学高效的模拟方法。选择21世纪我国3个典型的崩滑堰塞湖案例验证了灾害链模拟方法的合理性,可为风险评估提供参考。 展开更多

关键词 崩滑堰塞湖 堰塞体 颗粒组成 溃决机理 溃决过程 数值模拟 稳定性快速评价

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堰塞坝稳定性快速评价方法对比 被引量：7

7

作者 钟启明 单熠博 《人民长江》 北大核心 2019年第4期20-24,64,共6页

由降雨、地震等灾害产生的堰塞坝坝体寿命短、溃决后危害大,其稳定性一直是学术界和工程界关注的热点,国内外学者已经提出了一系列基于地貌学指标的堰塞坝稳定性快速评价方法。为了对比分析各评价方法的优劣,通过收集世界各地具有实测... 由降雨、地震等灾害产生的堰塞坝坝体寿命短、溃决后危害大,其稳定性一直是学术界和工程界关注的热点,国内外学者已经提出了一系列基于地貌学指标的堰塞坝稳定性快速评价方法。为了对比分析各评价方法的优劣,通过收集世界各地具有实测参数的堰塞坝案例(共421例),分别采用错判率F、绝对准确率R、保守准确率R_c,以及基于3种准确率的综合准确率R_r对国内外常用的堰塞坝稳定性快速评价方法进行了对比分析。综合分析结果表明:DBI和L_s(AHV)的准确率较其他评价方法更高,且模型计算参数较易获取,具有更好的适应性和可靠性;但是堰塞坝稳定性的影响因素较多,前人提出的快速评价方法大多仅考虑坝体形态、流域面积、堰塞湖体积等地貌学因素,具有一定的局限性,今后应在地貌学指标的基础上,通过先进的测量手段快速获取堰塞坝的坝料特性和堰塞湖的水动力学参数,进一步提升堰塞坝稳定性快速评价方法的合理性。 展开更多

关键词 堰塞坝 稳定性快速评价方法 地貌学指标 综合准确率 白格堰塞湖 加拉堰塞湖

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滑坡堰塞湖溃决风险与过程研究进展 被引量：4

8

作者 钟启明 陈小康 +2 位作者 梅胜尧 单熠博 杜镇瀚 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期659-670,共12页

滑坡堰塞湖是山区常见的一种自然灾害,对其溃决风险与过程的科学认知和合理评估是应急处置的关键。外荷载作用下滑坡堰塞体的力学响应、滑坡堰塞湖渐进破坏机理与溃决洪水预测理论是滑坡堰塞湖风险评估研究领域的关键科学问题。本文围... 滑坡堰塞湖是山区常见的一种自然灾害,对其溃决风险与过程的科学认知和合理评估是应急处置的关键。外荷载作用下滑坡堰塞体的力学响应、滑坡堰塞湖渐进破坏机理与溃决洪水预测理论是滑坡堰塞湖风险评估研究领域的关键科学问题。本文围绕滑坡堰塞湖形成后的溃决风险与过程展开综述,从定性和定量的角度分别对堰塞湖危险性评价方法进行分析总结,从小尺度、大尺度和超重力场试验技术的角度总结了堰塞湖的溃决机理、溃决过程及其影响因素,从数学方法的角度对堰塞湖溃决洪水预测中经验公式法、简化和精细化数值模拟方法的进展进行总结评价。然而,国内外关于滑坡堰塞湖风险评估领域的研究仍处于起步阶段,空-天-地一体化监测技术、堰塞湖危险性评价中的不确定性问题、堰塞体材料冲蚀特性与溃决机理、堰塞湖溃决洪水精细化模拟等将是未来的重点研究方向。本综述可为堰塞湖防灾减灾和流域水工程风险管理提供有价值的参考。 展开更多

关键词 滑坡 堰塞湖 堰塞体 溃决机理 模拟方法 风险评估

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考虑材料冲蚀性沿深度变化的堰塞体漫顶溃决模拟 被引量：1

