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土石坝和堰塞坝溃决机理与溃坝数学模型研究进展 被引量：13
1
作者 陈生水 陈祖煜 钟启明 《水利水电技术》 北大核心 2019年第8期27-36,共10页
土石坝溃坝机理与溃坝数学模型研究对于预测溃坝洪水致灾过程和致灾后果具有重要的意义。为此,概要介绍了国内外在土石坝溃决机理与溃坝过程数学模型方面的研究进展,特别是笔者研究团队近年来在该领域的最新研究成果,表明以笔者研究团... 土石坝溃坝机理与溃坝数学模型研究对于预测溃坝洪水致灾过程和致灾后果具有重要的意义。为此,概要介绍了国内外在土石坝溃决机理与溃坝过程数学模型方面的研究进展,特别是笔者研究团队近年来在该领域的最新研究成果,表明以笔者研究团队为代表的国内专家学者,在高土石坝溃坝离心模型试验技术,高心墙坝、面板坝及堰塞坝溃决机理和溃坝过程模拟理论研究方面走在了世界前列。但在土石坝溃坝过程模拟计算机软件的通用性以及溃坝致灾过程的可视化技术方面与欧美国家相比,仍有相当大的差距。建议今后应加大精细模拟高心墙坝、高面板坝溃坝过程数学模型的研究力度,注重可视化技术在溃坝过程模拟中的应用,加快研制通用性友好,能精细模拟土石坝溃坝及其致灾过程的可视化计算机软件。 展开更多
关键词 土石坝 堰塞坝 溃决机理 数学模型 计算机软件 研究进展
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高混凝土面板堆石坝地震损伤机理研究 被引量：6
2
作者 陈生水 王庭博 +1 位作者 傅中志 魏匡民 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1937-1944,共8页
以紫坪铺面板堆石坝为例,基于堆石料的黏弹性模型和地震残余应变模型计算分析了高混凝土面板堆石坝的地震响应,并结合震害调查结果分析了高混凝土面板堆石坝的地震损伤机理。研究表明,输入地震加速度在坝顶附近和坝坡表面显著放大,呈现... 以紫坪铺面板堆石坝为例,基于堆石料的黏弹性模型和地震残余应变模型计算分析了高混凝土面板堆石坝的地震响应,并结合震害调查结果分析了高混凝土面板堆石坝的地震损伤机理。研究表明,输入地震加速度在坝顶附近和坝坡表面显著放大,呈现出显著的鞭梢效应,导致坝顶和下游坝坡上部堆石体松动滚落。地震导致大坝堆石体产生显著剪缩,坝体断面整体向内收缩,刚性混凝土面板与垫层料之间脱空,脱空后面板与垫层料之间的摩擦力大幅减小甚至消失,面板在自重和地震惯性力联合作用下向下滑动,致使面板水平施工缝发生错台,面板表面产生裂缝。地震还导致岸坡附近左右坝段堆石体向河谷中央位移,致使岸坡附近面板垂直接缝发生拉伸破坏,河床中部垂直接缝及附近混凝土面板发生挤压破坏。数值计算和震害调查结果均表明,高混凝土面板堆石坝的地震损伤现象主要与其堆石体地震残余变过大,以及堆石体与防渗系统之间变形不协调密切相关,故强震区修建高面板坝应尽可能提高堆石体压实密度,以减小坝体的地震残余变形。 展开更多
关键词 高面板堆石坝 地震响应 残余变形 损伤机理
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高土石坝试验技术与安全评价理论及应用 被引量：9
3
作者 陈生水 程展林 孔宪京 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第1期7-15,共9页
我国是世界上高土石坝数量最多的国家,复杂建坝条件和恶劣服役环境下高土石坝建设和长期安全保障面临着严峻的技术挑战。简要介绍了近年来有关坝体粗颗粒料试验技术、坝基覆盖层原位测试技术、高土石坝离心机振动台模型试验技术、高土... 我国是世界上高土石坝数量最多的国家,复杂建坝条件和恶劣服役环境下高土石坝建设和长期安全保障面临着严峻的技术挑战。简要介绍了近年来有关坝体粗颗粒料试验技术、坝基覆盖层原位测试技术、高土石坝离心机振动台模型试验技术、高土石坝溃坝离心模型试验技术、高土石坝安全评价以及灾害预测理论等领域的研究成果及推广应用情况。研发了高土石坝粗粒料力学性质试验设备,在深入揭示复杂荷载和变化环境下粗粒料力学性质演化规律及其对高土石坝变形影响机制的基础上,构建了粗粒料本构理论体系;研发了深厚覆盖层力学性质测试技术与分析方法,破解了多年来无法准确测定具有显著结构性深厚砂砾石覆盖层力学性质的技术难题;创建了高土石坝地震破坏灾变与溃坝试验技术与分析方法,用物理模型试验定量预测高土石坝地震残余变形及其发展规律;提出了高土石坝地震安全评价标准和极限抗震能力计算方法。研究成果已成功应用于紫坪铺、水布垭、吉林台、长河坝、糯扎渡、如美、大石峡、阿尔塔什以及马来西亚巴贡水电站等一批高土石坝工程,部分成果纳入相关设计规范与国家和行业标准。 展开更多
