考虑优势流与降雨模式的浅层黄土滑坡稳定性可靠度研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xxxxx20090818
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
降雨诱发滑坡是世界最普遍的地质灾害之一,也是我国黄土高原的主要滑坡类型。研究此类滑坡的可靠度评价方法,对于滑坡预测与防治有重要的科学价值与实践意义。学者们已开展大量的现场降雨模拟实验来探明此类滑坡的失稳破坏诱因,但影响边坡稳定性的关键控制因素仍需要进一步结合室内外实验支撑。同时与传统稳定性分析方法相比,基于不确定性分析的可靠度方法可提供失稳概率、可靠度指标等更多边坡安全性判断依据;但关于优势入渗对边坡可靠度影响在学界研究较少,而结合区域降雨特征对边坡失稳概率开展研究也较为少见。基于上述考虑,本文通过现场试验对降雨诱发黄土滑坡失稳机理与形变诱因进行总结,结合室内实验分析黄土水文、力学性质,并对土性参数空间变异性进行讨论。以Comsol Mutliphysic与Matlab为平台构建考虑优势入渗及空间变异性的降雨型黄土边坡可靠度及失稳概率分析框架,分析优势流对边坡可靠度时空变化的影响。而后根据当地降雨记录,统计降雨极值与时间尺度效应,引入有界随机级联模型生成随机降雨模式,讨论不同降雨模式下边坡降雨阈值与年失稳概率差异,并结合土体空间变异性与优势流模型综合分析降雨型黄土边坡稳定性变化规律。本文在可靠度分析框架中引入优势入渗假设,并对降雨型黄土滑坡中多种不确定性因素进行综合考虑,可以为降雨边坡失稳物理模型评价提供新思路与新方法。取得的主要研究成果如下:(1)基于现场降雨试验的边坡失稳变形诱因分析:降雨入渗过程中,基质吸力与孔隙水压力变化共同控制边坡破坏,边坡湿润峰达到1.5m后,深层基质吸力快速下降导致边坡发生初始形变,待基质吸力下降至10Kpa以下,孔隙水压力重复升降使土体发生持续变形。受优势流影响,持续强降雨导致深层土体基质吸力快速下降,可能产生的结构软弱面,对边坡稳定性产生不利影响;土体不均匀性也控制变形破坏过程,导致边坡出现差异破坏现象。(2)优势入渗条件下边坡可靠度分析:不确定性分析能计算降雨过程中边坡不同时间与深度的可靠度指标与失稳概率,揭示更多的失稳破坏信息。针对本次模拟实验,均质入渗在大于20mm/h的强降雨过程中更稳定,参数空间变异性是边坡失稳破坏的关键因素;相反,降雨强度小于10mm/h时,优势入渗排水作用明显,边坡失稳则由湿润峰快速推进所导致。最后,研究基质域与优势域水力交换强度影响,发现随水力交换强度逐渐增大,边坡有更大概率失稳,而较小的水力交换强度可能影响边坡底部的失稳破坏。(3)考虑降雨模式的边坡降雨阈值与年失稳概率分析:持续性降雨及前期降雨伴随后期强降雨模式最易导致黄土边坡失稳,而短历时暴雨与衰减型降雨条件下黄土边坡更趋稳定。不同降雨模式下边坡破坏降雨阈值可能相差10mm/h以上,使用均衡降雨模式易使稳定性评价给出保守结果,考虑随机降雨模式(RRP)计算降雨阈值及年失稳概率结果可以涵盖各降雨模式共同特征。结合土体空间、降雨模式变异性与优势流模型综合评价边坡可靠度发现,忽略某些因素可能错误估计边坡稳定程度,综合多种假设判断失稳概率可为边坡安全性评价提供更全面的考量。
其他文献
电力机车可能发生的故障是有很多类型的,但对于机车的“大心脏”——牵引电机来说,一旦发生故障,很有可能对列车造成颠覆性的毁灭,尤其是运行中的电力机车。因此对电力机车牵引电机的故障诊断方法要结合现场实际,才能及时的针对牵引电机的故障做出一个准确的判断并提出合理的检修计划,让牵引电机能够“健康”运行,也能避免电力机车的行车事故。根据调查了解到,某铁路局集团公司下属的某大功率机务检修段对HXD1D型电力机
学位
随着我国高速列车运行速度的逐渐提高,有关列车的安全性问题也更加为人们所关注。高速列车的制动系统是安全控制系统的重要组成部分,其中闸片和制动盘是制动系统中的核心部件,它们的性能优劣与乘客的人身安全息息相关。而制动过程伴随着剧烈的温度-应力-摩擦磨损复杂的耦合现象,大大缩短了闸片和制动盘的使用寿命。所以,需要对闸片材料和制动盘的结构进行改进设计,从而进一步提升制动效能。表面织构化技术作为改善摩擦副表面
