黄土滑坡临滑预报的应变控制方法

我国西北部地区黄土沉积巨厚，地质构造复杂，土体强度低，水敏感性强，各种类型的黄土滑坡广泛分布。黄土滑坡具有滑动规模大、滑动速度快、灾害损失严重等特点。黄土滑坡滑动时间预报，特别是临滑预报在地质灾害防治领域具重要意义。根据黄土力学性质试验与典型黄土滑坡变形分析研究结果，在对比分析黄土剪切应变特性与滑坡滑动破坏机制的基础上，论文提出了一种黄土滑坡临滑预报的应变控制方法。建立了中、浅层与厚层黄土滑坡的应变破坏标准。经多处滑坡实例验证，结果基本合理，可应用于黄土滑坡临滑预报。     

黄土滑坡研究现状及其展望

滑坡灾害的危害随经济发展日益严重,因其危害性而受到广泛关注。广大研究者从不同的学科出发开展黄土滑坡机理研究,得出黄土滑坡的主控因素,自然诱导主控因素为水的作用;人工诱导主控因素为:人为活动致使坡体的应力分布改变进一步使边坡稳。还有部分研究者对黄土滑坡的滑带土进行更深入的试验研究,获得了价值不菲的研究成果。在边坡稳定性的评价的方面,研究者们主要采用极限平衡法、数值模拟计算方法和以现代非线性科学、信息科学为主的新技术方法。滑坡研究者还需要深入研究:地震诱发黄土滑坡滑动机制、冻融诱发滑坡、灌溉诱发黄土滑坡及降水试验等。     

甘肃岷县永光村滑坡特征及其成因研究

泥流型黄土滑坡发生的条件除一般滑坡具有的条件之外,还应包括特殊的状态因素、触发因素及相应的驱动剪应力条件。通过对甘肃岷县永光村滑坡的现场勘察和实地调查,分析其成因,结果表明：永光村滑坡平面形态虽与泥流类似,但其具有滑坡形成区以及滑坡发生所需要的特殊的地形地貌、岩土体性质以及水文地质条件。永光村滑坡发育于沟道上游的黄土塬地带,临空面较大,滑坡剪出口位置高,具有较高的势能,滑坡体的主要岩土体是马兰黄土,黄土具有大孔隙结构,垂直节理发育,有利于地表水的下渗。下部为新近系泥岩,渗透系数低,为一相对隔水层。长期灌溉导致地下水位较高,黄土层存在软弱夹层,地下水位上升,导致其软化饱和,强度迅速降低,形成潜在滑动面。永光村滑坡亦具有圆弧形的滑坡后壁,滑坡后缘顶部分布有多条拉张裂缝,在前期发生降雨的外部条件下,在岷县“7·22”地震诱发下,发生了低角度、快速和远程的泥流型黄土滑坡,滑体在冲出沟口后形成了扇形堆积区。永光村滑坡是一种特殊的地震引发的泥流型黄土滑坡。目前,泥流型黄土滑坡的研究还处在探索阶段,是作为黄土滑坡分类的一种补充,建议进一步加强对此类灾害发生机理及其稳定性计算方法的深入研究。     

基于风险评价的黄土滑坡分类及特征

整理分析了国际上通用的滑坡分类方法,并对国内有关的滑坡分类体系汇总,在此基础上,将运动形式、规模大小或运动速度综合考虑,形成一个二维的分类表,提出了基于风险评价的黄土滑坡分类方法。根据该方法,黄土滑坡可分为剥落、倾倒、崩塌、滑塌、滑动、泥流、复合型7个类,每一大类再分为不同的亚类或小类,共将黄土滑坡分为7个大类,10个亚类,38个小类。每一种黄土滑坡的变形破坏方式和运动学特征不同,具有不同的规模、速率和滑移距离,因此其风险特征也不同,对不同类型黄土滑坡的风险特征做了分析和总结。     

黄土高原滑坡灾害形成动力学机制

滑坡灾害是威胁黄土高原人民生命和财产安全、城镇与重大工程建设与运营的重大地质问题。针对黄土高原滑坡灾害形成的动力学机制问题,在大量的调查统计、试验与理论分析基础上,总结得出区域构造应力是黄土高原滑坡高发的主要驱动力,它是滑坡分区分带群发的控制因素,是黄土滑坡的"第一元凶";边坡构造应力既造就了结构面,又不断地改造和松动着结构面,持续地肢解着边坡的完整性,它是单体滑坡形成的主要驱动力,是黄土滑坡的"第二元凶";黄土是一种特殊的结构土,具有极强的水敏性,在土体应力驱动下极易灾变,黄土的这种易灾特性是土体灾变的内在原因,是黄土滑坡的"第三元凶";大量的滑坡发生都与水有关,地表水大量渗入黄土浅表部,会引起浅表崩塌和溜滑灾害,而当水沿着微、细、宏观优势通道进入黄土深部后,就可能引起深层滑坡,因此,动水渗透作用是黄土滑坡的"主凶";工程扰动既会改变边坡原有的应力状态,进而扩展和松动已有的结构面,现今,工程扰动已经成为一种诱发地质灾害的重要地质营力,是黄土滑坡的"帮凶"。      