关键词 高土石坝 试验技术 安全评价理论 应用
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土石坝溃决机理模型试验研究进展 被引量：8
4
作者 钟启明 沈光泽 曹伟 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期615-623,共9页
大坝溃决将给人类社会带来巨大的灾难，因此国内外都很关注溃坝问题的研究。由于多数大坝均为土石坝，且土石坝是逐渐溃决的过程，而混凝土坝一般表现为瞬时渍决，因此土石坝溃决机理与溃决过程的研究对于渍坝过程数学模型的建立和致灾... 大坝溃决将给人类社会带来巨大的灾难，因此国内外都很关注溃坝问题的研究。由于多数大坝均为土石坝，且土石坝是逐渐溃决的过程，而混凝土坝一般表现为瞬时渍决，因此土石坝溃决机理与溃决过程的研究对于渍坝过程数学模型的建立和致灾后果的评价具有重要的指导意义。自20世纪90年代以来，国内外学者围绕土石坝溃决机理开展了广泛深入的模型试验研究，取得了一系列重要的研究成果。分别从土石坝溃决原因、土石坝溃决机理研究进展、土石坝漫顶溃决模型试验、土石坝管涌溃决模型试验等方面介绍国内外的研究进展。重点针对土石坝坝型（均质坝、黏性心墙坝、面板堆石坝）和主要破坏模式（漫顶溃坝与管涌溃坝），介绍国内外开展的不同尺度的溃坝模型试验，分析研究了土石坝的溃决机理，并对今后的研究工作重点提出了相关建议。 展开更多
关键词 土石坝 溃决机理 模型试验 研究进展
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北疆地区砾石土岸坡冲刷破坏大比尺模型试验及其破坏机理研究 被引量：2
5
作者 赵波 张桂荣 +3 位作者 何宁 王国利 何斌 周成 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期938-945,共8页
以北疆地区广泛存在的砾石土重建岸坡,开展砾石土岸坡冲刷破坏大比尺模型试验研究。引入新型观测方法——三维激光扫描技术,对岸坡冲刷破坏全过程进行观测,并详细分析获取的扫描数据。联合三维激光扫描和现场传统测量成果,依据不同阶段... 以北疆地区广泛存在的砾石土重建岸坡,开展砾石土岸坡冲刷破坏大比尺模型试验研究。引入新型观测方法——三维激光扫描技术,对岸坡冲刷破坏全过程进行观测,并详细分析获取的扫描数据。联合三维激光扫描和现场传统测量成果,依据不同阶段的破坏特征,将岸坡破坏划分为3个阶段,即冲刷破坏阶段、局部失稳阶段和整体失稳阶段,确定北疆地区砾石土岸坡的冲刷变形失稳过程与破坏模式。基于砾石土岸坡大比尺模型试验成果,推导建立砾石土岸坡稳定性计算公式和局部失稳破坏高度预测公式,并建立砾石土岸坡冲刷破坏阶段和局部失稳阶段的有机联系,以深入揭示砾石土岸坡失稳破坏机理。 展开更多
关键词 砾石土岸坡 冲刷破坏 破坏机理 大比尺模型试验
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某水利枢纽混凝土面板堆石坝漫顶溃决过程分析 被引量：3
6
作者 钟启明 陈生水 +2 位作者 王志坚 王晓航 蒋景东 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第S1期123-127,共5页