学位
在结构健康监测领域中,构建一个能够真实反映结构动力学特性的有限元模型至关重要,但是在工程结构和工作状况逐渐复杂的情形下,建模带来的误差和实际测量过程中存在的随机因素会导致修正后的模型具有随机性。目前大多数模型修正方法属于确定性方法,没有考虑到结构参数和响应的随机性。另外,智能优化算法的性能极大程度影响了模型修正的效率和精度。鉴于此,本文分别对智能优化算法和随机有限元模型修正进行了研究。具体研究内容
学位
柴油发动机因其具有扭矩大、压缩比高、燃油消耗低、燃烧效率高、经济性较好等优点而被广泛应用。通过改善柴油机的燃烧过程,在提高效率的同时减少污染物排放、增强经济性。柴油机缸内传热特性对缸内燃烧性能有很大影响,研究柴油机的传热特性可以认识燃烧过程,发掘提高燃烧效率、改善尾气排放的措施。在传热学领域,目前广泛使用的对流换热系数h和其无量纲数Nu只表述了壁面上的对流传热强度,对空间一点的对流换热强度没有定义
学位
柴油机是一种热能转化为机械能的动力装置,其有热效率高、结构紧凑、动力性强、运行维护简便等各种独特的优点。内燃机缸内燃烧过程及局部对流传质强度的研究对内燃机的设计和改进有着非常重要的作用。近年来随着计算机性能的提高,数值计算较为普遍的出现在各类型的科学研究中,由于不受时空限制,因而造就数值模拟成为内燃机缸内工况研究的主流手段,部分程度上替代了内燃机台架试验。论文对直喷化1105型柴油机进行数值模拟,
学位
峨眉山大火成岩省的形成与二叠纪晚期的地幔柱作用有关,区域内赋存有世界级超大型岩浆钒钛磁铁矿矿床。区内含矿的镁铁-超镁铁质侵入体的成因仍存在争议。磷灰石是一种在火成岩中广泛存在的副矿物,能够用来研究岩浆演化过程。本文以峨眉山大火成岩省具有不同类型围岩且赋存有钒钛磁铁矿的攀枝花、红格和太和三个侵入体为研究对象,对岩体中含矿岩相带的磷灰石开展原位微量元素和Sr-Nd同位素分析,探讨不同岩体的岩浆起源和演
学位
滑动轴承作为动力机械的重要摩擦副,其工作性能决定机械部件的整体性能。在正常工作状态中,轴承处于完全流体润滑下,摩擦副之间由产生的动压润滑膜隔开。而在启、停机等工况下,滑动轴承可能会由于润滑油的不足而处于边界润滑甚至干摩擦状态,导致摩擦副表面的直接接触,造成磨损,从而影响机械部件的正常运行。表面织构作为近年来应用广泛的一种减摩抗磨手段,无论在干摩擦下还是流体润滑下都可以产生独特作用提高摩擦副的润滑性
学位
新生代以来全球气候最显著的变化是全球温度阶段性急剧下降,在这一全球降温大背景下,亚洲地区经历了一系列重大的气候环境变化与区域构造事件,其中亚洲季风的形成演化和亚洲内陆干旱化与青藏高原隆升有着密不可分的联系。大陆风化剥蚀与构造事件及气候环境有着密切的联系,青藏高原隆升使大量新鲜基岩暴露、加速了硅酸岩剥蚀和化学风化过程进而导致大气CO2含量降低被认为是新生代全球降温的一个重要因素,然而由于缺乏高原内部
学位
近年来我国高速铁路迅猛发展,舒适的乘坐体验和便捷的出行方式使得高铁成为人们出行的首选。但随着列车运行速度的不断提高,出现了一些需要研究、改进和解决的问题,其中包括个别动车组在运行过程中出现的车体低频晃动问题。为解决个别动车组在日常运营中出现的车体低频晃动问题(以下简称“晃车”),先对出现晃车现象的主要线路展开车辆跟踪振动测试、现场情况调研和相关数据分析。总结得出晃车现象的总体特征,动车组在部分线路
学位
变压器是电力系统的枢纽设备,不仅在能量传输和转换方面扮演关键角色,还是各分布式能源并网过程中的重要组成部分。变压器一旦发生故障,将会对电网安全运行产生巨大影响,造成严重的经济损失。据数据统计,约有15%~20%的变压器故障与变压器绕组有关,绕组上出现的问题大部分与绝缘纸老化有关系,所以准确掌握变压器的绝缘状态对其安全稳定运行至关重要。作为变压器的主绝缘,绝缘纸在运行过程中会因电、热和光等联合作用而
学位