南阳膨胀土渠道滑坡破坏特征与演化机制研究

为了解河南南阳地区膨胀土渠道边坡滑坡机制,基于南水北调中线工程南阳段19个滑坡的现场调研统计结果,选取南阳段TS105+400处右岸滑坡为典型实例,开挖探槽揭露滑坡内部结构,对该区膨胀土渠道滑坡的破坏特征及演化机制进行了研究。结果显示,该区滑坡多发生在 地层;边坡的稳定性受中上部土体中的垂直节理及坡脚充填强膨胀土的缓倾长大裂隙共同控制,滑动面由后缘陡倾裂隙及前缘缓倾长大裂隙组成。开挖卸荷导致垂直节理张开,垂直节理向下可延伸3 m以上,破坏边坡土体整体性,且充当水分出入边坡的主要通道;坡面以下深度4～8 m存在一个高湿度带,带内土体强度小,发育滑动面。气候造成的胀缩循环、开挖卸荷导致边坡垂直节理张开并向深部发展,对边坡土体的强度衰减作用明显,当垂直裂隙与前缘缓倾裂隙贯通后,发生强（久）降雨,裂隙充水软化,即诱发边坡失稳。     

裂隙面对强膨胀土抗剪强度影响分析

膨胀土作为一种特殊性土,其抗剪强度取值不同于一般的黏性土。实践证明,在进行膨胀土边坡设计时,不仅要考虑土体的土块强度,而且也要考虑裂隙面强度,其抗剪强度在很大程度上受其裂隙面规模与产状的影响,尤其是对裂隙极发育的强膨胀土而言。为了更加真实地模拟强膨胀土在裂隙面控制下的剪切破坏,特在南水北调中线工程南阳段强膨胀土地段进行大剪试验,通过拟合试验数据,对强膨胀土抗剪强度影响因素进行分析。结果表明,裂隙面的发育程度、倾角、裂面的起伏程度都对强膨胀土的抗剪强度有着很大的影响。     

膨胀土边坡渗透变形的表面裂隙图像特征分析

膨胀土在我国分布广泛。由于其具有涨缩特性,膨胀土边坡在干湿循环条件下易失稳形成滑坡,造成严重的地质灾害。裂隙的发育-扩展-贯通则是膨胀土边坡失稳致灾的前提,因此,准确把握裂隙的发育机制、图像特征,进而推演膨胀土滑坡的形成过程,是一条重要的预警途径。本文以安徽淠史杭灌区膨胀土边坡为研究对象,进行“降雨+自重”条件下的原位试验,对失稳过程中的土体表层裂隙图像特征进行系统研究,重点分析裂隙度、裂隙几何特征参数的变化与边坡失稳之间的关系。研究结果表明：通过土体表层裂隙图像的综合分析,进行边坡危险性评价,具有可行性;针对该地区膨胀土边坡,起始裂隙度处于0.19～0.03范围,后续裂隙度相较初始状态增加范围处于0.5%～1%,且沿软弱结构面存在的横向裂隙发育为主控裂隙时,边坡出现异常,应提出预警。     

膨胀土裂隙的工程特性研究

裂隙是膨胀土的重要特征之一,长期以来,人们常常把分布于膨胀土大气影响深度范围内受干湿循环影响而产生的干缩裂隙与膨胀土地层中特有的原生裂隙混为一谈。在对膨胀土边坡失稳机制的研究中,也忽视了原生裂隙对边坡稳定的重要影响。为研究南水北调中线工程膨胀土地段渠道破坏机制,在河南省南阳市郊建设了一条长为2.05 km试验渠道,通过渠道开挖期间的地质勘察、现场观测和取样试验,以及对现场滑坡体的取样分析,研究了膨胀土裂隙及周边土体的物质成分、密度、含水率和强度特性,结合现场观测资料分析了裂隙与渠道滑坡的关系。研究表明,膨胀土地层中的原生裂隙有两种类型：光滑蜡状裂隙和有一定厚度充填黏土的裂隙。裂隙面上的物质成分与两侧土略有不同,且天然密度低、含水率高,强度远低于相邻土体的强度,一旦地层与边坡倾向一致,将产生沿裂隙面的滑动。     

基于原位剪切试验的膨胀土边坡稳定性研究

膨胀土边坡稳定性一直是膨胀土研究领域的重要课题,以南阳地区膨胀土为试验对象,根据原位剪切试验给出膨胀土抗剪强度取值方法,在试验的基础上提出了膨胀土抗剪强度的修正计算公式,然后应用到该地区的膨胀土边坡稳定性计算,通过对典型边坡的分析表明,其方法对膨胀土边坡稳定性评价具有重要参考意义。     