利用笔者开发的混凝土面板堆石坝漫顶溃决过程数学模型和计算机软件,对某水利枢纽混凝土面板堆石坝的漫顶溃决过程进行分析。模拟了该坝在正常蓄水位、设计洪水位及校核洪水位时由于防浪墙倒塌发生漫顶溃决的全过程,获取了大坝在各工况... 利用笔者开发的混凝土面板堆石坝漫顶溃决过程数学模型和计算机软件,对某水利枢纽混凝土面板堆石坝的漫顶溃决过程进行分析。模拟了该坝在正常蓄水位、设计洪水位及校核洪水位时由于防浪墙倒塌发生漫顶溃决的全过程,获取了大坝在各工况下发生1/3溃决、1/2溃决和全溃决时的溃口流量过程数据,为该水利枢纽溃坝洪水风险分析及溃坝应急预案的编制提供了理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 混凝土面板堆石坝 漫顶溃决 溃口流量过程 溃口发展过程
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土石坝试验新技术研究与应用 被引量：30
7
作者 陈生水 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期1-28,共28页
研制的多功能静动力大型三轴试验系统是中国首台能够测量堆石料动态体变过程的大型三轴试验设备,构建了国内外70多座重要高土石坝筑坝堆石料静动力学性质试验数据库,揭示了静动荷载作用下堆石料的颗粒破碎规律及其影响因素、强度与剪胀(... 研制的多功能静动力大型三轴试验系统是中国首台能够测量堆石料动态体变过程的大型三轴试验设备,构建了国内外70多座重要高土石坝筑坝堆石料静动力学性质试验数据库,揭示了静动荷载作用下堆石料的颗粒破碎规律及其影响因素、强度与剪胀(缩)非线性变化规律、地震残余变形发展规律、流变规律和饱和砂砾石料地震液化规律等。创建了高土石坝离心机振动台模型试验技术与试验结果分析方法,成功应用于高面板堆石坝与心墙堆石坝地震破坏机理和抗震加固方案有效性验证,得出的高土石坝地震加速度反应和地震残余变形定性与定量分布规律、高土石坝地震破坏机理结果得到了汶川地震后紫坪铺面板堆石坝和碧口心墙坝震害资料的证实。较好解决了目前高土石坝地面振动台模型试验与原型应力水平相差过大,常规离心机振动台模型试验因模型箱尺寸和振动台功率限制无法进行与原型应力水平一致的模型试验的难题。创建了土石坝溃坝离心模型试验技术与试验结果分析方法;研发了离心机大流量水流控制系统,实现了水流在地面普通重力场和超重力场之间的平稳过渡;研发了将模型布置和模型测量两部分有机融合为一体的专用溃坝模型箱,有效解决了管道流量计在坝体溃口流量变幅大和泥石流下无法正常工作的难题,实现了土石坝溃坝全过程溃口洪水流量的测量。上述研究成果为进一步提升高土石坝灾害预测与防控水平提供了重要技术支撑。 展开更多
关键词 高土石坝 破坏与溃决机理 试验技术 分析方法 工程应用
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基于溃决机理的堰塞湖溃决快速风险评估方法研究
8
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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酸蚀-冻融循环耦合作用下红黏土力学特性与微观机理研究
9
作者 彭成 胡泽源 +3 位作者 王东星 刘宵凌 莫彪 傅中志 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3738-3746,共9页
为研究酸性环境对冻土地区路基强度与稳定性影响,对不同酸性浓度和不同冻融循环次数的红黏土试样进行常规三轴压缩试验(CU),分析酸蚀-冻融循环耦合作用下红黏土力学性质损伤劣化过程,并通过扫描电子显微镜(SEM)试验识别酸蚀-冻融循环耦... 为研究酸性环境对冻土地区路基强度与稳定性影响,对不同酸性浓度和不同冻融循环次数的红黏土试样进行常规三轴压缩试验(CU),分析酸蚀-冻融循环耦合作用下红黏土力学性质损伤劣化过程,并通过扫描电子显微镜(SEM)试验识别酸蚀-冻融循环耦合作用诱发红黏土微观结构演变与损伤机理。研究结果表明:红黏土与盐酸溶液反应后,应力-应变曲线呈现应变软化型,而随冻融循环次数增加,软化特性逐渐减弱;酸性溶液侵蚀土体结构,冻融循环作用使土体结构破坏和水分迁移,二者联合作用增大土体孔隙率,从而降低土体抗剪强度,通过对变形模量与冻融循环次数的非线性拟合,表明变形模量随冻融循环次数增加呈指数型劣化规律;初次冻融循环便会对红黏土抗剪强度、变形模量与黏聚力造成大幅度影响,但在5次冻融循环后,这些力学参数下降的幅度逐渐趋于稳定;酸蚀作用会降低红黏土凝聚力和内摩擦角,相同pH值时,随冻融循环次数增加,土体凝聚力持续减弱,而内摩擦角变化规律不明显;通过电镜扫描试验的分析表明酸蚀-冻融循环耦合作用破坏红黏土微观结构和改变颗粒间联结形式,增大土体内部孔隙与裂隙,降低土体的力学承载能力,从而劣化土体力学性能。研究成果可为受酸侵蚀的寒区工程项目提供参考。 展开更多
