倾倒型黄土崩塌稳定性判据及其影响范围研究

倾倒型黄土崩塌是黄土地区常见的一种灾害。根据倾倒型黄土崩塌的形成特征,分别由静力平衡条件的临界状态与塑性流动临界状态得到倾倒型崩塌垂直裂隙长度的上、下限解;根据摩尔库仑准则,得到崩塌体底面产状。由以上结果确定倾倒型崩塌体的几何特征;再根据力的平衡、力矩平衡条件,建立倾倒型黄土崩塌的稳定性判据,实现对倾倒型黄土崩塌的稳定性评价。根据发生倾倒变形的条件,建立了倾倒型崩塌体的运动学方程。通过求解,可再现倾倒型黄土崩塌发生后的运动轨迹,确定崩塌体的致灾范围。研究结果揭示了倾倒型崩塌体的形成机制,为确定倾倒式黄土崩塌治理方法及确定建设项目的安全距离的确定提供理论依据。     

黄土地区崩塌灾害变形特征及稳定性分析——以陕西永寿仪井镇王家庄黄土崩塌为例

以永寿县仪井镇王家村黄土崩塌为例,探讨黄土边坡变形破坏特征及成因。采取宏观定性分析与定量计算相结合的方法,分析和评价崩塌体的稳定性,并结合实际对提出该崩塌体应急治理对策。     

动荷载作用下地下洞室楔形体稳定性分析

通过楔形体破坏的3个基本假定建立了地下洞室楔形体物理模型,提出了楔形体稳定性分析的极限平衡方法。该方法得出了楔形体稳定系数计算表达式,并结合几何分析判断楔形体的稳定状态,进一步探讨了楔形体在爆破施工荷载作用下的楔形体稳定性响应。案例分析表明,楔形体在自重作用下处于稳定状态,施加初始爆破荷载时增加了楔形体的稳定性;工程爆炸作用力远远大于楔形体自重荷载,爆破荷载对楔形体稳定性起主导作用;当爆炸荷载反射时楔形体稳定性显著降低,且沿楔形体①面发生单面滑动破坏。     

黄土崩塌的形成因素及其影响范围的确定方法

黄土崩塌是黄土地区常见的一种地质灾害,威胁着人类生产生活的安全。通过现场调查,认为黄土崩塌形成的内因主要为黄土土性特征、节理裂隙切割程度,外因主要为降雨作用、人类工程活动及生物活动。根据黄土崩塌常见的运动形式,提出崩塌体自由飞落及滚动情况下影响范围的理论公式。实例计算表明:若坡底地面水平,无论什么运动方式,崩塌影响范围为斜坡高度的0.4～0.6倍。随着坡度的变陡,崩滑距与斜坡坡高的比值也变大。当崩塌体自由飞落时,崩塌体的影响范围和碰撞点前的坡度有关。当崩塌体在坡面滑动时,崩塌体的影响范围和斜坡的坡度有关。研究结果可作为黄土地区黄土崩塌致灾范围预测方法,为黄土崩塌的防治提供理论依据。     

拉裂-滑移式黄土崩塌的形成机制及其稳定性研究

拉裂-滑移式黄土崩塌是黄土地区高速公路建设过程中常见的一种崩塌灾害。根据土体极限平衡方程,得到黄土斜坡后缘最大竖直拉张裂隙深度。引进水致弱化函数,分别建立了竖直裂隙面介质及潜在滑移面介质的本构方程。根据崩塌体能量守恒原理及尖点突变理论,建立了拉裂-滑移式黄土崩塌隐患的尖点突变模型。根据该模型,探讨了拉裂-滑移式黄土崩塌的形成机制。认为黄土斜坡开挖后,后缘形成拉张裂隙,在裂隙充水的作用下,竖直拉张裂隙的剪切模量增大,潜在滑移面的剪切模量减小,当黄土含水饱和度达到一定程度时候,系统发生突变,滑裂面形成,土体重心不断向临空面移动。其重心一旦滑出陡坡,就会产生崩塌。根据极限平衡方程,结合摩尔-库仑定律,建立了拉裂-滑移式黄土崩塌隐患体的稳定性计算公式。研究结果对黄土崩塌治理的设计与施工具有重要参考价值。     

