微团聚体分析在工程地质研究中的应用

微团聚体是天然粘性土的基本结构单元, 微团聚体的组成、水稳性和强度是粘性土工程性质形成的重要原因。本文通过对黄土与海相软土这两种典型的粘性土颗粒分析与微团聚体分析结果的对比, 研究了水稳性与非水稳性微团聚体的形成原因, 并在此基础上探讨它们的工程特性的形成。     

真空加载方式对吹填流泥加固效果及土颗粒移动的影响研究

考虑加载方式的影响开展室内模型试验,对4组相同性质的泥浆试样（含水率为100%）分别采用不同的加载方式,即-80 kPa、-60 kPa→80 kPa、-40 kPa→-80 kPa、-20 kPa→-80 kPa进行加载,加载过程中对试样的出水量、沉降量和侧向变形进行跟踪监测,并对处理后土体的含水率、塑性指数和十字板剪切强度等的空间分布与变化规律进行研究。试验结果表明,（1）真空加载方式对吹填流泥的固结具有比较明显的影响;（2）初始真空荷载为-20 kPa时所得到的土体沉降量最大、强度最高,始终保持-80 kPa荷载情况下所得到的土体沉降量最小、强度最低;（3）从塑性指数的分布特征来看,土颗粒随着土中水的排出发生移动,初始真空荷载越大,这种趋势越明显,部分土颗粒会聚积在排水板周围而导致土体渗透性能的降低,严重时会影响土体的后续固结。建议在流泥淤泥的真空固结过程中采用低初始荷载方式进行加载。     

南京下蜀土结构强度研究

利用常规三轴试验,研究了南京下蜀土结构强度及其影响因素。结果表明,下蜀土存在明显的结构性。当应变小于屈服应变时,土体的结构强度迅速的发挥;当应变大于屈服应变时,土体结构发生破坏,结构强度逐渐降低;最终当各个结构单元重新排列稳定时,土体结构完全被破坏。讨论了围压和含水量对结构强度的影响,结果表明南京下蜀土土体的结构强度和围压无关,和含水量有良好的幂函数关系。结构强度与非饱和土中吸附强度有一定的关系,可以用结构强度代替吸力,从而简化非饱和土抗剪强度公式。      

冻结作用对青藏红黏土及兰州粉土微观结构的影响分析

冻土微观孔隙特征是决定冻土体一系列物理、力学性质的基本参数,冻土中存在的冰晶体其体积受温度影响发生变化会影响到冻土的土体微观结构及孔隙特质发生变化。利用可用于负温冻土观测的新型扫描电镜,通过对青藏红黏土及兰州粉土不同初始条件下的土样冻结前后微观结构进行研究分析。结果表明：冻结作用发生后,冰晶生长对周围土颗粒产生挤压作用,导致周围土颗粒的移动和结构破坏,土中大孔隙的数量增多,加之周围小孔隙补给大孔隙中的冰晶进一步生长,出现局部个别大孔隙体积增大,小孔隙体积缩小的现象,表现在孔隙率上为土体在冻结后孔隙率减小;此外,对于粒径级配不同的土体而言,冻结作用对细颗粒土的土体孔隙的尺寸、形态以及排列方式等方面的影响均大于粗颗粒土;同样,初始含水率决定了冻结作用发生后参与改变土体微观结构的冰晶体生长的"量"的大小,在冻结作用对土体结构性破坏的过程中起重要作用。研究成果定量揭示了冻结作用对不同初始条件下的土体微观结构的影响,为研究冻土宏观力学特性和冻胀机制等提供了理论基础与和试验支撑。     

ISS对不同初始含水率膨胀土的改良效果研究

离子固化剂(ISS)对膨胀土改良后,膨胀土稳定性会改善。为了分析研究不同初始含水率的膨胀土经过ISS改良效果,进行了膨胀土改良前后的剪切试验、界限含水率试验和自由膨胀率试验。通过改良前、后土体的抗剪强度、塑限、液限、塑限指数、自由膨胀率的变化规律研究,得出膨胀土的初始含水率在11%～30%区间时,改良后土体的膨胀性得到了消除,抗剪强度得到了明显提高; 初始含水率不在11%～30%区间时土样改良后仍具有一定膨胀性,抗剪强度提高不明显。这是因为,当膨胀土烘干时,靠毛细吸力吸附的固化剂量不能与所有黏土颗粒进行反应; 当膨胀土饱和时,靠溶液渗透到膨胀土表面的固化剂也不能与所有黏土颗粒进行反应。该试验结果对膨胀土现场改良时含水率的确定具有重要的指导意义。     

