窑洞开挖诱发浅层黄土滑坡的变形机理模拟

由废弃窑洞倒塌引发的黄土边坡失稳严重威胁了黄土高原地区居民的生命财产安全。通过野外调查,选取陕西省延安市三亩台滑坡为典型案例,基于室内试验分析了窑洞废弃、依窑建房等工况下黄土含水量和土体强度的变化规律,运用数值模拟研究了窑洞废弃、依窑建房过程中最危险滑面上的应力和强度变化趋势。从土体应力-强度关系角度揭示了废弃窑洞诱发黄土边坡变形破坏机理。研究表明,窑洞废弃和依窑建房增大了土体含水量,降低了土体的抗剪强度,致使坡体下部土体剪应力逐渐接近其抗剪强度,边坡的稳定性随之降低,最终窑洞坍塌引发滑坡。     

陕北黄土丘陵区威胁窑洞民居的地质灾害问题—以陕西延安地区为例

窑洞是陕北黄土丘陵区民居的一种主要形式。在介绍区内窑洞的类型、分布的基础上,阐述了滑坡、崩塌、塌窑、窑洞透水等主要窑洞民居地质灾害的发育特征。从沟谷发育期、斜坡结构类型、地形特征等方面分析了窑洞灾害形成的主要原因,认为黄土的工程地质特性是灾害发育的物质基础,人类工程活动和降雨是灾害形成的主要诱发因素。最后从窑洞的选址、斜坡的设计、窑洞的防水等几个方面提出了灾害的防治措施。     

黄土层预应力锚索锚固力试验研究

为了更好的指导预应力锚索在黄土层中的应用,以现场试验和数学推导为研究手段,采用电阻应变片测量锚索在拉力作用下的变形,得出了黄土层中锚索锚固段在不同拉力水平下的应变曲线。分别采用Philips公式和粘结应力均匀分布法公式对试验数据进行分析,推导了两种计算锚固力的公式,指出采用Philips理论更能真实地反映黄土地层中的锚固力特征。      

Remediation of the geotechnical problems of the Hasankeyf historical area,southeastern Turkey

The castle, palaces and man-made historical and recent cave dwellings of Hasankeyf will be partly flooded by the reservoir of the Ilisu dam which is planned to be constructed over the Tigris River. Hasankeyf is entirely within the Germik formation which is composed of whitish to light gray and/or beige, medium strong, fresh to slightly weathered, thick to very thick bedded, locally massive, almost horizontal or gently dipping silty, sandy limestone. The major geotechnical concerns in the area consist of the possibility of kinematic failure of the foundation of "Little Palace" and the collapse of some of the roofs of the adjacent man-made cave dwellings carved in rock due to insufficient pillar (wall) thicknesses to carry the overburden load. A limit equilibrium analysis of the kinematically unstable planar rock block underlying the foundation of "Little Palace" was performed as a function of the water level in the reservoir. The maximum required anchor force was calculated as approximately 3,000 kN/m which led to a total anchor force of about 42,000 kN for the 14-m-wide slope face of the unstable planar block. The results of the finite element analysis to determine the minimum stable pillar (wall) thickness required between adjacent caves led to a recommendation to apply a steel arch support to one of the adjacent caves at Hasankeyf in case the wall thickness was less than or equal to 0.60 m.     

黄土地区常见工程地质问题的浅析及对策事项

结合新建铁路大同至西安客运专线(渭洛河特大桥)勘测成果,对该段黄土的主要工程地质事项做了一些浅析。对工程影响的各项参数指标进行了浅在的统计和总结,提出了解决问题的对策,为设计提供参考。     