9

作者 钟启明 陈生水 单熠博 《人民长江》 北大核心 2020年第1期180-186,共7页

合理预测堰塞体的溃决过程对于致灾后果评价和防灾减灾工作的开展具有至关重要的意义,但由于堰塞体结构和材料的复杂性,给预测工作带来了挑战。基于堰塞体的地质勘察资料和溃决机理,建立了一个可考虑材料冲蚀特性随深度变化的堰塞体漫... 合理预测堰塞体的溃决过程对于致灾后果评价和防灾减灾工作的开展具有至关重要的意义,但由于堰塞体结构和材料的复杂性,给预测工作带来了挑战。基于堰塞体的地质勘察资料和溃决机理,建立了一个可考虑材料冲蚀特性随深度变化的堰塞体漫顶溃决过程数学模型。模型主要包括水动力模块、材料冲蚀模块和溃口发展模块,并采用按时间步长迭代的数值计算方法模拟堰塞体溃决时的水土耦合过程。选择拥有实测资料的白格"11·03"堰塞体溃决案例对模型进行验证,模拟结果验证了模型的合理性。参数敏感性分析结果表明,堰塞体材料冲蚀系数对溃口流量过程具有重要影响,堰塞体材料临界剪应力对溃决过程影响较小;另外,开挖泄流槽可大幅降低库容较大堰塞湖溃决时的溃口峰值流量,是一种行之有效的减灾手段。 展开更多

关键词 堰塞体漫顶溃决 冲蚀特性 数值模拟 参数敏感性分析 白格堰塞体

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超软土地基上船闸基坑回填期位移控制技术研究 被引量：2

10

作者 王小健 单熠博 《中国水运（下半月）》 2017年第10期123-125,130,共4页

杨林船闸修建于高含水率超软弱淤泥质土层上,底板以下分布着厚达30m左右的淤泥和淤泥质土,船闸主体结构施工完成后,闸室北侧边坡回填土方量是闸室南侧回填土方量的两倍多。闸室两侧回填土的回填高度与回填速率将直接影响底板下软弱土层... 杨林船闸修建于高含水率超软弱淤泥质土层上,底板以下分布着厚达30m左右的淤泥和淤泥质土,船闸主体结构施工完成后,闸室北侧边坡回填土方量是闸室南侧回填土方量的两倍多。闸室两侧回填土的回填高度与回填速率将直接影响底板下软弱土层将产生向闸室底板范围内流动,软土的塑性流动将导致闸室底板不均匀受力和PHC管桩的侧向变形,可能威胁到船闸的安全。本文研究通过采用预先埋设的土压力计的观测数据,调节闸室两侧回填高度减小底板两侧土压力的差值;南北闸室墙后回填土下层打入测斜管,检测墙后回填后土体深层变形情况;在闸室底板桩基顶预埋应变传感器,检测闸室回填对桩基的影响,分折并提出回填预警,指导回填施工。从而为此类工程问题提供指导借鉴意见。 展开更多

关键词 土体回填 位移控制 回填高度 位移观测 测斜管

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尾矿库漫顶溃坝机理与溃坝过程数值模拟 被引量：7

11

作者 刘嘉欣 阎志坤 +2 位作者 钟启明 陈亮 单熠博 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2694-2708,共15页

