涉及流体的岩土工程自然灾害统一机制探讨

渗透系数依赖于塑性剪切应变（率）。塑性区可以进一步划分为剪应变局部化区和非剪应变局部化区,采用应变梯度塑性理论将是描述塑性区内应变局部化区的材料性质矩较好方法之一。涉及流体的岩土工程自然灾害统一机制的过程可以分为4个阶段：（1）在孔隙充体存在的条件下岩土材料分叉,应变局部化启动;（2）应变局部化导致岩土材料剪胀或剪缩;（3）剪胀或剪缩引起孔隙流体的流向应变局部化区或流出应变局部化区的渗流运动;（4）在流体作用下岩土结构失稳。将涉及流体的岩土工程中自然灾害的发生机制统一在同一理论框架之中,有助于对这些灾害发生机制的认识和理解,而且对其预测乃至防治也会产生积极的意义。     

基于岩土水理性的寒区路基边坡稳定性分析

通过研究岩土体的水理性质分析寒区路基边坡的稳定性。寒区边坡路基的稳定性主要受水与温度的耦合作用影响,即冻融循环和融化过程。岩质边坡主要受冻融循环作用导致冻融损伤,使其强度降低,产生失稳;土质边坡由于水的相态变化,导致土体软化、胀缩,其黏聚力、内摩擦角以及强度降低,其边坡稳定性系数与融化深度和融化层饱和度密切相关。     

新疆引水工程西干渠的特殊岩土

新疆引水工程西干渠的特珠岩土有膨胀岩土和盐渍土 ,在施工期间其胀缩性已对在建工程形成破坏作用 ,为此 ,对特殊岩土的分布范围、膨缩性以及对工程的影响进行了进一步的研究工作     

南水北调中线河北段膨胀土特性及改性试验研究

本文通过对南水北调中线总干渠河北段穿越地带膨胀岩土的勘查研究,总结了该区膨胀岩土成因、成分及结构特征,对其胀缩特性以及相关因素进行了分析探讨,并提出了其对南水北调中线工程不良地质现象的防治措施。阐述了用生石灰改良本区膨胀岩土的试验方法和效果。     

膨胀土胀缩变形规律与灾害机制研究

采用普通固结仪和收缩仪分别进行蒙自重塑膨胀土浸水膨胀变形试验和膨胀土失水收缩变形试验,系统地研究了不同初始状态下膨胀土胀缩变形规律与致灾机制,并应用Does Response模型,定量模拟了膨胀土胀缩时程规律。研究表明,蒙自膨胀土胀缩变形差异较大,一般吸水膨胀率远大于失水收缩率,相似状态下试样膨胀系数越大,收缩系数亦越大,表现出较强的各向异性;膨胀土含有的大量细小黏土颗粒与较强的蒙脱石晶体矿物及显著的微结构特征,是其产生强烈胀缩变形灾害的内因与本质,而土中发育的微孔隙-裂隙结构及其初始状态,是发生胀缩变形灾害的外因。     

川渝东部侏罗系中下统残积膨胀土的蠕移灾害及防治对策研究

本文采用电镜，Ｘ射线和常规滴定法，对川渝东部侏罗系中下统的粘性岩土进行了粘粒矿物组成，化学成分及胀缩率的测定，并确定为低膨胀性粘性土，为防治蠕移变形，减轻其危害提供了科学和理论依据。     

颗粒物质在等比例应变加载下的分散性失稳模式

由地下水引起的静力液化可能是边坡失稳的隐含机制之一,松砂在不排水剪切条件下可能发生静力液化,密实的颗粒集合体在特定的应变路径下也会出现相似的现象,即试样整体发生急剧的失稳,应力状态尚处于峰值强度线以内。该种失稳模式称为分散性失稳,是为了强调失稳模式中没有出现应变局部化或者剪切带。采用连续-离散耦合分析方法,研究由不规则形状颗粒组成的密实集合体在等比例应变加载路径下的力学特性。根据Hill的材料失稳理论,当试样的应力增量 和应变增量 对应的2阶功 为负时,试样即发生不可逆的整体失稳破坏。以根据不同等比例应变路径得到 曲线为界,在 平面内将试样的应力状态分为剪缩区、剪胀-稳定区和剪胀-非稳定区,连接不同围压下试样发生分散性失稳时的应力状态形成失稳线发现,峰值强度线高于临界状态线,临界状态线高于失稳线。     