塔里木盆地北部下奥陶统碳酸盐岩孔洞充填物特征及其成岩环境分析

为了正确分析和评价碳酸盐岩溶蚀孔洞在埋藏成岩环境中的发育和保存条件,对塔里木盆地北部露头剖面中下奥陶统白云岩及其溶蚀孔洞的充填物进行了详细的矿物学和地球化学研究,试图对这类孔洞充填物沉淀时的成岩环境进行恢复。大型洞穴充填物的矿物学特征和微孔洞充填物扫描电镜的分析表明,此类孔洞的环带状充填物具有明显的世代性,由基岩向孔洞中心,至少可识别出4期充填物,即第1期的乳白色白云石,第2期的铁质浸染的杂色高镁方解石,第3期的无色透明白云石和第4期的自形石英。碳、氧同位素分析结果表明,孔洞充填物形成于高温条件,结合微量元素、稀土元素所示的成岩信息可进一步推断其形成于高温埋藏环境,而非现代表生暴露期的充填物;第1期和第3期白云石充填物形成在相对还原且高盐度的流体性质条件下,而第2期高镁方解石充填物沉淀时相对偏氧化,盐度也偏低。据下奥陶统此类4期充填物的特征分析可知,第2期高镁方解石充填物的发育可能与构造抬升导致成岩环境的改变有关。     

桩前溶洞对抗滑桩嵌固端稳定性影响物理模型试验研究

随着抗滑桩在工程中的大量运用,岩溶区抗滑桩嵌固端稳定性问题日益突出。当抗滑桩桩前存在溶洞时,溶洞在水平荷载下可能会发生变形,导致抗滑桩嵌固端失去稳定性。本文基于相似模型理论,建立了抗滑桩嵌岩段桩前存在两种不同形状溶洞（长轴方向水平和长轴方向竖直）试验模型。利用水平加载试验,针对椭圆形桩前溶洞对抗滑桩嵌固端的稳定性影响进行了研究,获得以下相关结论:溶洞长轴方向为竖直的试验模型嵌岩体变形分为弹性变形、裂纹稳定扩展及加速扩展三个阶段,加载到破坏荷载时溶洞顶板产生隆起破坏,最终形成的顶板处破坏断面与水平方向成45°左右;桩前溶洞长轴方向为水平的试验模型在达到溶洞长轴方向为竖直的模型破坏荷载增大一级荷载时,嵌固端保持整体稳定;相比于横长轴溶洞,纵长轴溶洞的存在更显著的降低了抗滑桩嵌固端的承载力,且溶洞顶板厚度越小,对抗滑桩嵌固端承载力影响越大,破坏形式为溶洞顶板受压破坏;基于极限平衡法,提出了桩前存在溶洞时嵌固端承载力验算方法,并对验算方法进行了验证。      

基于地面激光扫描的喀斯特洞穴制图研究

近年来,地面激光扫描在喀斯特洞穴领域的应用与研究日益广泛,其高精度测量与多样化的成果表达方式相较于传统手段优势明显。它不仅可以全方位记录洞穴要素并进行虚拟化展示,还可以构建洞道和沉积景观模型,最为关键的是毫米级的误差精度对于喀斯特洞穴空间形态计量研究有着革命性的突破,那么该如何通过海量点云精确绘制洞穴图并对洞穴要素进行制图表达成为首要解决的问题。本文以贵州潜龙洞为例,通过对三维激光点云进行处理,辅以第三方软件绘制潜龙洞平面图、剖面图和横断面图,并对洞穴要素图像化自动提取与制图表达进行探讨,对于提高洞穴制图精度、规范洞穴制图标准、科学构建洞穴地理空间数据库以及指导洞穴合理规划与开发等方面将有着重要意义。      