关键词 酸蚀-冻融循环耦合作用 红黏土 常规三轴压缩试验 电镜扫描试验 抗剪强度
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压剪作用下压实黏土断裂破坏机理及断裂准则
10
作者 黄诗渊 王俊杰 +3 位作者 王爱国 吉恩跃 郭万里 靳松洋 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期492-501,共10页
土体既有裂缝的开裂问题通常被认为是拉剪应力导致,而实际工程中压实黏土多处于压剪应力状态,为探究压剪作用下压实黏土中既有裂缝的起裂机理,对压剪闭合裂缝应力场和断裂准则进行了理论分析,开展了含中心裂缝压实黏土单轴压缩试验,研... 土体既有裂缝的开裂问题通常被认为是拉剪应力导致,而实际工程中压实黏土多处于压剪应力状态,为探究压剪作用下压实黏土中既有裂缝的起裂机理,对压剪闭合裂缝应力场和断裂准则进行了理论分析,开展了含中心裂缝压实黏土单轴压缩试验,研究了裂缝倾角、裂缝长度及裂缝形态对压剪断裂性状的影响,揭示了压实黏土中闭合裂缝压剪张拉断裂机理,充分验证了闭合裂缝压剪张拉断裂准则在压实黏土中的适用性。根据试验结果与理论预测曲线对比分析,本文压实黏土的临界尺寸rc为2mm左右,明显小于常用经验公式估算值12mm,讨论了rc经验估算公式存在的问题。此外,尝试性地引入T应力,建立了非闭合裂缝的压剪–张拉断裂准则,解释了闭合裂缝和非闭合裂缝的差异化起裂行为,并说明了其局限性及其产生原因。 展开更多
关键词 压剪应力 闭合裂缝 断裂准则 压实黏土 T应力
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高面板堆石坝内部水平位移新型监测技术研究 被引量：12
11
作者 何宁 王国利 +5 位作者 何斌 汪璋淳 周彦章 钱亚俊 李登华 张桂荣 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S2期24-29,共6页
中国高面板堆石坝设计理论及筑坝技术已达到世界先进水平,但传统测量手段难以适应300 m级高面板堆石坝安全监测的技术要求,亟需发展新型的高面板堆石坝安全监测技术。对提出的坝体内部水平位移监测分布式光纤监测系统开展了详细的等比... 中国高面板堆石坝设计理论及筑坝技术已达到世界先进水平,但传统测量手段难以适应300 m级高面板堆石坝安全监测的技术要求,亟需发展新型的高面板堆石坝安全监测技术。对提出的坝体内部水平位移监测分布式光纤监测系统开展了详细的等比尺模型试验研究和原型坝监测试验研究,分析试验研究结果表明该坝体内部水平位移新型监测技术用于300 m级高面板堆石坝最长1000 m的监测断面的沿程水平位移测量,其测量精度通过模型试验和原型试验均得到验证,满足相关规范要求,可以满足高面板堆石坝内部水平位移监测的工作要求。该新型监测技术在土石坝内部水平位移监测工作应用中具备独特特性和优点,是高面板堆石坝内部水平位移监测的一种具有良好应用前景的新型监测技术。 展开更多
关键词 高面板堆石坝 内部变形监测 分布式光纤 测量精度 等比尺模型试验 原型试验
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高土石坝地震安全控制标准与极限抗震能力研究 被引量：50
12
作者 陈生水 李国英 傅中志 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期59-65,共7页
