散粒体斜坡堆积特性与崩坍形式研究

通过圆盘沙堆以及斜坡堆积物理模拟试验,解释其崩滑的动力学机制.发现溜砂坡堆积的过程是一个典型的自组织临界过程,整个坡体是一个广延耗散动力学系统.从颗粒级配的角度探究其对散粒体边坡稳定性的影响.     

挡墙限制型散粒体斜坡堆积特征模型试验

散粒体斜坡是川藏铁路交通廊道常见的不良地质现象,对其堆积特征开展研究对散粒体斜坡表层溜滑防灾减灾具有重要的现实意义.针对挡墙限制型散粒体斜坡,通过室内物理模型试验,利用分形维度控制试验碎屑配比,模拟斜坡源区岩石风化碎屑产物持续补给,研究散粒体颗粒堆积发育成坡过程中自然坡角的变化、斜坡表面与内部的颗粒分布特征,以及颗粒在斜坡上的运移堆积特征.试验结果表明：挡墙限制型散粒体堆积成坡过程可分为挡墙后堆积阶段、斜板堆积阶段、斜坡增长阶段和成坡阶段;斜坡最大堆积坡角随着分形维度增大而减小;随着分形维度增加,斜坡表面粗糙程度降低;粗颗粒易堆积在斜坡下部,细颗粒更易堆积于斜坡上部;同一粒组颗粒,在分形维度越大的斜坡表面上运移距离越长;相同分形维度的散粒体斜坡上,粗颗粒相较细颗粒在斜坡上的运移距离更长;颗粒在斜坡上的运移方式有腾跃和滚动两种,大粒径颗粒在分形维度越小的斜坡表面的腾跃高度越高;反之,小粒径颗粒在分形维度越大的斜坡表面的腾跃高度越低.     

青藏高速公路某隧道出口溜砂坡形成机理分析

基于青藏高速公路某隧道出口溜砂坡的现场勘察、测试及室内试验,通过工程地质分析与相似模型试验,对该溜砂坡的发育特征、影响因素、形成机理进行了探讨,并提出了防治对策。结果表明:该溜砂坡为大型砂粒、碎屑牵引式中强活动溜砂坡;不同颗粒比重条件下溜砂坡的影响因素主要包括含水率、冻融、地震力、工程活动等方面,中砂的天然休止角小于粗砂、砾砂等粗颗粒,含水率与砂粒的天然休止角呈正相关,在含水率达到10%以后影响效果减弱,冻融作用对粗颗粒的休止角影响较大,当含水率达到一定条件后,冻融作用才开始凸显,当含水率增大到一定程度时,冻融对休止角的影响呈减弱趋势,地震力作用在低含水率条件下,作用显著,随着含水率的增加,效果减弱;将溜砂坡划分出了砂源区、溜动区、堆积区三个分区,从力学、运动学角度分析了该溜砂坡的形成、运动与复活全过程;提出了砂源区控制+固砂+排砂综合防护对策。     

西藏拉萨地区冻融作用对溜砂坡天然休止角的影响

在考虑拉萨地区周边主要道路沿线广泛分布的冻融现象基础上,探究了溜砂坡在有无冻融作用下,粒径不同和颗粒混杂程度均匀,且伴随着含水率增大的情况,冻融作用对于砂坡天然休止角的影响。试验结果数据与对比分析表明:粒径相对较小的砂坡对冻融作用的抵抗能力较强,颗粒混杂程度均匀(级配好)的砂坡也对冻融作用具有较强的抵抗能力;同时冻融会增加斜坡失稳的不确定因素。     

川藏公路中坝段溜砂坡形成与防治对策

溜砂坡是斜坡重力侵蚀的一种特殊类型，在特定的地形、地质和气候条件下形成和演化而成的。常对公路、铁路、渠道等线路工程构成严重危害。论文以川藏公路(318国道)西藏境内中坝段为例，从溜砂坡的基本特征、形成与分布规律研究入手，通过现场调查、测试和室内模型试验，研究溜砂坡的形成机理、运动力学特征与防治对策。建立了溜砂坡形成、发生、运动力学模型。提出了封闭砂源区、改变砂坡结构、公路内侧修建挡砂工程和坡面生态快速固砂的防治对策。     

溜砂坡防治工程安全系数实验探索

采用干燥沙石散粒体临界单面坡沙堆坍滑实验，对颗粒均匀和较大非均匀度沙石建造的临界坡面的坍滑动力学特性进行了探索．颗粒均匀的沙堆坡面出现准周期、大规模的沙石“雪崩”，坍滑重量符合统计的正态分布。而非均匀度较大沙堆的坍滑规模呈现多样化的负幂率分布。从理论上探讨了这2种动力学特性对坍滑的概率风险度以及防治工程可靠度的影响关系。结合实验结果分析认为，当坍滑灾害发生概率α减小情况下，颗粒非均匀溜砂坡的防护工程所需考虑的外荷载安全系数迅速增大，并将逐渐大于颗粒均匀的溜砂坡。尤其在α较小，即对工程可靠度要求较高的情况下，安全系数的增大更为显著。     

粒状碎屑溜砂坡运动方程与砂坡土压力计算

在溜砂坡系列研究之二的基础上,对风干砂的运动特征进行了细致观察.将干砂流视为连续介质的流动,对干砂流的运动动力和阻力进行了深入研究,建立了干砂流垂线流速分布方程和干砂流体底面、表面滑动速度方程.结合挡砂工程,将干砂流体视为沿底面(此种砂坡的天然休止角)滑动的三角体,从而导出粒状碎屑溜砂坡水平土压力(或水平推力)计算模型.     

