黄土初始结构性及其湿载作用下演化规律

黄土的结构性是除粒度、密度、湿度之外更为重要的指标。通过总结分析综合结构势理论框架内业已提出的结构性参数及其演化规律,并将结构性参数分为过程结构性参数和初始结构性参数两类,这种分类说明了合理的结构性参数既要反映土的基本物理属性还要反映其在外部扰动作用下的演化过程。针对目前结构性参数及其演化规律存在的问题,采用能够反映初始结构性的构度指标与反映过程结构性的应力比结构性参数,提出了球应力与剪应力对结构性参数综合影响的综合应变,并分析综合应变与结构性参数之间的关系,建立了一个能反映结构性从初始到湿载作用下衰减演化的数学模型。通过理论分析和常规三轴试验研究表明,该数学模型避免了试验围压对初始结构性的影响,并且考虑了湿载过程中体应变与剪应变的共同影响,更加准确地反映黄土的结构损伤演化规律。     

不同地区非饱和黄土动力结构性研究

对兰州、洛川、杨凌地区黄土在不同含水率与不同应力状态下进行动扭剪三轴试验,测定了黄土的动剪应力-应变关系曲线;同时,依据Hardin-Drnevich双曲线模型,改进了基于动剪应力考虑的土结构性定量化参数,并应用该参数对三地区非饱和黄土的动力结构性进行了分析。结果表明,三地区非饱和黄土的动力结构性参数随动剪应变的增大先降低,而后保持在一个稳定的水平;含水率与固结应力对黄土的动力结构性影响显著,在相同的固结应力条件下,含水率越低,黄土的动力结构性参数越大,在相同的含水率条件下,固结应力越小,黄土的动力结构性参数越大;在相同的条件下,杨凌地区黄土的动力结构性最强,洛川地区黄土次之,兰州地区黄土最弱,即黄土的动力结构性在地理空间分布上存在从西北向东南方向增强的规律。     

黄土动抗剪强度区域特征研究

基于摩尔-库伦破坏准则,以室内动三轴试验为手段,研究了西宁、兰州、西吉、西安等地原状黄土的动强度特性,分析了振动次数及天然条件下各地区原状黄土初始孔隙比、天然含水率、塑性指数与动抗剪强度的区域性特征.研究表明:含水率相同条件下,随着固结应力的增大,黄土的动抗剪强度也逐渐增大,这种增加趋势成非正比关系;随着振动次数的累积作用,研究区自西北向东南部,黄土的粘聚力呈降低趋势,内摩擦角变化趋势较离散;天然状态下:黄土的初始孔隙比自西北向东南大致呈增大趋势,其动粘聚力也呈逐渐增强的趋势,内摩擦角呈减小的趋势;含水率自西北向东南大致呈增大趋势,随着含水率的增长黄土的动粘聚力逐渐增强,内摩擦角大致呈减小的趋势;随着原状黄土粘粒含量基本呈自西北向东南增大趋势,动粘聚力也逐渐增大,内摩擦角呈减小的趋势,但幅值减小不具有相似性.     

原状黄土的结构性及其与变形特性关系研究

在不同含水率下对兰州、西安原状黄土进行压缩试验,根据同一压力下原状、重塑及饱和黄土的孔隙比定义了一个定量结构性参数,探讨了结构性参数随压力及含水率变化的规律性。研究表明：（1）用结构性参数随含水率及压力变化特性来研究结构性对原状黄土的压缩性、湿陷性的影响可以得到良好的规律性。（2）同一含水率下结构性参数在压力未达到结构强度以前,随压力的增大而增大;达到结构强度之后,压力增大使结构性参数明显减小或缓慢增大。（3）同一压力下结构性参数在含水率未达到结构破坏起始含水率?f之前降低很小;达到?f之后,含水率增大,使结构性参数快速减小。?f随压力的增大而减小,高压力处含水率变化对结构性参数有显著影响。（4）两地黄土在不同压力或含水率下湿陷系数与结构性参数mp关系可以归一为一条直线,即湿陷系数受结构性影响的规律是相同的。     

