原状及重塑黄土双轴试验微观力学特征离散元模拟

黄土作为一种特殊的颗粒材料,微观上颗粒组成的结构决定了其力学特性。原状及重塑黄土因结构的差异而具有不同的力学特性。针对黄土结构性如何影响其力学特征这一基本问题,开展基于电镜扫描获取细观颗粒信息,同时考虑颗粒形状、颗粒破碎可能性进行建模的离散单元法进行原状黄土和饱和重塑土在恒定应变速率双轴试验下的宏观力学和细观力学性能研究。研究结果显示:试样微观结构的差异对变形破坏过程产生显著影响。当轴向应力较低时原状黄土及重塑黄土力链多分布于大型骨架颗粒附近,随着轴向应力增加,原状黄土力链形成网状图案但仍具备主要传导区域,重塑黄土无明显主要传导区,呈现均匀网状。原状土及重塑土骨架颗粒簇周围多形成张拉裂隙,剪切裂隙多数形成于骨架颗粒簇内部,又以颗粒簇相互挤压接触时最为明显。使用该建模方法,可以有效反映原状及重塑黄土由于内部结构组成差异导致相同应力条件下产生的不同内部应力状态。基于以上研究结论,给出了黄土结构性对宏观强度影响的微观解释。研究成果可为黄土地区地质灾害防治提供一定依据。使用该建模方法,可以有效反映原状及重塑黄土由于内部结构组成差异导致相同应力条件下产生的不同内部应力状态。基于以上研究结论,给出了黄土结构性对宏观强度影响的微观解释。     

新疆及中亚地区斜坡灾害研究现状与展望

新疆和中亚五国山河相连,都是“一带一路”建设的重要支点,但也是滑坡、泥石流等斜坡灾害的高发区,且两地的地质灾害发育有着明显的共性。本文对新疆和中亚地区的斜坡灾害研究现状进行综述,分析了两地斜坡灾害形成机理、发育规律,即中高山地分布集中,受降雨和冰雪融水影响很大,黄土滑坡发育。新疆的斜坡灾害研究多围绕公路、水利等工程设施;中亚地区的斜坡灾害研究以自然灾害居多,且在很大程度上受地震作用控制。最后,分析了新疆及中亚地区斜坡灾害研究的发展趋势,建议建立现代化的灾害监测预警系统,加强“一带一路”沿线国家地质灾害研究的国际合作。     

黄土丘陵沟壑区坡面尺度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究

为研究黄土丘陵沟壑区多种因素对撂荒草地入渗特征的影响,采用野外自然降雨观测法,研究不同降雨特征（降雨量、平均雨强、降雨历时和最大30 min雨强（I₃₀））、土壤前期含水量、坡长（10 m、20 m、30 m、40 m和50 m）和植被盖度条件下土壤入渗特征差异,通过灰色关联度法判断影响撂荒草地入渗特征的主导因子。结果表明：①入渗量随降雨量、降雨历时和I₃₀增加而增大（R²>0.55,P<0.01）;入渗补给系数随降雨量、I₃₀和平均雨强增大而减小（R²>0.12,P<0.05）;平均入渗率随降雨强度、I₃₀增加而递增（R²>0.53,P<0.01）。②入渗量和平均入渗率随前期含水量增加而减少,入渗补给系数随之增加而增大（R²>0.13,P<0.05）。③入渗量、入渗补给系数和平均入渗率总体随坡长增加而增大（R²>0.56,P<0.01）,但在坡长30 m和40 m之间存在临界坡长。④在入渗效率较高的情况下,植被对土壤入渗的影响并不显著,降雨特征和坡长成为主导因子。     

湿陷性黄土边坡预应力锚索耐久性与改善措施研究

随着预应力锚索在湿陷性黄土边坡加固工程中的广泛应用,其耐久性问题就变得日益突出,湿陷性黄土边坡预应力锚索出现了较多因预应力损失而引起的失效事故。基于湿陷性黄土边坡预应力锚索运行现状进行研究,研究表明:黄土腐蚀性对边坡预应力锚索耐久性影响微弱,黄土湿陷性和地质条件变化对边坡预应力锚索耐久性影响显著;通过采用加强排水措施、提升浅部注浆工艺和注重运行维护等措施可以改善湿陷性黄土边坡预应力锚索耐久性;改善后的预应力锚索在监测期内处于平稳波动的服役状态,运行效果良好。本研究以期为湿陷性黄土边坡预应力锚索的设计、施工和运行维护等提供借鉴。     