针对尾矿库漫顶溃坝问题,采用尾矿库漫顶溃坝离心模型试验,研究挟砂漫顶水流作用下的溃口尺寸和溃口流量的演化规律,并将尾矿库溃坝过程分为下游坡冲蚀、溯源冲蚀、沿程冲蚀3个阶段;在此基础上建立沿深度取积分平均值的二维溃坝数学模型... 针对尾矿库漫顶溃坝问题,采用尾矿库漫顶溃坝离心模型试验,研究挟砂漫顶水流作用下的溃口尺寸和溃口流量的演化规律,并将尾矿库溃坝过程分为下游坡冲蚀、溯源冲蚀、沿程冲蚀3个阶段;在此基础上建立沿深度取积分平均值的二维溃坝数学模型,该模型可考虑坝坡上重力分量对冲蚀率的影响以及溃坝过程中溃口边坡的失稳坍塌。采用全耦合方法将水动力方程和非平衡坝料冲蚀方程转换为含源项的浅水方程形式,并基于矩形网格下的有限体积法进行离散处理和数值求解。采用双侧扩宽水槽中动床试验和尾矿库漫顶溃坝离心模型试验对模型的合理性进行验证。研究结果表明:采用本文所提模型得到的溃口最终形态、溃口流量变化过程和溃口断面发展过程与实际情况基本吻合,验证了模型的合理性。 展开更多

关键词 尾矿库 漫顶 离心模型试验 溃坝机理 流固耦合 数值模拟 模型验证

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堰塞湖风险评估研究综述 被引量：4

12

作者 杜镇瀚 钟启明 +1 位作者 董海洲 单熠博 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期13-25,共13页

从堰塞湖的灾害链演化过程出发,基于堰塞湖风险评估概念,围绕堰塞湖危险性评价、溃决过程与洪水演进模拟和溃决损失评估等3个方面,从定性和定量的角度综述了堰塞体稳定性评价方法,对溃坝参数模型、简化数学模型、精细化数学模型以及洪... 从堰塞湖的灾害链演化过程出发,基于堰塞湖风险评估概念,围绕堰塞湖危险性评价、溃决过程与洪水演进模拟和溃决损失评估等3个方面,从定性和定量的角度综述了堰塞体稳定性评价方法,对溃坝参数模型、简化数学模型、精细化数学模型以及洪水演进模型进行了对比分析,从生命损失和经济损失两个角度总结了损失计算方法,最后针对堰塞湖风险评估未来在危险性评价中的不确定性问题、溃决洪水模拟的准确性问题、溃决损失评估的定量化方法、风险定量评估体系和风险动态评估体系五个方面进行展望。 展开更多

关键词 堰塞湖 风险评估 危险性 溃决过程 洪水演进 生命损失 经济损失

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硅灰、水泥复合改良膨胀土试验研究 被引量：3

13

作者 费少刚 王保田 +3 位作者 单熠博 李文炜 左晋宇 张海霞 《水电能源科学》 北大核心 2022年第9期190-193,共4页

为改善膨胀土胀缩性大和开裂等不利工程性质,试样分别掺加了1%、3%、5%的水泥、硅灰和水泥∶硅灰=1∶1的复合掺剂,并进行了干湿循环养护,通过击实、液塑限、膨胀率和直剪试验研究了不同改良剂的改良效果。结果表明,随着掺量的增大,复合... 为改善膨胀土胀缩性大和开裂等不利工程性质,试样分别掺加了1%、3%、5%的水泥、硅灰和水泥∶硅灰=1∶1的复合掺剂,并进行了干湿循环养护,通过击实、液塑限、膨胀率和直剪试验研究了不同改良剂的改良效果。结果表明,随着掺量的增大,复合改良土的最大干密度增大,液限、塑性指数和膨胀性明显降低,且复合改良土的各项参数较单掺改良土变化明显;干湿循环后,相较于未改良膨胀土,掺量为3%以上的水泥硅灰复合改良膨胀土试样抗剪强度参数明显提升,水稳定性提高;并给出了硅灰水泥混合比为1∶1的掺剂的最优掺量。 展开更多

关键词 复合改良 膨胀土 干湿循环 室内试验

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堰塞坝溃决机理与溃决过程模拟技术研究综述 被引量：2

14

作者 刘嘉欣 钟启明 +1 位作者 陈亮 单熠博 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期638-652,共15页