喀斯特洞穴灯光照明系统研究述评与展望

灯光照明是开展洞穴旅游的必备条件,是喀斯特洞穴旅游开发与可持续发展的重要内容。文章通过对万方数据、CNKI、Springer Link、Elsevier SDOL、EBSCO、Google Scholar、Google、超星学术发现系统等8个国内外数据库和搜索工具进行检索,结合纸质文献,最后获得有关洞穴灯光照明系统的研究文献56篇（部）。研究内容主要涉及洞穴灯光照明的起源与发展、洞穴照明光源的类型及选择、洞穴照明灯具的选择与安装、洞穴灯光照明系统的设计、洞穴灯光的操控系统、洞穴灯光照明系统的安全控制、洞穴灯光照明等7个方面。学术界对该领域的研究历史较长、研究方法多样,但研究成果数量有限,研究的视角较为微观,研究成果的普适性较弱。在未来的研究中应重点关注以下问题：研究的系统性、多学科的融合性、研究的针对性、洞穴灯光照明系统技术标准的制订、新材料与新技术在洞穴照明中的应用、洞穴灯光照明系统的经济性、洞穴照明光源的比较研究等。     

中国旅游洞穴景区（点）的统计分析

通过中国洞穴数据库、中国各省市旅游景区名录、同程旗下网站（www.17u.net）和欣欣旅游网（www.cncn.com）下属的洞穴旅游专栏以及其他相关网站、报刊等途径获得中国大陆旅游洞穴的相关数据,对中国旅游洞穴的数量、质量、开放时间、空间分布、开发主题、门票价格等进行统计分析,结果发现:截止2016年7月,中国大陆地区拥有旅游洞穴景区（点）708个,其中,旅游洞穴景区364个,旅游洞穴景点344个,除宁夏和上海外,在其余29个省级行政区均有分布;现有A级旅游洞穴景区177家;以旅游洞穴景区作为重要组成部分的世界自然遗产有2处,世界地质公园有6处,国家地质公园有24处,国家级风景名胜区有26处;中国旅游洞穴景区（点）开放时间主要集中于20世纪70年代以来的40多年间,尤以1980—2008年间开放的最多,年际差异性较小;受岩溶地质背景的区域差异和社会经济发展水平的双重影响,中国旅游洞穴景区（点）较为集中地分布于西南、中南、华南、华东地区,在省际间空间上呈凝聚态势;中国旅游洞穴景区（点）的开发主题主要涉及地质观光、历史遗迹、宗教活动、科普教育、医疗保健、地下漂流等类型;中国5A、4A、3A、2A级旅游洞穴景区的平均门票价格分别为129元、86.16元、53.09元、37.19元,高于非洞穴类同类A级旅游景区。      

织金洞洞穴环境变化及成因分析

对比和拟合分析1989年、2011-2013年和2015-2016年织金洞内气候环境因子监测数据以及游客量数据发现:织金洞自开发初期至今,洞内CO2浓度和温度水平增高明显,增加幅度分别可达1 000 ppm和2～3 ℃,而2011-2013年与2015-2016年间CO2差值最大达465 ppm。洞内环境变化的最主要因素是旅游活动和人工光源;游客量从1985年的不足5万人增至2015年的59.457 1万人,洞内CO2浓度总体上呈现出随着时间增加而不断增高的趋势;各年份气温差距不大,但总体上仍展现出逐年降低的趋势,湿度除2011年外,差距并不明显;人工光源产生的温度与环境温度最大温差可达33 ℃,湿度和周边环境的湿度最大差值可达66.7%。      

山东沂源九天洞洞穴环境变化监测分析

为改善九天洞洞穴环境质量及保护洞穴景观提供科学依据,2006年5月1—5日和2006年7月28—30日曾两度对该洞的洞穴空气温度、湿度、CO2浓度和游客量的变化进行实地监测。结果表明,九天洞CO2浓度受游客数量影响,具有明显累积效应,其中灵霄玉塔（测点11）CO2浓度最高,日平均值为11250ppm;CO2浓度之高,国内外颇为罕见;而洞穴温度兼受洞穴滴水及洞穴形态的影响,具有一定的变化幅度;洞穴湿度除了受天气影响外,游客呼吸对封闭洞段湿度增大也有一定的贡献作用。      