基于土石坝震害调查和原型观测资料分析,针对高土石坝的坝坡稳定、坝体地震永久变形以及混凝土面板接缝位移3个影响高土石坝安全的主要因素,初步建议了相应的地震安全控制标准,并应用于高心墙堆石坝和面板堆石坝的极限抗震能力计算分析... 基于土石坝震害调查和原型观测资料分析,针对高土石坝的坝坡稳定、坝体地震永久变形以及混凝土面板接缝位移3个影响高土石坝安全的主要因素,初步建议了相应的地震安全控制标准,并应用于高心墙堆石坝和面板堆石坝的极限抗震能力计算分析。结果表明:按规范设计的高土石坝具有较强的抗震能力,其极限抗震能力在0.50g以上,可抵抗9度以上地震而不致于出现灾难性后果;高土石坝的极限抗震能力与相应的地震安全控制标准密切相关,按照本文建议的标准,高心墙堆石坝坝坡稳定是其极限抗震能力的控制因素,高面板堆石坝面板周边缝安全是其极限抗震能力的控制因素。 展开更多
关键词 高土石坝 地震 安全控制标准 极限抗震能力
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混凝土面板砂砾石坝漫顶溃决过程数值模拟 被引量：19
13
作者 陈生水 曹伟 +1 位作者 霍家平 钟启明 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1169-1175,共7页
基于混凝土面板砂砾石坝溃决机理,提出了一种模拟其漫顶溃决过程的数值计算方法。该方法针对砂砾石料级配范围宽,最大颗粒与最小颗粒粒径相差大的特点,引入与水流方向垂直的附加作用力来考虑粗颗粒对细颗粒的阻拦、遮蔽以及细颗粒对粗... 基于混凝土面板砂砾石坝溃决机理,提出了一种模拟其漫顶溃决过程的数值计算方法。该方法针对砂砾石料级配范围宽,最大颗粒与最小颗粒粒径相差大的特点,引入与水流方向垂直的附加作用力来考虑粗颗粒对细颗粒的阻拦、遮蔽以及细颗粒对粗颗粒的包围、填实等作用,导出了能较为合理反映砂砾石料特性的临界起动流速;建议了一个砂砾石料的冲蚀公式,给出了面板折断时间与坝体冲蚀量之间的数学表达式,较为合理地确定面板的折断时刻。利用该方法对青海省沟后水库面板砂砾石坝的溃决过程进行了模拟计算,得出的溃口发展规律与溃坝洪水流量过程与溃坝调查结果大体相符,验证了其合理性。 展开更多
关键词 面板砂砾石坝 漫顶溃决 溃坝过程 数值模拟
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土石坝溃坝离心模型试验中水流控制与测量 被引量：11
14
作者 陈生水 徐光明 +2 位作者 顾行文 钟启明 任国峰 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期901-906,共6页
针对目前土石坝溃坝离心模型试验中存在的问题,研发了一套伺服水阀流量控制装置,显著提高了土石坝溃坝离心模型试验上游来水条件的控制精度,有效降低了模型试验结果的不确定性;建立了土石坝溃坝离心模型试验的水流相似准则;提出了一种... 针对目前土石坝溃坝离心模型试验中存在的问题,研发了一套伺服水阀流量控制装置,显著提高了土石坝溃坝离心模型试验上游来水条件的控制精度,有效降低了模型试验结果的不确定性;建立了土石坝溃坝离心模型试验的水流相似准则;提出了一种采用内置于模型箱端板上的薄壁矩形量水堰测量土石坝溃坝离心模型试验中溃坝洪水流量过程的方法,并通过超重力场下的放水试验,证明了薄壁矩形量水堰的流量系数与离心机加速度无关,采用内置于模型箱端板上的薄壁矩形量水堰可准确测定土石坝溃坝离心模型试验中的溃坝洪水流量过程。 展开更多
关键词 土石坝溃坝 离心模型试验 水流相似准则 流量控制与测量
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土石坝长效服役与风险管理研究进展 被引量：14
15
作者 向衍 盛金保 +3 位作者 刘成栋 方致远 张凯 程正飞 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2018年第5期86-94,共9页