K0结构性黄土的固结特性

黄土在其沉积和存在的整个历史过程中形成独特的天然结构，具有各向异性的结构特性并处于K0固结应力状态。通过精心设计在常规应变控制式三轴仪上实现了K0固结试验，揭示了改变初始K0应力状态对K0结构性黄土固结特性的影响。     

考虑初始结构性参数的结构性黄土边坡稳定性评价

针对应力比结构性参数存在的问题,建立了结构性黄土初始结构性参数与含水率、围压之间的关系,在变形过程中建立了更为合理的结构性参数与广义剪应变的关系,并将其引入结构性黄土的强度理论中。在此基础上,通过数值计算对边坡结构性参数分布的变化规律及潜在滑动面的确定进行了评价。研究结果表明：建立的初始结构性参数可以反映黄土边坡的结构性参数初始分布场;结构性参数变化的上限是初始结构性参数,下限为结构性完全丧失后的结构性参数,且其值等于1.0;在结构性黄土边坡稳定性分析中,通过结构性参数的分布规律可在一定程度上确定边坡的潜在滑动面,但仅适用于塑性区域呈明显的带状集中分布的情况。     

结构性黄土吸力的试验研究

利用轴平移法量测吸力技术,进行了等吸力三轴剪切试验,研究人工制备结构性黄土吸力与周围压力的关系;利用土吸力量测仪进行了原状结构性黄土吸力的量测,研究了结构性黄土吸力随含水量及饱和度的变化关系,随着三轴剪切试验的周围压力的增大,吸力逐渐减小;原状结构性黄土的含水量(饱和度)对吸力有显著的影响,随着土的含水量的增加吸力减小。      

非饱和黄土结构性定量试验研究

非饱和黄土是典型的结构性土,对4种含水率的原状非饱和黄土和重塑非饱和黄土进行了3种围压下的三轴剪切试验。基于二元介质理论,通过原状非饱和黄土和重塑非饱和黄土的应力-应变曲线对比,定义了结构性参数结构应力分担比。考察了不同围压和含水率对结构应力分担比随应变变化的影响,并给出了其定量表达式。试验结果表明,围压和含水率是影响结构性的两个主要因素;随着应变增长,结构应力分担比分先线性增长后指数形式减低,其最大值可以表示成围压和含水率的函数。最后给出了考虑结构性的原状非饱和黄土本构模型的建模思路。     

双向动荷载下黄土的动剪切模量特性研究

利用SDT-20型动三轴仪探究了黄土在双向动荷载下的动剪切模量特性。试验结果表明:初始循环偏应力和径向动荷载幅值对黄土的动剪切模量-动剪应变曲线没有明显影响,其对黄土的动剪切模量-循环次数曲线却有明显影响,初始循环偏应力和径向动荷载幅值越大,相同循环次数下黄土的动剪切模量越小。动剪切应变相等时,黄土的动剪切模量随固结比的增大而增大。双向动荷载作用下黄土存在临界循环偏应力,其值为0 k Pa。当循环偏应力小于临界值时,动剪切模量随动剪应变的增大而增大;当循环偏应力大于临界值时,动剪切模量随动剪应变的增大而减小。利用拐点动剪切模量折减的方式,并同时结合修正Hardin-Drnevich模型,实现了对黄土在双向动荷载下动剪切模量-动剪应变关系的描述。经验证,模型的适用性较好。     

风积砂-黄土过渡型砂性黄土动力特性试验研究

随着沙漠-黄土高原过渡地带各类资源的不断勘探和开发,对风积砂-黄土过渡型砂性黄土的动力特性缺乏了解这一问题愈来愈成为此类地区地震与人工动力相关工程建设发展的制约因素。本文在等压固结条件下,通过进行室内固结不排水动三轴试验,获得了风积砂-黄土过渡型砂性黄土的动力学参数,并以此为基础绘制了风积砂-黄土过渡型砂性黄土的动应力-应变关系曲线,探讨了风积砂-黄土过渡型砂性黄土动模量的变化特征、阻尼比随动剪应变变化的曲线关系及适合的拟合模型,进一步建立了适用于风积砂-黄土过渡型砂性黄土的等效动黏弹性本构模型。结果表明:Hardin双曲线模型对风积砂-黄土过渡型砂性黄土动剪切模量与动剪应变关系曲线的拟合较好,而幂函数经验公式对阻尼比与动剪应变关系曲线的拟合较好。本文研究结果为风积砂-黄土过渡型砂性黄土动力特性的研究提供了基础。     