堰塞坝是自然作用的产物,在世界范围内广泛分布,具有坝体形态不规则、结构和材料组成复杂且高度非均匀等特点,在上游来流冲刷、渗流潜蚀等外荷载作用下极易发生溃决,对下游人民生命财产安全造成极大的威胁。为了对堰塞坝开展风险评估和... 堰塞坝是自然作用的产物,在世界范围内广泛分布,具有坝体形态不规则、结构和材料组成复杂且高度非均匀等特点,在上游来流冲刷、渗流潜蚀等外荷载作用下极易发生溃决,对下游人民生命财产安全造成极大的威胁。为了对堰塞坝开展风险评估和应急处置,学者们围绕堰塞坝溃决机理与溃决过程模拟技术开展了大量的研究工作。通过梳理国内外的研究进展,基于物理模型试验总结了堰塞坝溃决过程的不同阶段,分析了坝体形态、颗粒组成、上游来流量、涌浪等因素对溃决过程的影响;从参数模型、基于溃决机理的简化和精细化数学模型等3个方面综述了堰塞坝溃决过程数值模拟技术的研究进展,并介绍了国际上常用的溃坝模拟商业软件;探讨了目前在试验设计、数据收集和软件开发方面存在的问题,建议了未来研究的方向和重点。总体来说,对于堰塞坝溃决机理与溃决过程的模拟还处于起步阶段,目前的物理模型试验和数值分析技术均存在较多简化或假设,未来应充分考虑堰塞坝材料的宽级配和随机特性,以及坝体结构的分层特征。 展开更多

关键词 堰塞坝 溃决机理 溃决过程 物理模型 数值模拟

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水玻璃改良膨胀土的室内试验研究 被引量：18

15

作者 康靖宇 王保田 +1 位作者 单熠博 韩少阳 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第5期267-271,共5页

为研究水玻璃改良膨胀土不利工程特性的实际效果,以芜申线航道整治工程中南京高淳地区的膨胀土滑坡治理为研究背景,通过室内试验,对改性土的界限含水率、击实特性、膨胀特性、裂隙开展特性、力学强度展开了研究。结果表明:随着水玻璃掺... 为研究水玻璃改良膨胀土不利工程特性的实际效果,以芜申线航道整治工程中南京高淳地区的膨胀土滑坡治理为研究背景,通过室内试验,对改性土的界限含水率、击实特性、膨胀特性、裂隙开展特性、力学强度展开了研究。结果表明:随着水玻璃掺量的增加,改性土的塑限逐步提高,液限逐步降低,可塑性降低,土中黏粒含量、亲水性矿物减少;改性土的最大干密度逐渐降低,最优含水率逐渐增加,击实曲线渐趋平缓;改性土的膨胀特性得到明显抑制;改性土强度随水玻璃掺量的增加有明显提高。可见掺入一定量水玻璃改良膨胀土在工程中是可行的。 展开更多

关键词 膨胀土 水玻璃 化学改性 室内试验

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泄流槽断面型式对崩滑堰塞体溃决过程的影响分析

16

作者 杨蒙 钟启明 +1 位作者 单熠博 梅胜尧 《山地学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期265-275,共11页

崩滑堰塞体可采用开挖泄流槽的方式除险。泄流槽的断面型式影响崩滑堰塞体溃决过程。对于不同类型堰塞体开挖何种型式泄流槽尚无定量性认识。本文采用可考虑堰塞湖的水动力条件、堰塞体的形态和结构材料特征的堰塞体溃决过程数学模型,... 崩滑堰塞体可采用开挖泄流槽的方式除险。泄流槽的断面型式影响崩滑堰塞体溃决过程。对于不同类型堰塞体开挖何种型式泄流槽尚无定量性认识。本文采用可考虑堰塞湖的水动力条件、堰塞体的形态和结构材料特征的堰塞体溃决过程数学模型,以唐家山、小岗剑和白格堰塞体为例,研究不同的泄流槽断面型式对堰塞体溃决过程的影响。将泄流槽设置成不同的断面形式,对比不同工况下的溃决过程,结果表明:(1)对于堰塞湖库容较大的堰塞体,开挖泄流槽对堰塞体的溃决过程具有重大影响,可明显减轻致灾后果,且随着泄流槽深度的增加,溃口洪峰流量不断降低,峰值流量出现时间逐渐滞后;(2)泄流槽底宽主要影响溃口峰值流量出现时间,泄流槽底宽越大,洪峰流量出现时间越早;(3)泄流槽横断面边坡越陡峭,洪峰流量越大,且峰值流量出现时间越早;(4)泄流槽纵断面底坡的变化对溃决过程的影响较小。另外,由于考虑了颗粒的分布,小岗剑堰塞体即使不开挖泄流槽,在上游水动力条件的作用下不会发生溃决,但仍存在溃决风险。因此,在应急抢险中,可根据当地的实际情况,选择不同的泄流槽断面型式,研究成果可为堰塞体应急排险的决策制定提供参考。 展开更多