固结作用下粉土的持水性能与细观机制研究

针对传统仪器无法考虑岩土工程中温度和荷载等因素综合作用的缺陷,研制了一套多功能土-水特征曲线试验仪。以粉土为研究对象,开展了不同固结应力作用下粉土的土-水特征曲线试验,并测量其增减湿过程中土体的体积胀缩量,以便修正体积变化对其体积含水率的计算误差。结果表明,粉土在减湿过程中,土体的体积发生明显的收缩。其收缩量与固结应力水平有关,固结应力越小,则减湿引起的体缩量越大。但土体在增湿过程中的体积则基本保持不变。固结应力对粉土 土-水特征曲线的进气值、增减湿速率影响较大,固结压力越大,其进气值越大、减湿速率也越大。最后,为揭示固结应力对土的持水性能的影响机制,开展了不同固结应力作用下土体的细观试验。结果表明,固结应力主要改变了土体团粒间的大孔隙,而对黏土颗粒之间的孔隙影响较小。土体的持水性能与土体的孔隙大小和分布模式密切相关,大孔隙主要影响土体的进气值,而其孔隙分布模式则控制其增减湿湿速率。     

多级荷载下弱膨胀土的膨胀变形特性试验研究

为研究压实弱膨胀土的膨胀变形特性,对取自高淳某边坡的弱膨胀土进行固结及浸水膨胀变形试验,研究了在300,200,150,100,75,50,25和12.5 kPa共8种上覆压力下不同初始干密度及初始含水率土体的固结及膨胀变形特征。试验结果表明:初始含水率及初始干密度对弱膨胀土的膨胀变形特性均存在一定的影响,在其余条件相同的情况下,膨胀土的膨胀变形量随着初始干密度的增大而增大,随着初始含水率的增大而减小。分析了膨胀土固结及膨胀变形过程的典型曲线特点,研究了不同初始干密度及初始含水率下土体固结与膨胀曲线膨胀区与压缩区分界点特征,得出在初始含水率相同时,分界点的上覆压力与分界点孔隙比及土体的初始干密度均呈正比关系。通过对土体试验数据的分析拟合,结合土体变形过程中的孔隙比与初始状态关系的推导,提出了弱膨胀土的膨胀变形量计算方法,结合工程包边法路堤填筑的荷载分布,采用分层总和法推导了工程包边法膨胀土路堤填筑的膨胀变形量计算方法,并用于路堤膨胀量的预估中。     

冻融循环作用下含水率对粗颗粒填料水分迁移影响的宏细观试验研究北大核心CSCD

冻融循环作用和初始含水率是影响粗颗粒填料水分迁移特征和冻胀融沉变形的两个主要因素。为明确冻融循环作用下,不同初始含水率粗颗粒填料的水分迁移特征及细观机制,采用荧光素为追踪剂,以CT细观机理观测为研究手段,开展了不同初始含水率条件下粗颗粒填料的一系列冻融循环试验,探究了温度场和冻深变化、水分迁移图像、补水量变化、最终含水率分布及CT值变化规律等。试验结果表明,冻深基本随冻融循环的次数增加不断加深,初始含水率越大,不同冻融循环作用下冻深的变化越稳定。外界补水量和液态水迁移高度与初始含水率呈负相关。CT扫描结果分析表明,经历多次冻融循环后,试样中的水分迁移导致土体孔隙结构及颗粒构造发生变化,试样的密度普遍增加,孔隙率以减小为主,进而导致土体发生相应变形。     

STW型高分子土壤稳定剂改良粘性土团聚体水稳性实验研究

本文对STW型高分子土壤稳定剂改良粘性土团聚体的水稳性进行了试验研究。结果表明,STW型稳定剂在低浓度(3%~9%)就可以大幅度提高粘性土团聚体的水稳性;在相同粒径条件下,团聚体水稳性指数K随着稳定剂浓度的增大而增大;在同一种稳定剂浓度作用下,团聚体水稳性K随着粒径的增大而减小。根据改良前后团聚体的崩解特点,提出了渐进式和炸裂式两种团聚体崩解模式,并对STW型高分子土壤稳定剂改良粘性土团聚体的机理进行了分析。     

含水率对滑带土强度及变形影响试验研究

为了研究含水率对滑带土强度及变形特性的影响,选取某大型滑坡滑带土进行不同初始饱和度的常规三轴固结排水（气）剪切试验,采用了一种新型气水转换的外体变测试装置来研究非饱和土体变。研究成果表明,含水率对滑带土强度有很大的影响,初始饱和度越高,强度值越低,凝聚力c与饱和度呈阶梯状陡降关系,内摩擦角? 可以与初始饱和度建立线性关系式;含水率越高,土样体变越小,Duncan-Chang模型参数K、Kb、G受含水率影响较大,与初始饱和度呈线性变化关系;n、m、F、Rf、D受含水率的影响较小,不同初始饱和度下的参数值相差不大,可取平均值作为不同饱和度下的模型参数。     