接触角度对黄土-三趾马红土界面剪切力学特性影响研究

西北黄土高原第四系黄土广泛沉积于新近系三趾马红土之上形成粗糙接触的异质土界面,为典型的易滑层面。为探讨接触界面粗糙度对黄土-三趾马红土界面剪切力学特性影响,研制界面制样装置及剪切仪,开展简化黄土-三趾马红土界面直剪试验研究。结果表明:界面剪切破坏模式有齿间滑动、齿间滑动-齿面剪断、齿面剪断3种,界面接触角度越大,破坏模式越趋于齿面剪断,接触角度越小,破坏模式越趋于齿间滑动;界面剪切应力-剪切位移曲线演化规律表明界面脆性剪切破坏特征明显,且界面接触角度越大,峰值前剪切刚度与剪切破坏位移越大,峰值后剪切位移“跳跃”跌落现象越明显,界面脆性剪断破坏特征越显著;界面剪切过程产生明显剪胀效应,随界面接触角度增大,峰值剪胀角呈先减小而后增大趋势,反映了界面不同剪切破坏模式变化;受界面间初始黏聚强度与剪切破坏模式影响,界面抗剪强度随法向应力呈非线性变化,并受界面接触角度影响,峰值强度随界面角度增大呈先增大而后减小趋势,残余强度随界面角度增大呈增大趋势。     

黄土的显微结构与古气候的关系

黄土的显微结构特征是黄土粉尘物质堆积之后在特定气候条件和特定自然地理环境中形成的。我国黄土高原晚更新世黄土的显微结构特征反映出晚更新世黄土形成时西北部干旱而东南比较湿润的气候状况,与现今高原区的气候环境区域性变化相一致。根据黄土的显微结构特征,并考虑到黄土的主要化学成分以及磁化强度,黄土高原区晚更新世黄土自西北而东南可以划分为呈逐渐过渡关系的弱风化成土黄土、中等风化成土黄土、较显著风化成土黄土和显著风化成土黄土,它们分别是在干旱、半干旱、半干旱—半显润和半湿润的气候环境中形成的。     

中国黄土中古土壤的发生学研究

应用形态学、微形态学、化学和矿物学研究了中国黄土中古土壤的发生学性状和成土过程。离石黄土(中更新世)中古土壤为发育程度(碳酸盐淋溶和粘化)不同的褐土型土壤。马兰黄土(晚更新世)中为生草过程强和粘化过程稍弱的灰褐土型土壤。全新世黄土中为碳酸盐淋溶和粘化过程均弱的弱度发育的碳酸盐灰褐土型土壤。午城黄土(早更新世)中可能是棕褐土。本文还探讨了黄土中古土壤在时间和空间上的演替和分类问题。     

晚更新世黄土堆积物中的10Be记录

给出西峰黄土剖面0.15Ma以来¹⁰Be浓度、CaCO₃含量、粒度分布和有机质含量曲线。通过与深海沉积物δ¹⁸O曲线拟合,建立了西峰黄土剖面¹⁰Be时标,并与洛川黄土剖面¹⁰Be记录进行了对比研究。进一步计算了黄土堆积速率及¹⁰Be沉降量。     

洛川黄土剖面的粉砂与粘粒比值及粒度旋回

洛川黑木沟黄土剖面发育了一套完整的黄土地层。据剖面百余块标本粒度资料阐述了Kd=(粉砂(0.05-0.01mm％))/(粘粒(<0.005mm)％)的地质及物理意义。它反映了受风化的粉尘粒组与次生粒组之间的消长关系,Kd值变化既受风尘来源区干湿状况或生物气候条件的制约,又受风化成壤作用的制约。因此,Kd值可视为黄土、古土壤生成环境的一个指标。据Mφ(平均值)由粗到细的变化划为一个粒度旋回,全剖面共分11个旋回。每个旋回反映了一定的岩性地层组合及生物气候环境的变化。