膨胀土的现场抗剪试验研究

由于膨胀土的裂隙性和超固结特性,膨胀土的抗剪强度不仅是膨胀土地区边坡设计的重要依据,而且一直是膨胀土边坡研究领域的重要课题。本文以南阳膨胀土为例,对膨胀土现场抗剪试验的试样制备及试验方法进行探讨,通过对该地区典型滑坡反算证明,文中的现场抗剪试验方法及抗剪强度的计算公式是合理的。     

石灰改善土在合阜高速公路路基工程中的应用

介绍了在安徽膨胀土地区路基施工中,由于膨胀土存在压实困难、裂隙发育、易风化、吸水膨胀降低强度等缺陷,为解决填料短缺,降低工程造价,提高路基强度和整体稳定性,采用在膨胀土中掺石灰,改善膨胀土的结构,达到提高路基填筑质量的目的。     

考虑裂隙非饱和膨胀土边坡入渗模型与数值模拟

包含裂隙的非饱和膨胀土中的渗流具有随时间变化的特性。采用常规试验测定非饱和膨胀土膨胀时程曲线,定量地描述了膨胀土中裂隙在入渗过程中逐渐愈合的特征, 建立了考虑裂隙的非饱和膨胀土边坡入渗的数学模型;用有限元数值模拟方法分析了边坡地形、裂隙位置、裂隙开展深度及裂隙渗透特性等对边坡降雨入渗的影响。结果表明, 坡上位置的裂隙对边坡入渗影响较大;裂隙对边坡入渗的影响随裂隙深度的增大而增大,且存在一最大的影响程度;裂隙的存在加快了膨胀土的入渗速率;考虑裂隙随入渗而愈合时, 入渗达到平衡的时间有所延长。     

南阳膨胀土裂隙面强度试验研究

裂隙性是膨胀土的基本特性之一,膨胀土中原生裂隙面的存在往往导致膨胀土边坡的失稳。选取南水北调中线工程南阳段膨胀土进行裂隙面强度特性试验,提出了裂隙面强度三轴试验新方法。首次将计算机X射线断层扫描技术引入裂隙面的强度试验,通过测量裂隙面真实产状,准确分析裂隙面上的破坏应力,提出了裂隙面强度参数的整理方法。研究成果表明,裂隙面的峰值强度不仅远小于两侧土的峰值强度,而且也小于两侧土的残余强度;裂隙面强度较低的原因主要是其具有较高的含水率、蒙脱石含量以及颗粒排列定向度。地下水淋滤作用对于膨胀土裂隙面存在3个方面的影响：微观上使得膨胀土中铁的氧化物由三价转变为二价,形成与两侧土颜色完全不同的灰白色裂隙黏土;细观上改变了母体土的矿物成分和颗粒排列结构,使得裂隙填充物具有较高的蒙脱石含量和颗粒定向度;宏观上形成了裂隙面与两侧土体力学强度的显著差异。     

膨胀土边坡稳定性非连续变形分析新方法

许多膨胀土边坡在长期的地质和干湿循环的自然气候作用下裂隙逐渐发展,以致被裂隙分割成块体系统。将膨胀土边坡看成是一个具有非饱和土本构关系、块体间存在摩擦力和膨胀力和具有牵引式滑动及时空效应特点的块体系统,建立了一种新的边坡稳定性非连续变形分析方法,并应用于某高速公路段膨胀土边坡稳定性的分析中,获到了很好的效果。     

南阳膨胀土的工程地质特征和填筑适宜性

施工阶段的工程地质调查发现,宁（南京）西（西安）铁路内乡-镇平段南阳膨胀土成因类型上不仅有第四系冲积洪积粘土,而且发育上第三系湖相沉积粘土。不同成因的膨胀土具有不同的空间分布特征和工程性质,X射线衍射测试表明,南阳膨胀土的主要膨胀性粘土矿物是伊利石/蒙脱石混层矿物。物质组成和物理化学性质差异导致击实土在含水量变化条件下膨胀力和膨胀变形有明显的差别;对同一种膨胀土材料,其击实含水量越小,膨胀性越强,甚至含水量降低1 %～2 %,膨胀力就可以增加到200 %以上;击实膨胀土的直剪强度受到钙质结核含量的影响,对于膨胀势为高或强的膨胀土,结核含量小于15 % 时,经过干湿循环后直剪强度衰减量为40 %～65 %,结核含量为25 %～30 % 的强膨胀土直剪强度衰减量则低于30 %;对膨胀土的地质特征、工程性质、击实土的膨胀性和直剪试验结果进行分析,探讨其用于填筑铁路路基的适宜性,进行了填筑适宜性分级。依据研究成果制定的路基施工工艺取得了比较理想的工程效果     