基于对我国土石坝工程建设与安全现状的阐述,从土石坝内部侵蚀机理、土石坝隐患病害监测检测与诊断技术、防渗系统服役性能、风险分析与退役拆除等方面,论述土石坝长效服役与风险评估理论、方法及其技术的研究现状。认为今后应从深水环... 基于对我国土石坝工程建设与安全现状的阐述,从土石坝内部侵蚀机理、土石坝隐患病害监测检测与诊断技术、防渗系统服役性能、风险分析与退役拆除等方面,论述土石坝长效服役与风险评估理论、方法及其技术的研究现状。认为今后应从深水环境下大坝的缺陷探测以及隐患快速探测技术、土石坝长效服役性态的多源信息融合推理技术、水库大坝退役决策技术、土石坝溃决影响区次生衍生事件演化机制等方面进行深入研究,并形成成熟的土石坝工程全生命周期的安全保障与风险防控体系,以建立健全土石坝工程长效服役保障与提升的理论与方法体系。 展开更多
关键词 土石坝 长效服役 风险管理 隐患探测 退役评估
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土石坝漫顶溃坝过程离心模型试验与数值模拟(英文) 被引量：6
16
作者 陈生水 方绪顺 +1 位作者 钟启明 李运辉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期922-932,共11页
利用溃坝离心模型试验系统,分别对3种不同坝高均质土石坝(最大坝高达32.0 m)及坝高为16.0 m的黏土心墙坝开展了漫顶溃坝试验研究,清楚地揭示了其溃决机理、溃口发展规律。结果发现,对于均质土石坝,随着坝高的增加,溃口的纵向下切与溃口... 利用溃坝离心模型试验系统,分别对3种不同坝高均质土石坝(最大坝高达32.0 m)及坝高为16.0 m的黏土心墙坝开展了漫顶溃坝试验研究,清楚地揭示了其溃决机理、溃口发展规律。结果发现,对于均质土石坝,随着坝高的增加,溃口的纵向下切与溃口边坡的失稳坍塌速度明显加快,溃口流量过程线更为陡峭,峰值流量增大,且峰值流量出现时间更早,溃坝历时更短;黏土心墙坝与均质坝溃决机理与溃口发展规律明显不同,随着漫坝水流对下游坝壳冲蚀程度的增加,黏土心墙发生剪断破坏,溃口洪水流量迅速增大。基于上述试验结果,分别提出了描述均质土石坝和黏土心墙坝溃坝过程和计算溃坝洪水流量过程的数学模型,并建议了相应的数值计算方法。数值模拟与试验结果的对比证明了建议溃坝数学模型的合理性。 展开更多
关键词 土石坝 漫顶破坏 离心模型试验 溃坝过程数学模拟
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地震动波动输入方法在高土石坝动力分析中的应用研究 被引量：5
17
作者 魏匡民 陈生水 +2 位作者 李国英 米占宽 沈婷 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第1期17-23,共7页
地震动输入方法是高土石坝动力分析的重要方面,传统的一致性地震动输入方法难以合理反映地震波的"行波效应"和"地基辐射阻尼"现象,本文将地震动波动输入方法引入了土石坝有限元静动力分析程序TOSS3D,通过与解析解比... 地震动输入方法是高土石坝动力分析的重要方面,传统的一致性地震动输入方法难以合理反映地震波的"行波效应"和"地基辐射阻尼"现象,本文将地震动波动输入方法引入了土石坝有限元静动力分析程序TOSS3D,通过与解析解比较,验证了开发程序的正确性.以拟建新疆247m高大石峡砂砾石面板坝为依托工程,对比分析了一致性输入和非一致性地震动输入情况下大坝加速度反应、动位移、坝体残余变形以及防渗体动应力的差异.结果表明,波动输入方法由于考虑了地基的辐射阻尼现象,其计算所得的加速度放大系数、面板动应力以及坝体残余变形均较一致性输入小.研究认为,采用波动输入方法更有助于评估大坝的实际抗震能力,对于200～300m级高土石坝地震分析应采用能够反映土石坝坝体与基岩之间相互作用的数值模型. 展开更多
关键词 高土石坝 地震 人工边界 大石峡坝
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均质黏性土坝漫顶溃决机理及溃坝过程模拟 被引量：9
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作者 钟启明 陈生水 梅世昂 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期25-32,共8页