车辆荷载作用下黄土路基动力学特征分析

针对节能环保型公路多采取低路堤设计方案,造成部分黄土路基处于交通荷载的影响范围内,易产生路基沉降变形的现状。本文从动三轴试验角度出发,研究车辆动荷载作用下干密度、围压和频率对路基土体动力学性质的响应。研究表明：随着干密度、围压和加载频率的增大,路基土体的动弹性模量增大,且对于同一土体,随着动弹性模量的增大,阻尼比呈减小趋势。在低路堤的设计方案中,可通过适当提高黄土路基的干密度来减轻运营期间车辆荷载造成的沉降;同时,在路基设计中要以车辆动荷载频率范围的下限作为路基相关设计参数的参考。     

黄土特性及处理方法研究

本文介绍了不同时代、不同地貌区黄土的物理力学性质指标的差异,通过研究黄土湿陷性指标及其相关指标,准确判定黄土的湿陷性等级,从而选用合适的处治方法有效的消除黄土湿陷性对工程的危害。     

中牟凹陷的构造特征及其生成演化

中牟凹陷边界断裂"左行走滑拉分"是中牟凹陷形成的主导因素,从中生代(侏罗纪)到早第三纪,沉积中心由北向南迁移,凹陷内的南部凹陷为南断北超的"箕"形凹陷,具有西深、东浅的特征,其演化主要分为三期:侏罗纪左行走滑拉分盆地发育期,早第三纪断陷期,晚第三纪、第四纪为坳陷期。     

壳体演化运动的动力模式

在分析多种影响壳体演化运动因素的基础上，提出了一个解释壳体演化运动以及一些特殊的构造现象和重要的地质事件发生等方面总因的力源模式，阐述了壳体演化运动的动力过程和重要地质事件发生的根本原因。     

山西吕梁黄土崩滑类型及发育规律

山西吕梁地区地质环境脆弱,属于晋西黄土高原崩塌、滑坡地质灾害易发区。黄土崩滑地质灾害给当地造成了巨大经济损失和重大人员伤亡。通过对吕梁地区地质灾害调查,结合原位测试与室内试验,研究了吕梁地区黄土崩滑地质灾害类型和发育规律。依据构成边坡的地层岩性与地质结构、滑动面发育位置,将吕梁地区黄土滑坡类型划分为:Q3单一黄土层内滑动和Q3-Q2-N2组合地层结构层内滑动两种类型; 按破坏模式将吕梁地区黄土崩塌类型划分为:倾倒式、垮塌式和剥落式3种类型。调查还发现空间上黄土崩滑灾害主要发育在柳林县、临县、石楼县和中阳县4县,且主要沿公路、铁路等交通线路呈条带状分布; 时间上具有明显的年周期变化规律,汛期(6～10月)高发,特别是主汛期(7～8月)。最后对Q3-Q2-N2组合地层结构层内滑坡发育机理进行了初步探讨,认为吕梁地区人工开挖和降雨耦合作用是诱发吕梁地区黄土滑坡和崩塌的最主要因素。     

福州盆地结构性软土动阻尼比试验对比研究

以福州盆地广泛存在的3层结构性软土为研究对象,首先阐述了三者的沉积特征及常规物理力学性质,然后利用共振柱试验仪进行了一系列不同固结应力下动力试验,得到不同结构性软土在动荷载作用下的动阻尼比λ,通过数值分析给出其阻尼比λ与剪应变γ关系曲线,进而分析不同结构性软土试验结果的差异。试验结果表明:动阻尼比λ与剪应变γ关系与固结应力没有很强的相关性,在剪应变0.00001~0.01范围内三层结构性软土λ-γ曲线差异较大。试验成果为进一步了解福州盆地土层地震效应提供了可靠的数据,具有现实意义。     