多级旋转黄土滑坡形成机理及失稳模式

我国黄土高原面积广阔,地质灾害频繁发生。多级旋转黄土滑坡因其特征和成因复杂成为一种特殊的灾害类型。在野外详细调查、工程勘察的基础上,分析宝鸡渭北台塬边和永靖黑方台塬边多级旋转滑坡基本特征,认为渭北台塬大型黄土-红层多级旋转滑坡主要受新构造运动、河流的侧蚀、地层岩性等因素控制形成,黑方台的浅层旋转黄土层内滑坡和黄土-泥岩多级旋转滑坡则是长期黄土塬大面积漫灌的结果。同时首次建立了多级旋转黄土滑坡的3种形成演化模式：扩展式旋转滑坡、渐灭式旋转滑坡和复合式旋转滑坡,并进行滑坡实例分析,提出多级旋转滑坡局部蠕动挤压、滑坡加速剧滑失稳、滑坡调整稳定、后缘新滑坡孕育变形和滑后稳定调整5个变形阶段,为这类滑坡的稳定性评价奠定了基础。     

陕西宝鸡地区千阳县塌山黄土滑坡稳定性分析

通过对宝鸡塌山黄土滑坡详细调查和钻探结果表明:具有特殊性的黄土为塌山黄土滑坡形成提供了物质基础;斜坡地形地貌、顺向斜坡结构、黄土节理等为塌山黄土滑坡提供了边界条件;人类活动、降水等是塌山黄土滑坡形成的主导诱发因素;多种因素相辅相成,导致塌山黄土滑坡发生发展。其次,采用SARMA法和FLAC法对滑坡稳定性进行了计算和模拟分析,通过对滑坡体土体应力的分析与滑坡安全系数计算表明,在天然状态下塌山黄土滑坡现今整体稳定,局部(滑坡前缘左侧)有失稳可能,这与野外调查塌山黄土滑坡现今变形特征以及整体稳定局部可能失稳的结论基本一致。而在饱和状态、天然状态＋地震、饱和状态＋地震3种工况下,塌山黄土滑坡整体失稳的可能性较大。     

黄土滑坡的空间预报

在对黄土力学性质进行大量测试的基础上,结合对60多个典型黄土滑坡灾害实例的研究反演,提出了考虑滑坡体滑出条件、黄土特性及触发因素等条件的一种新的黄土滑坡空间预报理论和预报公式。应用此公式对多个大中型黄土滑坡进行了空间预报和模拟反演。      

黄土滑坡的基本类型与活动特征

按滑体岩土组成和滑面发育位置，黄土地区的滑坡可划分为黄土层内滑坡、黄土接触面滑坡、黄土－泥岩顺层滑坡、黄土－泥岩切层滑坡4种基本类型。黄土接触面滑坡、黄土－泥岩顺层滑坡的滑速低、滑距短，滑体具有稳定性差、复活性强的特点。黄土层内滑坡、黄土－泥岩切层滑坡的滑速高、滑距长，滑体稳定性高。但后壁不稳定，易再次滑动。这些基本规律对黄土滑坡研究和防治、滑坡灾害预测有一定指导意义和实用价值。     

基于遥感图像分割和形态学的黄土滑坡后壁自动提取方法

基于黄土滑坡后壁的光谱和形状特征,提出了利用区域生长合并方法分割高分辨率遥感影像,提取滑坡后壁区域,经过二值化构图处理后,获得滑坡后壁主要格架,以表征黄土滑坡的方法。首先充分考虑黄土滑坡后壁在遥感影像中所呈现出的独特光谱特征和半圆状或圈椅状的形状特征,利用区域生长合并的方法,在生长参数为47.5,合并参数49的状态下进行影像分割,获得初步的黄土滑坡后壁形状;其次,填充分割过程中产生的孔洞,对获得的滑坡后壁进行细部构图;最后,采用二值化骨骼提取算法,提取滑坡后壁的主要格架,作为黄土滑坡的标志。该方法是对黄土滑坡遥感解译工作中,滑坡表达方法的改进和提高。     