关键词 堰塞体 泄流槽 断面型式 数值模拟 应急响应

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堤坝冻胀防护方法研究

17

作者 杜镇瀚 钟启明 +1 位作者 董海洲 单熠博 《水利科学与寒区工程》 2021年第5期1-7,共7页

在我国高纬度寒冷地区,各类水工建筑物常常受到冰荷载的不同程度的冻害,其中冰层温度膨胀力是造成建筑物破坏的主要荷载之一。冰层温度升高体积膨胀,而膨胀受到建筑物的约束,则冰层内部会产生温度膨胀力,很可能影响水工建筑物的正常运行... 在我国高纬度寒冷地区,各类水工建筑物常常受到冰荷载的不同程度的冻害,其中冰层温度膨胀力是造成建筑物破坏的主要荷载之一。冰层温度升高体积膨胀,而膨胀受到建筑物的约束,则冰层内部会产生温度膨胀力,很可能影响水工建筑物的正常运行,导致人力和物力的损失。本文提出了一种梯形槽式堤坝防护型式,通过梯形凹槽将原有的静冰压力分散,从而减少静冰压力对建筑物的冻害损伤程度,延长使用寿命,提高经济效益。最后通过防护效果检验发现:增大防护板梯形角,适当增加防护板厚度以及调整下梯形面长度和各梯形面之间比例都可以减少静冰压力,达到良好的防护效果。 展开更多

关键词 堤坝 冻胀 梯形槽式 静冰压力 防护方法

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考虑颗粒组成的堰塞体溃口峰值流量快速预测模型 被引量：1

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作者 单熠博 陈生水 +1 位作者 钟启明 梅胜尧 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期584-598,共15页

堰塞体的溃决洪水会给下游人民生命财产带来重大的威胁,快速、准确地预测溃口峰值流量,对科学评估堰塞体溃决致灾后果和应急响应具有重要意义.国内外学者基于堰塞体溃决案例调查资料,采用回归分析方法,提出了一系列预测堰塞体溃口峰值... 堰塞体的溃决洪水会给下游人民生命财产带来重大的威胁,快速、准确地预测溃口峰值流量,对科学评估堰塞体溃决致灾后果和应急响应具有重要意义.国内外学者基于堰塞体溃决案例调查资料,采用回归分析方法,提出了一系列预测堰塞体溃口峰值流量的参数模型,但已有的模型均未考虑堰塞体颗粒组成对溃口峰值流量的影响.基于国内外86座堰塞体案例的颗粒级配曲线,分析了3种不同类型堰塞体(土质型、混合型、块石型)的颗粒组分特性,并提出了堰塞体类型的定量划分指标.基于国内外已开展的模型试验结果及具有实测数据的堰塞体溃决案例,通过分析不同堰塞体类型、堰塞体形态、堰塞湖体积与溃口峰值流量之间的关系,选择堰塞体高度、宽度、溃决时的堰塞湖体积以及自定义的考虑颗粒组成的冲蚀因子等4个参数,采用多元回归分析方法,建立了堰塞体溃口峰值流量的快速预测模型.选取近年来发生的5座堰塞体溃决案例,对提出的模型进行验证,并与国内外已有的典型参数模型进行对比,计算结果表明,提出的参数模型计算溃口峰值流量的相对误差均在±20%以内,与其他模型相比具有一定的优势,验证了该模型的准确性. 展开更多