散粒体斜坡注浆固坡工程防治技术实验研究

目前,国内外对散粒体斜坡的防治措施研究甚少。笔者推荐注浆固坡工程防治技术,具有以动制动特点。本文通过室外注浆物理模拟实验,得出注浆后固结体形态有舌形、灵芝形、柱形、长倒锥形、短倒锥形,其有效半径分别是46.3cm、26cm、21.4cm、16.5cm、40cm、29.4cm。结合现场颗粒取样筛分实验,研究了散粒体堆积结构对注浆固坡措施的影响,提出颗粒间孔隙比的影响最为主要,并通过计算机优化回归得出注浆量及浆液扩散半径的公式;最后对固结体进行直剪试验,得出注浆后的散粒体强度增加,说明了注浆固坡工程的可行性和合理性。这对散粒体斜坡坡体实施注浆加固工程具有重大的参考价值。     

粒状碎屑溜砂坡运动方程与砂坡土压力计算（溜砂坡系列研究之三）

在溜砂坡系列研究之二的基础上,对风干砂的运动特征进行了细致观察。将干砂流视为连续介质的流动,对干砂流的运动动力和阻力进行了深入研究,建立了干砂流垂线流速分布方程和干砂流体底面、表面滑动速度方程。结合挡砂工程,将干砂流体视为沿底面（此种砂坡的天然休止角）滑动的三角体,从而导出粒状碎屑溜砂坡水平土压力（或水平推力）计算模型。     

天山公路典型溜砂坡防治措施研究

溜砂坡是我国西部山区公路的主要地质灾害之一。由于对溜砂坡的形成发展机理认识不足,目前采用的治理措施不能很好地解决溜砂灾害,有些工程措施反而会加大灾害程度。通过对天山公路沿线溜砂坡的调查研究,以K612＋750～K613＋850段特大溜砂坡群为例,阐述该溜砂坡的最基本特性,分析溜砂坡的成灾机理和危害性特点,并对溜砂坡防治措施进行研究。     

川藏公路特殊碎屑流灾害综合防治技术

川藏公路帕隆藏布沿岸路段广泛发育一种特殊的碎屑流灾害——溜砂坡,危害十分严重。通过近几年的研究与工程实践,溜砂坡灾害的防治对策可归纳为避让与清除、砂源区控制技术、固砂技术、拦砂技术与排砂技术五大类。根据溜砂坡灾害的基本特征、发育阶段及道路工程所处的环境条件,有针对性地选择防治技术,才能取得较好的防治效果。     

粒状碎屑溜砂坡的形成和基本特征研究（溜砂坡系列研究之一）

通过现场考察和室内模型试验，研究了粒状碎屑溜砂坡形成的“三大要素”——砂源区、溜动区和形成区、粒状碎屑溜砂坡形成条件和演化规律、研究了粒状碎屑溜砂坡的散体结构特征和天然休止角。通过影响天然休止角的主要因素和显著性分析，研究了天然休止角的线性回归方程以及粒状碎屑溜砂坡的稳定性和判别标志。     

松散土坡结构特征与滑坡堰塞体堆积特征之间的关系试验研究

通过模型实验,探讨了松散土坡3种不同结构特征条件下(均匀坡体(坡体物料均匀混合)、平行坡体(土层成层且层面与滑面平行)和斜交坡体(土层成层且层面与滑面斜交))形成滑坡堰塞体的动力过程和堆积特征,通过分区域取样及三维扫描技术研究了堰塞体的物质分布规律与形态特征。研究结果表明:堰塞体堆积特征与坡体特征存在紧密联系,堰塞体纵向(沿主沟道方向)和横向(沿滑坡运动方向)上的物质分布与坡体纵向和横向的物质分布特征基本对应;在垂向(表层到底部)上,由于不同坡体条件下滑坡的动力过程和机理不同,从而导致堰塞体堆积特征存在一定区别。均匀坡体和平行坡体呈整体启动模式,运动过程中物料间存在垂向渗透和交换作用,导致堰塞体物质在垂向上呈明显的上粗下细反粒序分布特征,堰塞体横剖面多呈平坦型和倾斜型。斜交坡体呈分层启动模式,运动堆积过程中保持原有层序,粗、细颗粒先后启动条件下颗粒间存在推挤、爬升和水平渗透作用,使得堰塞体更加密实且垂向上也呈现反粒序分布特征,横剖面多呈起伏型。本研究为滑坡堰塞体稳定性快速评估和复原滑坡初始状态提供依据。     