旅游活动对巴马水晶宫洞穴环境及碳酸钙沉积物景观的影响

巴马县水晶宫洞内次生化学碳酸盐（钙）沉积物景观丰富,类型多样,有石钟乳、石幔、石瀑布、石笋、石柱、石盾等特色景观;尤其是近期仍在发育的洞顶鹅管、卷曲石、石花和石毛等是国内外较为罕见的洞穴奇景。自2007年水晶宫开发以来,对巴马水晶宫洞穴环境及碳酸钙沉积物景观等进行了监测,发现洞穴内流水、滴水、池水数量点减少; 洞穴温度升高、湿度降低,CO2浓度增加,空气负离子浓度减小以及普遍滋生(藻类、苔藓、蕨类等)灯光植物和洞穴景观表面的污染与变色污染、老化等现象。依据洞穴环境变化规律,提出有利于洞穴环境保护以及景观修复的相关措施,为科学合理保护开发旅游洞穴提供重要的科学依据及广泛的应用前景。      

贵州喀斯特洞穴动物多样性及其生境研究——以黔西县红林地区为例

通过四次对青冈林洞、洗线洞和水响洞的调查,共获37种动物。各种类数量优势分别为有光带的蚁蛉幼虫、蕈蚊,弱光带和黑暗带水域的红点髭蟾蝌蚪以及洞壁的斑灶马。2001年10月和2003年3月,青冈林洞、洗线洞和水响洞分别有动物群落15、13和10种类型,优势群落为斑灶马、红点髭蟾蝌蚪和蚁蛉幼虫。动物的取食、隐蔽、繁殖、栖息等环境在不同时期的变换引起这一区域洞穴动物在种类、数量和空间分布等的变化,人类活动则加大了生境的差异。食物-陷阱法可用于部分动物的相对数量的调查。      

From cave geomorphology to Palaeolithic human behaviour: speleogenesis,palaeoenvironmental changes and archaeological insight in the Atxurra-Armiña cave (northern Iberian Peninsula)

A detailed geomorphological study was performed in the Atxurra-Armiña cave system (northern Iberian Peninsula) to decode landscape evolution, palaeoenvironmental changes and human use of a cave within an Inner Archaeological Context. The results show an average incision rate of the river of <0.083 mm a^–1 for at least the last 419 ka, with interruptions due to sedimentary inputs. Moreover, allostratigraphic units comprising fluviokarstic deposits at the base and flowstone formation at the top have been shown to be climatically controlled, formed either during glacial–interglacial cycles or during interstadial cycles. Finally, when the cave was used by humans in the Late Magdalenian, the lower entrance was closed, and they must therefore have entered the cave through the upper entrance. To reach the sectors selected to decorate the panels, they probably travelled from the upper cave level, as the current crawlway was wider than today, according to our U/Th dating. Once these visitors reached the panels, the floor in the main gallery would have been around 15 cm lower than at present. However, the morphology of the conduit was similar; this has significant implications for understanding and interpreting the human use of the cave during the Palaeolithic.     

锦绣黄岩蟠龙洞古地下洞室群的科学发现及初步分析

位于浙江黄岩的蟠龙洞是古人采石后遗留下来的一座大型地下洞室群,目前已被开发为锦绣黄岩旅游区。实地量测表明,洞室群中的3号洞高达64.3m,是世界上目前已知大型古地下工程的最高者。作者对该古地下工程数百年不倒的原因进行了初步分析,并发现了诸多蕴藏于其中的古代朴素科学思想和高超技术。     

Stratigraphy,sedimentary development and palaeoenvironmental context of a naturally accumulated pitfall cave deposit from southeastern Australia