湖南洛塔岩溶山区水土流失影响因素分析

水土流失是一个全球性的灾害问题,严重的水土流失不仅导致侵蚀区土壤退化、土地资源遭到破坏、岩溶石山区石漠化,而且还会通过淤积河道、污染水质等过程来破坏下游地区的生态环境。本文根据湖南洛塔岩溶山区不同生态环境水土流失监测成果,对岩溶山区水土流失影响因素进行分析,为湖南湘西及西南岩溶石山地区石漠化治理与生态建设,有效控制水土流失,实现生态系统可持续发展提供了理论依据。      

喀斯特地区石漠化与土壤类型的空间相关分析——以贵州省为例

以贵州省2010年石漠化程度分布与土壤类型分布图为基础,运用地图代数原理,通过计算二者的转移矩阵,从而得出不同石漠化程度下土壤类型的空间分布情况,并探讨研究区石漠化背景下,土壤类型与石漠化的空间分布规律,分析石漠化的发生、分布与土壤类型的相关关系。其结果表明:喀斯特地区石质土的石漠化发生率最高达到46.41%,其次为黄棕壤的43.32%,综合排序为石质土>黄棕壤>山地草甸土>棕壤>红壤>粗骨土>石灰土>黄壤>紫色土>水稻土>潮土;分等级讨论时以中度石漠化为主导,且石质土的中度石漠化发生率最高,达到了21.68%。石漠化程度的空间分布在不同土壤类型中存在着明显差异,并且二者之间有一定联系,土壤本身的性质差异是重要的因素之一。      

近年来我国西南岩溶石漠化研究进展

石漠化是目前岩溶学领域最突出的环境问题和研究热点。我国近年来不但系统调查研究了西南岩溶石漠化的分布现状和趋势,分析了石漠化形成的自然因素和人为原因,对石漠化环境质量从生态、水资源、土壤、土地生产力和灾害情况等方面进行了评价,还探索了不同环境下石漠化综合治理模式和方法。今后一段时期内石漠化的主要研究方向是深化石漠化的形成过程研究,揭示石漠化与水土资源的相关性,探索石漠化区生态恢复技术及水土地资源合理利用途径,开展石漠化综合治理工程的效益评价。      

贵州省岩溶地区石漠化的形成及其生态治理

随着西部大开发的推进，生态环境问题已经引起高度重视，土地膜漠化的形成及其治理也逐渐成为岩溶工作者、生态学家的研究热点。由于贵州地区岩溶分布广，地势起伏较大，土壤贫瘠，加之人为因素的影响，植被遭受破坏，水土流失严重，土地石漠化愈演愈烈。通过分析贵州石濮化形成原因，提出了一系列石漠化生态治理措施，为保证贵州省、西南岩溶区植被顺向演替，生态逐步恢复提供决策参考。     

SPATIAL CORRELATION ANALYSIS BETWEEN KARST ROCKY DESERTIFICATION AND LITHOLOGY IN DU''AN YAO AUTONOMOUS COUNTY IN GUANGXI

Du'an Yao Autonomous County is a typical area for the distribution of karst rocky desertification in Guangxi.The indices for the grades of rocky desertification are selected according to the scientific meaning of karst rocky desertification and after the interpretative symbol system of rocky desertification. RS images are established by the landscape characteristics of Du'an karst and its TM image. Relying on RS & GIS means and taking land use map as base map, this paper conducts synthetic analysis on the 1999a TM image (126-043) and the correlation data involving landform, soil, geological map and GPS-database and photo on the spot, and brings forth a map showing the Du'an rocky desertification grades and a digital lithology map. As can be viewed from spatial correlation, the inherent connection is also illuminated between the various levels of rocky desertification and the carbonate lithology.     