山西吉县黄土崩塌地质灾害的模式

黄土崩塌是吉县的主要地质灾害,崩塌体从形成到发生,是一个局部蠕变—大部渐进性破坏—突变失稳的过程。对已发生的黄土崩塌地质灾害主控因素进行分析,可将其归纳为坡面饱和剥落型、冻融崩塌型、植物根劈崩塌型、节理切割崩塌型、危岩(土)体失稳崩塌型、坡体剪切破坏崩滑型等六个崩塌模式。通过对黄土崩塌地质灾害进行分析研究,探索其演变和发灾模式,对防灾减灾工作具有积极的参考意义。     

露采矿山台阶边坡结构面特性与破坏机制分析

基于四川峨胜露天矿山台阶边坡的结构面特征,结合离散单元软件3DEC对台阶边坡进行模拟,研究台阶边坡破坏机制。结果表明:(1)受区域地质构造影响,研究区域的优势结构面倾角较陡,且产状与构造迹线相关;(2)矿区台阶边坡变形破坏模式主要为平面滑动和楔形体破坏,发生倾倒破坏的可能性小;(3)边坡整体变形小,在结构面贯穿的位置有位移突变和增大的现象,临空面的楔形体出露后发生崩塌掉块,局部稳定性降低;(4)台阶边坡破坏机制为拉裂-滑移-崩塌,可分为三个阶段:弹性变形阶段,渐进变形阶段和变形破坏阶段。     

溯源侵蚀引发的拉裂-倾倒型黄土崩塌形成机制

溯源侵蚀是黄土丘陵区最强烈的动力地质作用。常导致沟头后退、坡脚掏蚀,进而引发崩塌灾害。文章通过对研究区崩塌灾害的统计分析,厘定出溯源侵蚀作用引发崩塌的典型类型为拉裂-倾倒型。该类型崩塌具有后壁陡直、粗糙、规模大、分布广、危害范围广,潜在危险性大等特点。分析认为溯源侵蚀引发拉裂-倾倒型崩塌是水力侵蚀和重力侵蚀耦合作用的结果。该类型崩塌的形成,主要是由于斜坡在地表水力侵蚀和重力作用下,坡体内拉应力分布区、剪应力分布区和强烈水力侵蚀区三个区发生了转化,经历了斜坡应力重新分布、拉应力的增大与范围扩大,剪应力状态改变与范围集中、坡顶拉张与孔隙水压力耦合作用下的崩塌体倾倒破坏三个阶段。控制和影响拉裂-倾倒型黄土崩塌稳定性主要因素包括：斜坡几何特征、土体物理力学参数及裂隙中的静水压力。随着土体含水率的上升,坡顶拉张裂缝深度加深,侵蚀凹槽深度加深,崩塌体稳定性逐渐降低。     

黄土崩塌破坏模式及离散元数值模拟分析

黄土崩塌是黄土高原区最常见、致灾最为严重的一种地质灾害.首先,从黄土地形地貌、黄土类型及结构、黄土垂直节理、坡脚侵蚀、降雨、人类工程活动等方面分析了黄土崩塌的成因,认为黄土中的垂直节理和坡脚侵蚀作用是造成黄土崩塌的主要原因;其次,通过野外黄土崩塌变形破坏特征及地质现象分析,将黄土崩塌归纳为拉裂-坠落式、拉裂-倾倒式、拉...     

露天矿山边坡破坏模式与稳定性的综合评价

以四川峨胜石灰石露天矿山为研究对象,在对矿山进行工程地质分区的基础上,采用赤平投影方法分析了各区工作台阶边坡、终了台阶边坡的破坏模式,并采用数值模拟方法分析了各区终了大边坡的破坏模式,在此基础上基于FLAC3D强度折减法对各区边坡的稳定性进行了综合评价。结果表明：①受结构面控制,工作台阶边坡与终了台阶边坡存在楔形体破坏、崩塌掉块、顺层滑移3种破坏模式;②受岩层控制,终了大边坡存在顺层滑移、滑移-拉裂、蠕滑-压致拉裂、塑流-拉裂4种破坏模式;③本研究中,顺向坡的二维模型稳定性系数大于三维模型,斜交坡三维模型稳定性系数大于二维模型,比值平均值为0.83。     