地震作用下康定市郭达山危岩带运动特征

康定地区多为深切河谷地貌,山坡陡峻,基岩裸露,崩塌落石多发,地震频发。为开展地震作用下崩塌运动特征和规律研究,以康定市郭达山危岩带为研究对象,采用颗粒流离散元软件(particle flow code in 2 dimension,PFC^2D)模拟危岩带不同部位崩塌源(坡顶孤石、坡体上部碎裂岩体、坡体中部老崩塌堆积体、坡体下部块状危岩)在面波震级(surface ware magnitude,Ms) 8.0地震作用下的运动特征和破坏过程。研究结果表明: ①坡顶孤石质量越小越易启动,孤石越接近球形越易发生倾覆和滚动,沿临空面飞出后运动类型以坠落、碰撞、滚动为主,坡顶孤石的运动速率最大时达11.8 m/s; ②坡体上部碎裂岩体破坏过程可分为裂隙延伸贯通—启动坠落—碰撞解体—滚动堆积4个阶段,位于碎裂岩体上部的块石运动距离最远,达269 m; ③老崩塌堆积体块石自前向后形成碎屑流,沿坡面运动类型以滚动、碰撞为主; ④下部块状危岩运动特征为启动—滑动—挤压—解体—再滑动—再挤压—堆积; ⑤不同部位的崩塌在运动过程中块石会发生碰撞、摩擦、挤压、解体,快速消耗自身动能,导致运动距离和速率骤降。采用离散元模拟能够更全面更精细化的认识深切河谷区的崩塌,可为崩塌灾害的工程治理和山区城镇的防灾减灾提供科学依据。     

降雨条件下酉阳大涵边坡滑动机制研究

以某厚堆积层滑坡为例,基于非饱和土力学理论,利用有限元方法,对雨水入渗条件下坡体的渗流及动态稳定性进行了计算和分析,研究了水分在坡体内的运移对边坡稳定性的时间效应。结果表明：边坡堆积体结构松散,土体强度差,边坡前缘坡降大,坡脚的开挖,为滑坡形成提供了便利条件;强降雨条件下使得坡脚附近首先发生变形失稳,牵引坡体后缘产生张拉裂。雨水沿坡面入渗,在坡体内形成渗流场,弱化岩土体参数,同时坡面形成饱和径流,使滑坡体前缘产生向下的渗透力,促使前缘坡体发生滑动,进而引发分级坡体产生滑移;强降雨初始阶段,滑坡体安全系数降低较快,很容易发生滑坡。该研究揭示了降雨入渗诱发厚堆积层边坡滑动机制,并以此建议采取以截、排、堵措施对边坡进行排水,同时设置嵌岩锚索抗滑桩及进行削坡清方措施对边坡进行综合治理,通过稳定性计算,效果良好。     

川藏交通廊道滑坡崩塌灾害对道路工程的危害方式分析

为对川藏交通廊道内道路工程的选定线及安全建设和运营提供科学决策及防灾减灾依据,在对拟建川藏铁路和高速公路沿线滑坡崩塌灾害进行系统野外调查和遥感解译的基础上,查明了川藏交通廊道康定至林芝段滑坡崩塌的空间分布特征和潜在危害情况,结合已有川藏公路沿线崩滑灾害的危害特征和危害方式,对该段廊道内滑坡崩塌灾害的可能危害方式进行了深入细致地归纳、分析和总结。研究结果表明:川藏交通廊道康定至林芝段共发育滑坡崩塌灾害488处,其中滑坡262处,崩塌（含溜砂坡）226处;对拟建道路工程存在潜在危害或影响的崩滑灾害共有148处,滑坡有89处,崩塌（含溜砂坡）59处。崩塌滑坡灾害对道路工程的危害方式主要有:（1）滑坡崩塌威胁隧道及其进出口安全;（2）滑坡崩塌推移、掩埋、损毁道路工程;（3）滑坡崩塌威胁站场、车站安全;（4）滑坡崩塌堵江断道、淹没道路工程;（5）滑坡崩塌转化为泥石流、洪水等灾害链危害道路工程;（6）崩塌、溜砂坡冲击、扰动、掩埋道路工程。     

低勘探程度盆地成藏动力学过程:以西湖凹陷中部地区为例

基于地质类比方法,综合运用地质、地球物理、地球化学等资料及盆地模拟技术恢复了西湖凹陷中部地区油气成藏动力学过程.结果表明:研究区内沉积充填和构造沉降具有幕式演化特征,并以始新世地层沉积厚度最大、沉积-沉降速率最高;烃源岩有机质热演化具有成熟时间短、生油窗窄、生气窗宽的特点;主力烃源岩平湖组进入成熟生烃门限的时间早,生排烃能力强,且生排烃过程发生在晚渐新世至早-中中新世期间;研究区油气运移和油气聚集主要受控于古构造面,保俶斜坡带和天屏断裂陡坡带以平行流为主,中央背斜带以汇聚流为主,存在多个有利油气聚集区,油气聚集作用主要发生在龙井运动(7 Ma)以来.