关键词 堰塞体 溃决 溃口峰值流量 颗粒组成 参数模型 多元回归分析

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压实黄土淤地坝“陡坎”冲蚀特性研究

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作者 单熠博 陈生水 +4 位作者 钟启明 王琳 杨蒙 卢洪宁 陈小康 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2315-2328,共14页

近年来短时强降雨导致我国黄土高原地区淤地坝水毁灾害频发,鉴于该领域研究基础薄弱,不同因素影响下压实黄土冲蚀特性和“陡坎”冲蚀机制尚不明晰。开展黄土材料微观孔隙结构的定性和定量测试,以及14组压实黄土“陡坎”冲蚀水槽试验,重... 近年来短时强降雨导致我国黄土高原地区淤地坝水毁灾害频发,鉴于该领域研究基础薄弱,不同因素影响下压实黄土冲蚀特性和“陡坎”冲蚀机制尚不明晰。开展黄土材料微观孔隙结构的定性和定量测试,以及14组压实黄土“陡坎”冲蚀水槽试验,重点研究初始含水率和压实度对“陡坎”冲蚀过程的影响,揭示压实黄土微观孔隙结构对“陡坎”冲蚀模式和冲蚀速率的影响机制。试验结果表明:压实黄土持水状态是影响“陡坎”冲蚀模式和冲蚀速率的重要因素,水分子通过影响黄土的微观孔隙结构进而改变土体的宏观冲蚀规律;土体在低含水率状态下,“陡坎”以层状冲蚀为主,由基质吸力提供的“假黏聚力”对冲蚀速率影响较小;随着土体含水率提高,“陡坎”冲蚀模式发生转变,以间歇性块体失稳的形式向上游溯源冲蚀;压实度的改变不影响“陡坎”冲蚀模式,而是通过调整颗粒骨架、颗粒接触面积影响“陡坎”冲蚀速率,其量值提高能够显著增强黄土的抗冲蚀能力。研究成果可为压实性黄土淤地坝溃坝机制研究及灾害预测提供理论支撑。 展开更多

关键词 土力学 淤地坝 压实性黄土 初始含水率 压实度 微观结构 “陡坎”冲蚀

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堰塞体溃决流量与溃口形态演化数值模拟

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作者 梅胜尧 钟启明 +1 位作者 陈生水 单熠博 《地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1634-1648,共15页

堰塞体是山区常见的地质灾害,一旦发生溃决,将对下游人民的生命财产安全构成严重威胁.在应急响应时需要对堰塞体溃口流量过程和溃口形态演化进行快速准确的预测,但目前的溃坝数学模型大多未充分考虑堰塞体的地貌学特征,无法合理反映复... 堰塞体是山区常见的地质灾害,一旦发生溃决,将对下游人民的生命财产安全构成严重威胁.在应急响应时需要对堰塞体溃口流量过程和溃口形态演化进行快速准确的预测,但目前的溃坝数学模型大多未充分考虑堰塞体的地貌学特征,无法合理反映复杂地形下堰塞体的溃决过程.采用雷诺平均Navier-Stokes方程和湍流重正化群k-ε模型相结合的数值方法,对复杂地形下的溃决水流进行模拟,并利用可考虑推移质和悬移质输移的冲蚀公式模拟溃口冲蚀过程,选择拥有详细勘测资料和水文数据的“11•03”白格堰塞体溃决案例进行反演分析.对比计算和实测的溃口流量过程线、溃决过程水动力学特征及最终溃口断面形态发现,模拟结果可较好地反映堰塞体的实际溃决过程,验证了模型的合理性. 展开更多

关键词 堰塞体 溃决过程 数值模拟 溃口流量 溃口形态

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