黄土构造节理研究及其应用

作者发现大量不同力学性质的黄土构造节理后，识别了它们的区域性、系统性特征；认定其两组扭裂面代表新构造应力场最大剪切应力方向，利用黄土构造节理系及由其控制的土层沟槽网络恢复了相应地区Q3-4构造应力场；提出构造节理是黄土区地下水运移的主要通道和赋存的场所；发现构造节理是黄土区地裂缝、滑坡、崩塌和水土流失等地质灾害的构造基础之一，证实构造节理是黄土地层的软弱面，风化和继之而来的应力侵蚀就由此开始，进而逐步塑造黄土碟、穴、井、桥、柱、墙、沟等潜蚀地貌和部分侵蚀地貌。研究黄土构造节理对恢复新构造应力场、帮助预测地裂乃至地震活动、控制水土流失和滑塌灾害、进行工程乃至区域稳定性评价、重新认识黄土潜蚀地貌发育规律、指导干旱半干旱黄土区找水，既有理论意义又有实际意义。     

考虑卸荷作用的黄土湿陷性评价方法研究

卸荷作用会导致湿陷性黄土部分湿陷量未发生,但目前黄土湿陷性评价方法中未考虑卸荷因素的影响。推导并建立了卸荷条件下黄土湿陷系数的表达式,并通过卸荷湿陷试验确定了表达式中的参数取值。首先定义湿陷完成比、卸荷应力比分别用来表征卸荷作用发生前黄土湿陷变形的完成程度及卸荷作用发生时卸荷量的大小。运用湿陷完成比及卸荷应力比推导出卸荷湿陷系数的计算公式。该公式揭示出卸荷湿陷系数是对湿陷系数一定程度的折减,而该折减与湿陷完成比及卸荷应力比有关。随后进行黄土在不同湿陷完成比和卸荷应力比下的卸荷湿陷试验,得到上述条件下黄土卸荷湿陷量的取值。对试验结果进行分析得到卸荷湿陷系数的具体表达式。该公式可用于计算在不同初始压力下,任意湿陷完成比及卸荷应力比下的卸荷湿陷系数。通过对比卸荷湿陷系数的试验值与计算值验证了所推公式的合理性及准确性。得到了考虑卸荷作用的黄土湿陷性影响系数的确定方法,进一步总结了卸荷作用对黄土湿陷性的影响规律。     

基于微结构失稳假说及广义吸力理论的黄土体变模型

针对原状非饱和及饱和黄土的体积变形问题,提出了一个复合体计算模型。该模型将黄土看作由各自均匀分布于土中的原状部分和扰动部分组成的,这两部分土体的体积比率,可由黄土结构的微观几何模型、孔隙率密度曲线及考虑广义吸力的微结构失稳条件计算得出。假设原状部分仅发生弹性变形,扰动部分符合重塑土的变形规律。复合体的应变增量包括原状部分的弹性、重塑土的塑性及结构崩塌3部分;其中：结构崩塌变形特指微结构失稳时原状土体的孔隙率突然变为重塑土的孔隙率;重塑土的体积应变形采用广义吸力理论计算。采用不同的初始饱和度的黄土结构强度计算出非饱和土微观结构刚度与饱和度的函数,从而获得非饱和土黄土微观结构失稳的判别条件。分别计算了低含水天然非饱和及饱和黄土的压缩曲线,并与试验结果对比说明了模型的合理性。     

桩间黄土卸荷湿陷过程中卸荷量计算方法初探

为确定桩间黄土卸荷湿陷过程中卸荷量的合理取值,开展桩−土界面大型剪切试验,研究桩间黄土卸荷湿陷状态下桩−土界面剪切强度、剪切位移及桩−土界面法向力之间的相关关系。结果表明：在桩间土中性点深度范围内,不同竖向应力和含水率状态下的桩−土界面剪切强度可代表桩侧负摩阻力。利用卸荷量与桩侧负摩阻力互为作用力与反作用力的力学原理,并在分析卸荷量随湿陷深度和湿陷进程变化规律的基础上,提出黄土卸荷湿陷过程中卸荷量计算方法,通过对比卸荷量计算值与不同黄土地区桩侧负摩阻力现场实测值,以验证其合理性。该方法不仅为科学评价黄土卸荷湿陷特性提供卸荷作用量化手段,还为相关黄土工程的优化设计提供理论参考依据。     