典型石漠化地区岩溶水系统循环演化分析

由于岩溶地区特有的地上地下二元水文结构,其岩溶水系统循环演化具有特殊性,因而水不仅会携带土壤发生地表流失,而且会发生地下漏失,造成该地区土壤流失量大,岩溶石漠化现象突出,治理难度大。本文以贵州贞丰-关岭花江高原峡谷石漠化治理示范区为研究区域,通过野外调查、水样分析及数值模拟方法,对该区岩溶水系统的补、径、排特征,水化学特征和水均衡量等进行分析模拟计算出地下水位、地下暗河流量变化情况,得到该区岩溶水均衡量,其结果基本反映了实际地下水系统排泄量变化及地下水流向特征,初步阐明该区域岩溶水系统循环演化特征,为岩溶石漠化地区的土壤地表流失和地下漏失的趋势研究及防治提供理论依据。     

碳酸盐岩岩层与石漠化关系分析——以桂西北喀斯特石山区为例

以桂西北碳酸盐岩石山区为例,采用野外地质特征调查和岩石化学分析等技术手段,从碳酸盐岩岩层的厚度、倾角和岩性等方面来分析喀斯特地区石漠化的成因,并结合反映石漠化程度的土壤和植被的盖度等相关数据,对岩层与喀斯特地区石漠化程度进行相关分析,得出喀斯特地区石漠化与碳酸盐岩岩层的厚度、倾角和岩性等具有相关关系的结论,即岩层厚度大的地区石漠化程度更高,岩层厚度小的地区石漠化程度较低;中等岩层倾角岩层分布区有利于雨水的流动和成土,石漠化程度较低;岩石性质的差异对石漠化程度也有相关性,石灰岩类的酸不溶物含量较低,对成土不利,其植被的盖度相对也较低,相应的石漠化程度更高。相反,白云岩类岩层区的石漠化程度较低。     

Progresses and Prospects of the Research on Soil Erosion in Karst Area of Southwest China*

The karst area of Southwest China is suffering from serious ecological and environmental problems due to soil erosion while the research on soil erosion is not sufficient. Primary achievement was systematically reviewed in this paper in three aspects: erosion characteristics, current researches about erosion on different spatial scales, and key scientific problems. Based on the review, the authors figured out the shortcomings of the existing studies and pointed out the directions on erosion study in southwest China karst region. The results showed that: ① Due to the existence of a dual structure in karst environment including ground and underground erosion, the process of runoff and sediment production on slope scale and confluence and sediment transportation processes on catchment scale were more complex under the unique geological and hydrological backgrounds; ② At present, most researches about erosion mechanism in karst area focus on slope scale and some achievements on quantitative evaluation of erosion factors have been made. Continuous data with high quality about relationship between water and sediment on catchment scale is limited. When data is scarce, river sediment data can be used as an effective way to study soil erosion intensity and spatial-temporal variation in karst area; ③ It is more reasonable to use 50 t/(km²·a) as the grading standard of soil loss tolerance than the previous grading standard of soil erosion intensity. Given the complex relationship between rocky desertification and soil erosion, more quantitative studies about the effects of rocky desertification on soil erosion are still necessary. There are different viewpoints on soil leakage definitions, leakage mechanism and leakage ratios, and new breakthroughs could be achieved by combining different methods and matching multi-scales. In conclusion, in order to further reveal soil erosion laws and establish and revise available regional soil erosion forecasting models for Southwest China karst areas, synchronous test and monitoring on slope, watershed, and channel spatial scales are urgently needed. The results can provide theoretical and technical support for promoting soil and water conservation work for the karst area of Southwest China.     

广西都安喀斯特石漠化的分布特征及其与岩性的空间相关性

在以广西都安瑶族自治县为研究对象 ,以RS与GIS一体化为分析手段 ,首先采用TM影像为背景资料 ,辅以地形图、土地利用图、土壤图、地质图以及GPS实测数据库等相关资料综合分析的基础上 ,建立石漠化分级的遥感影像解译指标体系 ,生成都安县石漠化分级分布图和数字化岩性图 ,然后从空间相关性的角度阐明了不同级别石漠化与碳酸盐岩岩性之间的内存联系     

西南岩溶石漠化综合治理水-土-植被关键技术进展与建议

石漠化综合治理关键技术研发是石漠化综合治理工程的关键步骤。本文根据第一期石漠化治理工程的进展,分析了岩溶水资源特征与开发利用技术、土壤资源维持与质量提升技术、植被恢复与功能提升技术和水-土-植被耦合模式的研发进展和不足,对第二期石漠化综合治理提出了一些建议,认为第二期石漠化综合治理关键技术研发应以“结构-过程-服务”为指导框架,加强岩土组构等地质环境背景、水土过程和石漠化过程以及关键服务功能维持和提升机理的基础研究,加强功能型植被、关键共性和个性技术研发以及关键技术的配套和优化,加大石漠化综合治理关键技术的适用性评价和推广应用,完善流域内生态系统服务主体功能区评估和生态补偿,有效准确的治理石漠化,以促进西南岩溶石漠化地区生态、经济和社会的可持续发展。