柴达木盆地北缘古近纪—新近纪古地理演化*

根据野外露头剖面和岩心观察,钻、录井及测井曲线以及地震等资料,研究了柴达木盆地北缘古近系—新近系的沉积相类型和沉积特征,结果表明该区主要发育冲积扇、扇三角洲、辫状河、辫状河三角洲及湖泊等沉积相类型。柴达木盆地北缘的沉积时空展布受盆地基底的构造格架及阿尔金山斜坡带生长逆冲断裂系、北缘逆冲断层和古隆起的联合作用,沉积体系具有多样性。冷湖地区受逆冲断层作用,发育了冲积扇—扇三角洲—湖泊沉积体系;马海—南八仙地区则受逆冲断层和古隆起的双重控制,发育冲积扇—辫状河—辫状河三角洲—湖泊沉积体系。在沉积相分析的基础上对古地理演化进行了系统分析,为下一步的油气勘探工作提供可靠的地质资料。     

川东红层缓倾角岩质崩塌特征与稳定性分析

川东地区出露一套湖相、河流相等红色碎屑岩,普遍发育着缓倾角岩质斜坡结构,由于其特殊工程特征和环境条件致使地质灾害频发,其中崩塌是主要灾害形式之一,并对人居安全与交通、城镇建设等具有较大危害。通过总结分析已有研究成果并结合大量野外工程地质测绘与岩体力学原理分析,提出基于川东地区环境背景条件的贯通型倾倒式、贯通型滑移式、非贯通型错断式和非贯通型拉裂式的四种基本崩塌类型,并对其岩性组合、斜坡结构特征、演变过程和安全性定量计算等进行系统总结,可为区内同类灾害的防治与研究提供借鉴与参考。      

太湖软土地基沉降特性分析

根据太湖地区某高速公路路基沉降实测资料,通过现场原位取样结合室内试验,分析了太湖冲湖积相软土的压缩特性,总结出软土路基的沉降变化规律,研究了工程地质条件和填土高度对路基沉降的影响,并采用归一化指标得到不同地基处理方式下的沉降估算公式,同时对两种常用全过程路基沉降预测方法进行了比较。结果表明,太湖冲湖积相软土具有较强的结构性;相似地质条件下的路基沉降差异较大,土体结构性是影响路基沉降的重要因素之一;归一化指标分析可得到不同路基处理方式下的简单沉降估算式;常用的全过程沉降量预测方法对于最终沉降量的预测均存在一定的偏差,可综合分析预测结果得到较为准确的预测值。     

高山峡谷地区高陡边坡深部裂缝一般特征分析

中国西南部,尤其是水能资源较为集中的青藏高原周边地区是近期工程建设的热点地区。由于强烈的内外动力地质作用,这些地区形成了高山耸立、沟谷深切的地貌景观,高山峡谷区的高陡岩质斜坡变形与稳定将是工程建设所面临的主要工程地质问题之一。高陡边坡的变形与稳定对工程建设的可行性起到决定性作用,并影响着施工周期和工程造价。本文分析了深裂缝现象的一般特征,认为深裂缝是在特定地质环境下内外动力地质共同作用的产物,一般均具有三高、继生这一共性。在工程处理方面,深裂缝可按山体加固的方法进行工程处理,预应力锚固洞可较好处理深裂缝问题。     

川西前陆盆地下侏罗统白田坝组沉积特征

依据钻井、露头及岩心资料,结合区域地质特征,详细研究了川西前陆盆地下侏罗统白田坝组沉积相和岩相古地理特征。结果表明,川西前陆盆地下侏罗统白田坝组主要发育冲积扇相、曲流河相、湖泊三角洲相和湖泊相4种沉积相类型。冲积扇相主要发育扇中和扇端两个亚相,扇根不发育;曲流河相发育河道和洪泛平原两个亚相;湖泊三角洲相发育三角洲平原、三角洲前缘两个亚相,前三角洲亚相不发育;湖泊相主要发育滨浅湖亚相和半深湖亚相,深湖亚相不发育。龙门山前缘的邛崃、安县、江油、旺苍、南江等地冲积扇广泛发育,大小、形状不同的冲积扇连接叠覆构成冲积扇群。在安县地区发育的冲积扇往东砾石由粗变细,逐渐过渡到河流的砂岩相。在金堂、三台等地河流入湖形成三角洲相沉积,并由三角洲进入湖泊沉积区,构成冲积扇—河流—三角洲—湖泊的沉积模式。     