水库大坝的溃决对下游人民生命及财产带来巨大威胁,而中国已溃大坝中有85%以上为均质黏性土坝,且50%以上为漫顶溃决,因此有必要深入研究均质黏性土坝的漫顶溃决机理,提高溃坝洪水流量过程的预测精度,为溃坝应急抢险提供理论与技术支撑... 水库大坝的溃决对下游人民生命及财产带来巨大威胁,而中国已溃大坝中有85%以上为均质黏性土坝,且50%以上为漫顶溃决,因此有必要深入研究均质黏性土坝的漫顶溃决机理,提高溃坝洪水流量过程的预测精度,为溃坝应急抢险提供理论与技术支撑。基于均质黏性土坝大尺度漫顶溃决模型试验,揭示了漫顶水流作用下溃口在3维空间的发展机理,在此基础上提出了一个模拟均质黏性土坝漫顶溃决过程的数学模型。该模型基于坝体形状和漫顶水流特征确定“陡坎”的形成位置,采用宽顶堰公式计算溃口流量;选择可考虑坝料物理力学特性的溯源冲刷公式模拟“陡坎”的移动,并通过力学分析判断“陡坎”上游坝体的坍塌;引入坝料冲蚀系数,通过分析水流剪应力与坝料临界剪应力建立坝料的冲蚀率方程,模拟坝顶与下游坡溃口的发展;采用极限平衡法模拟溃口边坡的失稳,并假设滑动面为平面。模型考虑了不完全溃坝与坝基冲蚀,以及坝体的单侧与两侧冲蚀。选择国内外3组具有实测资料的大尺度均质黏性土坝漫顶溃坝模型试验对模型进行验证,实测值与计算结果的比较表明,溃口峰值流量、溃口最终平均宽度及溃口峰值流量出现时间的相对误差均在±25%以内,并且计算获得的溃口流量过程线与实测结果基本吻合,验证了模型的合理性。 展开更多
关键词 均质黏性土坝 漫顶 溃决机理 数值模拟
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粗粒料接触面模型及其在土石坝工程中的应用 被引量：2
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作者 李文轩 卞士海 +1 位作者 李国英 吴俊杰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期2379-2388,共10页
在土石坝工程中越来越重视岸坡与坝料之间的接触特性,将土体本构模型中使用较多的双曲线型硬化规律运用至接触面模型,提出了一个简洁的接触面本构模型,推导了接触面模型刚度矩阵表达式。通过对4组试验的预测结果与试验结果的对比,表明... 在土石坝工程中越来越重视岸坡与坝料之间的接触特性,将土体本构模型中使用较多的双曲线型硬化规律运用至接触面模型,提出了一个简洁的接触面本构模型,推导了接触面模型刚度矩阵表达式。通过对4组试验的预测结果与试验结果的对比,表明该模型可以较好地预测粗粒料的界面剪切试验。将提出的接触面模型嵌入有限元程序,应用于如美心墙坝河谷与坝料的接触分析。三维有限元计算结果表明:坝体两侧岸坡的剪切位移变化规律都是中间部分剪切滑移量较大,岸坡边缘部分相对较小,陡坡一侧最大滑移量大于较缓一侧。这些均符合粗粒料滑移的基本规律,可为岸坡-坝料接触特性研究以及土石坝工程计算提供参考。 展开更多
关键词 双曲线型硬化规律 接触面模型 直剪试验 模型验证 剪切滑移特性
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土石坝溃决过程数值模拟研究进展 被引量：4
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作者 霍家平 钟启明 梅世昂 《人民长江》 北大核心 2018年第2期98-103,共6页
土石坝的溃决将对淹没区的人民生命财产带来巨大灾难,因此土石坝溃决过程的研究对溃坝致灾后果的评价具有重要意义。首先对大坝的溃决原因进行了分析,并依据常用的土石坝溃决数学模型的分类标准,着重介绍了土石坝溃决参数模型、土石坝... 土石坝的溃决将对淹没区的人民生命财产带来巨大灾难,因此土石坝溃决过程的研究对溃坝致灾后果的评价具有重要意义。首先对大坝的溃决原因进行了分析,并依据常用的土石坝溃决数学模型的分类标准,着重介绍了土石坝溃决参数模型、土石坝溃决过程简化模型和土石坝溃决过程精细化模型的研究进展,对现有成果的优缺点进行了分析总结,并对今后研究的重点提出了相关建议。 展开更多
关键词 溃坝过程 数值模拟 溃口流量 洪水演进 土石坝
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