初始含水率对膨胀性红黏土胀缩及崩解特性的影响

为研究膨胀性红黏土胀缩及崩解特性，开展了不同初始含水率下红黏土的胀缩和崩解试验，利用视频照片与扫描电子显微镜(SEM)从细微观角度分析了产生崩解差异性的原因。本文以甘肃庆阳的某高速铁路隧道红黏土为例，以5%为含水率变化梯度，研究了3%、8%、13%、18%含水率下弱膨胀性红黏土的胀缩、崩解变化及其微观机制与分维特性。结果表明：膨胀总率与含水率呈分段函数关系，含水率在11.6%时胀缩变化最小；含水率越低其崩解时间越早且速度较快，崩解裂隙度随浸水时间具有快速增长、缓慢增长、趋于稳定的规律，3%含水率时裂隙度最高可达4.6,而最大裂隙宽度则随着浸泡时间呈现先增大后减小的趋势；低含水率下较分散的凝聚体单元和较高含量的微孔隙是导致宏观结构破裂的主要原因，孔隙分形维数与含水率成二次函数正相关关系，分形维数越低其结构破裂越快、泥化程度越高，崩解也更完全。     

二元结构库岸边坡失稳机制试验研究

水位升降条件下库岸边坡变形失稳问题是水库建设中必须考虑的重要安全性问题。二元结构是库岸岩土体的一种特有结构,其变形破坏失稳有特殊的力学机制及规律。为揭示库岸边坡处于不同坡角及不同土岩界面倾角条件下的失稳机制,尤其是水位变化条件下库岸岩土体浸润线的分布及演化特征,文章通过构建水位升降条件下的二元结构库岸边坡物理实验模型,借助监测及摄影的技术手段观测边坡土体内浸润线及岩土体变形破坏特征,揭示二元结构库岸边坡的变形失稳机制。研究结果表明:二元结构库岸边坡在水位升降条件下整体坡角的改变会引发不同的变形破坏模式:55°边坡以垮塌失稳为主,35°边坡稳定性较好,45°边坡易发生由坡脚破坏牵引的局部失稳;土岩界面倾角对边坡稳定性也产生较大影响,较大的倾角易于引发坡体沿土岩界面发生滑动失稳。本研究结果可为揭示二元结构库岸边坡失稳致灾机制及有效防治提供借鉴。     

考虑空间变异性条件下的边坡稳定可靠度高效敏感性分析

在有限数据条件下,可靠度敏感性分析是研究各种不确定性因素对边坡失稳概率影响规律的重要途径。基于直接蒙特卡洛模拟和概率密度加权分析方法提出了一种高效边坡稳定可靠度敏感性分析方法。所提出的方法通过随机场表征岩土体参数的空间变异性,并采用局部平均理论建立岩土体参数的缩维概率密度函数,用于概率密度加权分析中高效、准确地计算不同敏感性分析方案对应的边坡失稳概率。最后,通过一个工程案例--詹姆斯湾堤坝说明了所提出方法的有效性和准确性。结果表明：在敏感性分析过程中,所提出的方法只需要执行一次直接蒙特卡洛模拟,避免了针对不同敏感性分析方案重新产生随机样本和执行边坡稳定分析,节约了大量的计算时间和计算资源,显著提高了基于蒙特卡洛模拟的敏感性分析计算效率;在概率密度加权分析中采用岩土体参数的缩维概率密度函数能够准确地计算边坡失稳概率,避免了有偏估计,使概率密度加权分析方法适用于考虑空间变异性条件下的边坡稳定可靠度敏感性分析问题。     

土的可恢复剪胀的一种解释

从土的各向异怀角度对土的可恢复剪胀现象进行了解释。基于各向异性情况下的土体弹性本构关系理论分析，认为土的可恢复剪胀现象可部分归因于土的各向异性引起的弹性剪胀。借助有关土体弹性参数实验结果，研究了应力诱导各迥异性对土体弹性剪胀的影响，结果表明：随土体应力诱导各向异性的增大，土体的弹性剪胀也增大。从土体弹性剪胀角度研究了土的卸荷体缩条件，认为土体卸荷体缩取决于加载应力路径的应力增量比，给出了土体出现卸荷体缩的区域。     

膨胀土边坡失稳机理和稳定性分析

从微观的角度阐述了膨胀土的胀缩性、裂隙性和超固结性,从而根据膨胀土的三个特性和外部环境因素对膨胀土边坡失稳机理、稳定性进行了分析,揭示了导致膨胀土边坡失稳的机理及影响稳定性的外部环境因素,提出了边坡防护的措施。     

城市地下工程中的环境岩土工程问题

近年来, 随着城市人口的急剧增长, 交通与住房拥挤状况日趋突出, 在我国一些大中城市中, 道路交通隧道、地铁工程、地下商城等地下工程建设项目在逐年增多。由于城市工程环境特殊性和地下工程的特点, 在其施工过程中经常出现基坑失稳 (明挖 )、地面沉降、岩溶塌陷、洞室失稳、巷道突水等多种环境岩土工程问题, 不仅严重影响地下工程建设和周围建筑物环境安全, 而且给国家造成重大经济损失。这一问题已引起岩土工程领域很许多专家的关注, 并成为该领域的研究热点。本文结合南京市区地下工程建设的实际情况, 探讨城市地下工程环境岩土工程问题的特点和形成机理, 并提出解决地下工程环境岩土工程问题的方法和建议。     