陕西安塞城区基岩崩塌主控构造因素分析

安塞区主城区范围内的基岩地层发育一以延河为枢纽线、走向约330°的背斜构造,在基岩地层中普遍发育走向与褶皱轴面平行（320°～340°）和垂直（40°～60°）两个方位的两组张性节理,还发育有两组与褶皱轴斜交的共轭剪切节理,第一组共轭剪切节理面走向为近南北（0°～10°）和近东西（80°～90°）,第二组共轭剪切节理面走向为100°～120°和200°～210°。上述基岩中发育的、不同走向的多组节理面对研究区内具相同走向分布特征的崩塌结构控制面的发育有较强控制作用。第一组共轭剪节理中走向近东西（80°～90°）的节理面控制着研究区内发育程度最高的崩塌结构控制面,它与区内岩质崩塌的发育相关程度最高;其次是两组张性节理面分别控制着走向相同且发育程度较高的两组岩质崩塌结构控制面,第二组共轭剪节理面则控制着区内发育程度相对较低的、走向与共轭节理面相同的两组崩塌结构控制面。     

松散黄土堆积层下煤矿采空区地表塌陷形成机理

基于现场调查和室内测试,研究了青岛-兰州高速公路邯郸至涉县段沿线采空区地表塌陷特征,探讨了松散黄土堆积层下采空区地表塌陷的形成机理。研究结果表明：采空区地表塌陷表现为塌陷坑、地裂缝和沉陷盆地,分布规律不明显,塌陷明显滞后于煤层回采;地表塌陷形成的主要原因是由于煤层埋深浅,“两带”高度可直达地表,而上覆松散黄土层结构构造独特,具有一定的结构强度,因而不会立即垮落,在松散层内顺黄土垂直节理先形成拉裂缝,而后在地表水流作用下发生潜蚀、淘蚀,裂缝进一步扩大延伸而形成塌陷坑。     

关于黄土湿陷性评价和剩余湿陷量的新认识

在总结诸多大型浸水现场试验成果的基础上,提出了一些关于湿陷性评价方法和剩余湿陷量合理控制等问题的新认识,目的是为了修正自重湿陷性黄土场地的自重湿陷量计算值与其实测值之间的差异,并减小地基处理深度。在获取自重湿陷量的计算值时,引进了一个深度修正系数?,使自重湿陷量和湿陷量的计算值接近实测值,这在一定程度上降低了较深部位黄土的剩余湿陷量。在获取湿陷量计算值时,提出了扩大湿陷系数阈值(0.015)的方案,并与深度修正系数?联合使用,达到了扩大湿陷量的计算值和降低较深土层的剩余湿陷量的目的。提出了大厚度自重湿陷性黄土场地的湿陷临界深度的概念,通过若干资料将其初步确定为20²5 m之间,结合深度修正系数和扩大湿陷系数阈值方法,使用湿陷临界深度概念,可以更为有效地降低较深土层的剩余湿陷量。新的研究思路可为自重湿陷性黄土场地的类似工程和黄土规范的修订提供一定的参考。     

大岗山水电站厂房断层控制区域微震监测分析

大岗山水电站地下厂房断层发育,两条陡倾角断层穿过厂房中后部,控制着厂房的围岩稳定性。拱顶处发育的断层由于开挖而出现塌方,需要对塌空区以及地下厂房进行稳定性监测。2010年10月建立南非综合微震系统（ISS）微震监测系统,对断层控制的厂房区域进行微震监测。采用能级分布法、时空分布法、能量指数法、位错法等对断层控制下的塌空区、厂房边墙、断层周边岩体进行了稳定性评价。监测表明,塌空区微震事件少,能级小;边墙岩体位移较小,微震事件数目较少;断层面间滑动位移分布不均,整体位移量不大,断层面岩体活动性不强。因此,断层区域在进行加固后,岩体整体稳定性有所提高,受断层影响较小,故地下厂房稳定性较好。微震监测对水电厂房开挖及运行期的安全稳定性评价有较强的指导意义。