山东黄县早第三纪断陷盆地充填演化动力学特征

运用层序地层学原理和方法,在黄县盆地进行高频层序地层划分的基础上,对黄县早第三纪断陷盆地充填演化的动力学特征进行研究。通过动力学模拟及充填演倾分析,认为黄倒盆地的充填演化过程受两期裂陷作用的控制。第Ⅰ裂陷期以盆地有间歇的快速沉降为特征;第Ⅱ裂陷期表现为盆地的持续缓慢沉降。这两期裂陷作用控制着层序的形成与发育。     

多级旋转黄土滑坡基本类型及特征分析

多级旋转黄土滑坡因其分布密集、继发性强、滑体结构难以区分而成为我国黄土高原最为复杂的滑坡灾害类型。本文在引入多级旋转滑坡的定义的基础上,通过野外详细调查和工程勘察等手段,研究我国黄土高原地区典型的多级旋转黄土滑坡的基本类型、特征和成因。提出了金台型多级旋转黄土滑坡和黑方台型多级旋转黄土滑坡2种滑坡模式和滑坡结构特征,其中,金台型多级旋转黄土滑坡主要包括超深层的旋转-平移型滑坡和深层旋转滑坡2种类型,滑体由近水平层状厚层黄土、高阶地砾石层和上新世的红色砂质硬黏土层组成,多属于大型滑坡; 黑方台型多级旋转黄土滑坡主要包括中浅层旋转黄土层内滑坡和顺层多级旋转黄土-泥岩滑坡2种类型。同时分析这类滑坡主要诱发因素:新构造运动、河流的侧蚀、地层结构、灌溉以及季节性冻融作用,其中地下水的作用是目前最主要诱发因素。本文分析为该类滑坡成因机理进一步研究奠定基础。     

柴北缘冷湖构造带古近系沉积体系及演化特征

通过对柴达木盆地北缘西段重点探井的岩心观测、重矿物分析、测井数据及地震资料的分析,研究了冷湖构造带古近系沉积体系及演化特征和不同时期沉积微相及砂体的展布规律.结果认为,冷湖构造带古近系主要发育冲积扇-辫状河-辫状河三角洲-湖泊沉积体系,物源来自北东方向的小赛什腾山和赛什腾山附近.古近系路乐河组（E1+2）沉积期,主要发育辫状河以及辫状河三角洲平原沉积,仅在靠近山前发育少量冲积扇沉积;至下干柴沟组（E3）沉积时期,主要发育辫状河、辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘及滨-浅湖沉积.古近纪时期冷湖构造带表现为一次较大规模的水进过程,纵向沉积继承性明显,很好地记录了这一沉积演化过程.这一沉积体系及演化过程有利于粗碎屑和细碎屑交互沉积,形成较好的储盖组合,为柴达木盆地冷湖构造带下一步的油气勘探提供了可靠的地质依据.     

柴北缘冷湖构造带古近系沉积体系及演化特征

通过对柴达木盆地北缘西段重点探井的岩心观测、重矿物分析、测井数据及地震资料的分析，研究了冷湖构造带古近系沉积体系及演化特征和不同时期沉积微相及砂体的展布规律.结果认为，冷湖构造带古近系主要发育冲积扇-辫状河-辫状河三角洲-湖泊沉积体系，物源来自北东方向的小赛什腾山和赛什腾山附近.古近系路乐河组（E₁₊₂）沉积期，主要发育辫状河以及辫状河三角洲平原沉积，仅在靠近山前发育少量冲积扇沉积；至下干柴沟组（E₃）沉积时期，主要发育辫状河、辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘及滨-浅湖沉积.古近纪时期冷湖构造带表现为一次较大规模的水进过程，纵向沉积继承性明显，很好地记录了这一沉积演化过程.这一沉积体系及演化过程有利于粗碎屑和细碎屑交互沉积，形成较好的储盖组合，为柴达木盆地冷湖构造带下一步的油气勘探提供了可靠的地质依据.