考虑结构性的冻融作用对黄土湿陷系数的影响

结构性是黄土的基本属性,黄土的湿陷特性与其结构性之间有着必然的联系。针对冻融作用对不同结构性黄土湿陷性的影响,以水泥作为模拟土颗粒间的联结材料制备了人工结构性土,开展了不同水泥含量的人工结构性土与相应的原状土、重塑土的湿陷试验,分析了结构性、冻融作用、初始含水率、湿重度及荷载大小对湿陷系数的影响规律。试验结果表明：冻融前后,人工结构性黄土的湿陷系数均比原状土、重塑土的湿陷系数小,且随着水泥含量的增加,湿陷系数有所减小;冻融之后,各土样的湿陷系数几乎均有所增加,但增加的程度和土样初始结构、含水率、干密度（压实系数）及竖向荷载关系密切,尤其当含水率接近最优含水率和土样为重塑土或水泥含量较低的人工结构性土时,冻融后湿陷系数增大幅度显著。在标准荷载200 kPa下,冻融前后原状土、重塑土的湿陷系数与其湿重度之间基本呈较好的线性负相关关系,而人工结构性黄土湿陷系数与湿重度之间并不呈线性关系;竖向荷载为50 kPa时,重塑黄土和5%水泥含量黄土的湿陷系数与冻融次数之间存在着较好的对数关系。以水泥作为土颗粒间联结材料,制备的人工结构性土是否能很好地代替原状土反映结构性黄土的湿陷特性,还需更进一步深入研究。     

典型地貌区原状黄土孔隙细观特征研究

以黄土高原典型地貌区14个场地的原状黄土为研究对象,通过扫描电子显微镜获取图像,借助PCAS孔隙图像识别与分析系统,得到了原状黄土在孔隙尺度、排列、形态和类型等方面的细观结构特征;并依据分形理论,对黄土梁峁区、塬区和台塬区三类典型地貌区的孔隙细观特征进行了统计分析。结果表明:不同地貌区的原状黄土孔隙结构有显著差异,黄土梁峁区表观孔隙比明显大于黄土塬区与台塬区;平均孔隙面积与孔隙数呈负相关关系,孔隙数在黄土梁峁区自西向东递减,在黄土塬区递增,在黄土台塬区差异较大;孔隙度分维值在黄土梁峁区相差不大,在黄土塬区自西向东递增,在黄土台塬区差异较大;孔隙概率熵多大于0.98,孔隙排列较为混乱,缺乏明显定向性;黄土塬区的孔隙平均形状系数最大且分维数最低,其孔隙形状较为圆滑,孔隙复杂程度较低。     

黄土潜蚀机理及其致灾效应研究综述

黄土潜蚀指地表水沿黄土大孔隙、节理裂隙等优势渗流通道饱水入渗时对黄土产生的渗透潜蚀、冲刷搬运及浸水湿陷作用。黄土由于水敏性、结构面发育、优势渗流等特点,导致黄土地区潜蚀广泛发育,且黄土潜蚀具有显著的致灾效应,使得潜蚀诱发的黄土地质灾害的成因机理及防治研究愈发复杂。文章首先梳理了黄土潜蚀的基本概念,在总结黄土潜蚀主控因素的基础上,阐述了黄土潜蚀的成因机理,延伸了黄土潜蚀致灾效应的基本内涵。最后根据黄土潜蚀研究现状,对未来黄土潜蚀研究作了简要展望,指出今后需更加重视黄土潜蚀在黄土地质灾害链中关键链接作用方面的研究。文章针对黄土地区潜蚀研究中若干问题的初步思考,旨在为后续的黄土潜蚀致灾效应研究提供科学建议。     

山西洪洞王绪黄土地层划分

通过对临汾盆地王绪及其邻近地区黄土地层中所含抱子花粉、右脊椎动物化石、颗粒成分、磁化率、古土壤、结构构造以及接触关系等综合研究,将王绪剖面上的黄土划分为下更新统、中更新统及上更新统三层,并同洛川、午城两地区的午城黄土、离石黄土及马兰黄土地层对比。     

黄土隧道的主要地质灾害类型

黄土是第四纪大陆松散堆积物,黄土隧道具有明显的黄土工程特性.颗粒组成、含水量、微观结构、孔隙比(率)、粘粒含量、人工活动等是决定黄土的基本工程地质特征的基本因素.水胶联合是黄土颗粒之间的主要联结形式,在干燥时赋予黄土相当高的强度,但遇水后联结削弱强度降低,使得黄土具有湿陷性等特殊工程地质特性;物理地质作用、地震作用、水作用和综合作用产生黄土隧道主要工程地质灾害;水对黄土具有特殊的意义.     