天津地区黄骅坳陷全新世沉积环境及其变化特征

在岩芯观察的基础上,通过对钻井沉积环境的分析,结合其岩性剖面和沉积构造等资料,详细分析了天津地区黄骅坳陷全新世的沉积环境特征、类型及其展布;认为该区主要有冲积、湖沼沉积、河口湾沉积、滨浅海沉积等4种主要沉积环境。全新世为一套松散堆积层,其岩性组合和生物化石组合特征及其变化,反映了天津地区黄骅坳陷全新世以来沉积环境由滨海—近岸浅海至河口湾、潟湖、滨海平原再至冲积平原的演变。     

2017年银川盆地1:50 000平罗站幅工程地质钻孔及取样土工试验数据集

本数据集是作者2017年在银川盆地平罗站幅施工的14个工程地质钻孔岩心中采集的234个岩土样品,经过测试分析后所得的共2 602组测试数据。这些数据主要体现了土体的抗剪强度、压缩模量、颗粒成分等。图幅内第四系分布广泛,厚度大,为区内主要的工程地质岩组,且成因多样,从西到东主要包括：上更新统洪积层,岩性主要为砾石、砂砾石;全新统灵武组细砂土;全新统湖沼积层,岩性主要为淤泥、砂质粘土及粉砂;全新统风积层,岩性主要为土黄色中-细砂、粉砂。其中,全新统灵武组占据了图幅大部分区域,岩性主要为细砂、粉砂、砂质粘土等。钻孔揭示,银川平原区地层纵向上以河湖相细砂、粉砂为主,夹粉质粘土,局部钻孔含卵砾石层。样品测试数据分析显示,图幅区内碎石土、冲积砂土、粘性土具较高的抗剪强度,工程地质条件较好;而图幅西北部砂岩、泥岩由于中等到强风化程度,且有软弱夹层,工程地质条件较差。湖沼积成因的淤泥、砂质粘土及粉砂工程地质性质亦较差。本次图幅区内的工程地质钻探工作施工规范,测试分析均由具备国家资质的实验室承担,得到的数据质量可靠,真实反映了该区域内地层信息及岩土物理力学性质。     

A highlight of environmental and engineering geology in Fargo, North Dakota, USA

Several unfavorable environmental and engineering geologic conditions exist in Fargo, North Dakota. Dominantly, the behavior of smectitic clays within the proglacial Lake Agassiz sediments of the Sherack and Brenna Formations creates subsoil instability beneath engineered structures in the Fargo area and slope instability within cutbank meanders of the Red River of the North. Unfavorable engineering geologic conditions encountered include: the elastic deformation of clayey glaciolacustrine soils, shrink-swell properties, inadequate bearing capacities, and mass movements. These conditions are responsible for structural failures including the Fargo Grain Elevator in 1955 and the Northern Pacific railroad grade. Bank failures along the Red River are common due to the inherent instability of Brenna Formation smectitic clays which are subject to plastic deformation in the subsurface, with resultant block failure of overlying Sherack Formation. Recent alluvial sediments due to typical fluvial action and the continued seasonal saturation of cutbank meanders within the floodplain also add to soil instability.     

陆相伸展盆地的层序类型、结构和序列与充填模式--以冀中坳陷下第三系为例

陆相层序受自然地理景观、影响地层发育的地质营力及地层类型等因素影响,因此层序类型多种多样。在冀中坳陷同伸展期发育洪积层序、湖泊层序和冲积层序等三种层序类型。洪积层序是盆地伸展初期地貌反差较大物源供给充分气候干旱条件下发育的一种陆相层序类型,以冲积扇沉积为主,山高盆窄,汇水湖泊面积较小;湖泊层序发育在盆地强烈伸展基底快速沉降气候湿润湖泊水域宽深时期,湖泊水域宽,连通好,湖水深,是烃源岩发育的黄金时期。湖泊层序以湖泊沉积为主,其次为河流和少许冲积扇沉积。冲积层序是在盆地伸展末期地貌反差强度减弱物源距离逐渐加大时的沉积产物,主要为干旱气候条件下的河流、三角洲沉积,湖泊沉积局限。研究表明,影响陆相层序形成的构造、物源、气候等因素与湖泊水体或水平面变化构成一种多元“函数”关系,湖平面变化是上述因素的综合体现。陆相断陷盆地的层序结构大多与湖泊水体之间存在密切联系,因此层序的结构以三分为主。受地壳构造运动控制,断陷盆地发育的层序具有序列性,即下部洪积层序、中部湖泊层序和上部冲积层序。这种序列性是盆地充填对地壳幕式伸展的沉积响应。在盆地充填过程中,不同类型的陆相层序其体系域发育程度具有较大差异。一般地,洪积层序的低位域沉积?