McEachern's Deathtrap Cave (G—49/50) is located in the Lower Glenelg region of southeastern Australia and records a Late Pleistocene to Holocene sedimentary record that has been directly influenced by surface processes during its formation. The sedimentary sequence contained within the cave is divided into lower, middle and upper sequences consisting of eight facies. The lower sequence represents the earliest phase of sedimentation, and groundwater fluctuations during the Last Interglacial period resulted in its erosion and redistribution deeper into the cave system. A decrease in the magnitude and frequency of flood events in the cave during the formation of the middle sequence indicates increasingly drier surface conditions prior to the Last Glacial Maximum. The middle sequence has a minimum age of 9840 ± 290 a BP. Moving sand sheets during the Last Glacial blocked the entrance to the cave allowing flowstones to develop on the cave floor. The surface environment surrounding the cave was probably not as dry as contemporaneous inland sites because sedimentation continued to be dominated by flowing water during this period. Holocene sedimentation is represented by the upper sequence and reflects wetter cave conditions between 7680 ± 160 a BP and 5700 ± 110 a BP. A major phase of sediment accretion occurs after 5700 a BP and correlates to a phase of dune instability in the Lower Glenelg region. Flowing water remodelled the sediment cone sometime after 2240 ± 100 a BP, which represents a period of increased surface runoff, although it is not clear whether this is due to climatic or anthropogenic influences.     

山东半岛九天洞洞穴环境变化特征与影响因素

选取旅游洞穴九天洞为研究对象,对洞穴环境变化特征及影响因素进行分析,探讨旅游活动和外界环境变化对洞穴环境变化的影响,以期能够为旅游洞穴的保护与合理开发提供科学依据。结果表明:（1）九天洞受外界气温变化的影响呈夏季高冬季低的特征,且洞穴温度略高于当地平均温度,这与洞穴通风、旅游活动、监测时间等因素有关;（2）洞内相对湿度与洞内空气温度呈较好的负相关关系,洞内相对湿度的变化主要受控于温度,呈夏季低冬季高的变化特征;（3）九天洞CO2浓度的季节变化特征为夏秋季高冬季低,与气候变化导致的植被和微生物活动以及滴水速率的变化有关;（4）距洞口越远的监测点空气温度、相对湿度的变化幅度越小,CO2浓度越高,说明距洞口越远受洞外气候变化以及洞穴通风的影响越小;（5）九天洞各监测点pH值和电导率主要与外界气候变化有关,对气候变化响应敏感,在降水偏少的干旱年,监测点pH值偏高,电导率偏低。      

喀斯特洞穴窝穴的形态对比与成因分析——以贵州省双河洞为例

喀斯特洞穴窝穴作为洞穴小形态的一种,记录了喀斯特地区地下河的演变过程和洞穴的发育状况。通过对双河洞系统中阴河洞、响水洞洞穴窝穴的规模、形态大小进行统计,对比了两洞穴窝穴形态的差异性并分析其成因。结果表明:在规模上,阴河洞窝穴分布面积较小,但窝穴数量相当可观,响水洞窝穴分布数量巨大,范围广泛,成千上万的窝穴沿洞穴通道两侧分布;在平面形态上,阴河洞内窝穴扁率要高于响水洞;在垂直剖面上,阴河洞内窝穴深宽比要比响水洞的偏大,且阴河洞窝穴以“V”型、倒“Ω”型窝穴为主,响水洞窝穴以倒“Ω”型窝穴为主,这与两洞穴水动力条件、地质构造、推移质、基岩、风化溶蚀作用等因素的不同密切相关。      

溶洞对路基稳定性影响分析——以常张高速公路K122+200路基为例

利用弹塑性理论和有限差分方法,对常张高速公路下伏溶洞处理前后对路基变形和稳定性影响进行了计算分析和评价。计算结果表明,在汽车动载作用下,常张高速公路K122+ 200路基和溶洞上部土层产生较大的塑性变形, 整个路基处于不稳定状态。进一步分析表明,溶洞的顶板厚度是影响路基稳定性的主导因素,随着顶板厚度的增加,路基地面变形迅速减小。K122+ 200路基下伏溶洞采用回注水泥粘土浆液加固处理后,路基变形和溶洞上部土体的塑性变形明显减小,可见回注水泥粘土浆液加固溶洞效果明显,能满足工程建设的要求。