黄土地质灾害相关科学研究问题探讨

黄土地质灾害防治是一个刚起步的学科,其学科基础理论的建立有赖于黄土科学的进步和自身的逐步完善。与黄土地质灾害相关的黄土科学研究问题,大的方面至少包括黄土地质灾害本身、黄土科学基础理论和黄土高原环境三大方面。黄土覆盖区社会经济的飞速发展,对黄土科学技术的发展提出了严峻的挑战和更为深广的需求。结合多年工作经验总结,在查阅文献资料的基础上,探讨性的推荐出关于黄土、黄土高原、黄土地质灾害的32个研究专题,亟待多学科、多专业的联合攻关,提出指导性强的综合创新成果。     

冻融循环作用对黄土微结构和强度的影响

通过对洛川黄土在反复冻融作用下的电镜扫描观测、单轴压缩试验和三轴剪切试验,研究了冻融循环作用对黄土微结构和强度的影响. 结果表明：随着冻融循环次数的增加,黄土的原始胶结结构逐渐被破坏,颗粒重新排列,土的结构越来越疏松,同级压力下土体的孔隙比不断增大;冻融循环50次后土样的原始胶结已完全破坏,当压力超过自重应力时会产生很大的附加变形. 反复冻融作用使黄土颗粒之间原始固有胶结逐渐减弱,造成黏聚力不断降低. 同时,较大的团粒破碎,颗粒均一化,颗粒与颗粒之间的接触点增多,表现为内摩擦角不断增大. 多次冻融循环后,原状黄土的抗剪强度与重塑黄土的强度接近.     

基于不同分形模型的冻融黄土孔隙特征研究

为了得到冻融作用对黄土孔径分布的影响规律, 以重塑黄土为研究对象, 利用压汞法测试经历不同冻融循环次数后黄土样品的孔隙特征, 采用3种分形模型对冻融作用后的黄土微观孔隙结构进行定量表征和对比研究。结果表明： 未经冻融作用的黄土孔隙分布曲线呈单峰分布, 经历冻融作用的黄土孔隙分布曲线呈双峰甚至多峰分布。冻融作用对黄土中孔径分布在0.1 ~ 10 μm范围内的孔隙影响较大。前10次冻融作用使黄土孔隙率增加, 特别是经历6次冻融作用后, 与未经历冻融作用的黄土相比孔隙率增大约18.8％。随着冻融作用的继续, 黄土孔隙率减小且趋于稳定。经历不同冻融循环次数后的黄土孔隙分布均具有良好的统计分形特性。基于热力学模型和毛细管压力曲线法表征黄土孔隙结构时, 黄土孔隙呈现显著的分形特性, 可在整个孔径尺度范围内给出唯一且合理的分形维数。基于Menger海绵模型表征的经历冻融作用后黄土孔隙分形特征呈现多尺度分形, 在不同的尺度范围内, 有不同的分形维数。结合分形理论可知冻融作用改变了黄土孔隙均匀性及复杂程度。     

黄土拉伸试验及其破裂过程仿真分析

Q3黄土的单轴拉伸试验表明,黄土的抗拉强度值很小,在拉张应力作用下会发生突发性的脆性破坏,断裂面粗糙,且基本垂直于拉应力方向。借助数值分析软件RFPA,对黄土的整个拉张破裂过程进行了仿真分析,捕捉到了黄土在拉张应力作用下内部裂纹的扩展与演化过程。结果表明,黄土的拉张破裂过程可以分为两个阶段,即线性变形阶段和裂纹的形成、扩展与贯通阶段。黄土体内部裂纹的萌生、扩展及贯通会在很短时间内完成,即黄土在拉伸应力作用下的破坏是突发性的,属于脆性断裂。单轴拉伸试验结果与数值仿真分析结果具有较好的一致性。     

西宁黄土沉积及其物质来源

西宁黄土包括从Ｓ０至Ｌ１７连续黄土－古土壤序列,黄土开始发育的时间约１．２Ｍａ黄土粒度粗,不稳定重矿物含量高,表明西宁黄土区距黄土物源近,黄土中的石英砂粒多具冰川、冰缘作用的表面机械微结构和形态,结合离石黄土风向主大气环流特征,提出本区黄土主要来地青藏高原第四纪冰川作用和冰缘作用所产生的大量粉砂物质。