基于黏弹塑性本构模型的泥石流数值模拟

泥石流是一个世界范围的地质灾害问题,多年来受到广泛而深入的研究。大多数工作致力于分离地研究岩土材料破坏前的失稳机制和失稳后的快速流动扩展。尝试以一种连续方法模拟完整的泥石流过程,仅用一个本构模型描述泥石流的起始、扩展和停滞。首先讨论了重力增大和基质吸力降低诱发泥石流的力学机制,描述了泥石流过程中岩土材料力学性质的弹塑性–黏性转变现象,对泥石流进行了黏弹塑性的全程模拟,并对挡土墙的冲击效应进行了启发性研究,证明了研究中所使用的本构模型可以准确地描述岩土材料的固流转化现象,数值方法可以很好地对均质连续介质进行大位移模拟。     

河南省地质环境现状及特征

河南省自然地质条件复杂，生态环境脆弱，不仅分布有特殊不良地质环境条件和严重的地质灾害，而且存在由人类活动引起的诸多环境地质问题。特殊不良地质环境条件主要有特殊不良岩土体（湿陷性黄土与胀缩土）、原生地球化学异常（高氟水、低碘水、咸水）和次生地球化学异常（土壤盐渍化）；地质灾害有崩塌、滑坡、泥石流、水土流失、地面塌陷、矿坑突水、瓦斯爆炸等；环境地质问题有水资源枯竭、水质污染、固体废弃物堆放等。这些已成为制约我省人民生活水平提高和社会经济发展的重要因素。     

桦川县四马架一带膨胀土的工程地质特征及其防治措施

本文对桦川县四马架一带地形地貌特征，膨胀土的成因，类型，物理性质，化学成分，胀缩等级，膨胀潜势，工程特性及地下水特征进行了详细的论述和评价。提出了适合本区膨胀土特征的综合防治胀缩变形的措施。对本区的开发与建设、勘察与设计和对黑龙江省东部地区膨胀土的研究都具有重要意义。     

北京地区胀缩性地基土工程特性及其上建筑物破坏原因分析

本文对北京市通县、南苑、西苑三处的胀缩性地基土进行了物质成分、物理化学性质及微观结构等工程地质特性研究,特别是对影响胀缩土胀缩特性的某些因素作了较深入地研究。并对建筑物变形破坏原因进行了讨论,认为北京市三处胀缩性地基土不均匀收缩变形是导致其上建筑物变形破坏的主要原因。     

基于多频超声成像特征的软弱结构面可视化分析方法研究

在一定荷载条件下,岩土体内部软弱结构形态特征及其变形破坏方式对岩土工程边坡失稳等具有重要的意义,而岩土体内部软弱结构面及其形态特征的可视化分析往往缺乏有效的现场测试手段。基于此,提出一种基于多频超声成像特征的软弱结构面可视化分析方法。该方法通过使用多个频率的超声波来获取对应条件下不同角度、不同频率下岩土体内部软弱结构组织的超声扫描图像,统计分析其反射衰减特征以及差值图像的渐变特征,并据此建立软弱结构面定性定量分析方法,从而实现岩土体内部软弱结构的可视化分析。该方法实现了对岩土体内部软弱结构的实时成像探测和可视化监测,解决了现有技术中无法实现对岩土体内部软弱结构的原位成像探测和精细化分析的问题,为岩土工程和地质勘察中有关软弱结构诱发岩土体失稳机制的研究提供了一种新的技术手段和研究思路。     

大型开挖对环境的影响研究

岩土体开挖对环境的影响问题，实质上是开挖引起岩土体移动，变形，破坏和失稳的问题，主要从对环境影响的意义上，阐述了有代表性的两种大型开挖－露天开挖和地下开挖引起岩土体移动，变形和破坏后一些规律性问题，并从机理上对某些现象的规律性作了解释。     

陕南膨胀土加灰改良的试验研究

陕南膨胀土分布地区由于膨胀土地基的胀缩变形，常常导致建筑物开裂和毁坏。如何改良膨胀土，消除其胀缩性，加固膨胀土地基，确保工程建筑物的安全和稳定，是膨胀土分布地区工程建设实践中急待解决的重要课题。结合陕南三种类型的膨胀土，我们选取有代表性的试样进行了加灰（石灰、粉煤灰）处理的试验研究，其效果较好，消除或减弱了膨胀土的胀缩性，达到了改良膨胀土不良工程地质性质的目的。