冻融循环及含水率对冰碛土力学特性影响

处在季节性冻土区的冰碛土受冻融循环作用影响显著,极大地影响工程的稳定和安全。为了探究冻融循环作用及初始含水率对冰碛土静力学特性的影响,以川西甘孜州海螺沟的冰碛土为研究对象,通过开展不同冻融循环次数及初始含水率条件下冰碛土不固结不排水三轴试验研究冻融循环作用对冰碛土力学参数的影响。试验结果表明：冻融循环作用下冰碛土应力-应变曲线为弱应变软化型;随冻融循环次数增加,冰碛土弹性模量、抗剪强度均呈现出先快速衰减后趋于稳定的变化趋势,且初始含水率越大其力学指标衰减程度越大,黏聚力呈负指数型函数降低,而内摩擦角无明显变化;采用指数型函数对抗剪强度、弹性模量试验值进行多元非线性拟合,建立冰碛土力学参数与围压、含水率及冻融循环次数的关系表达式,拟合效果理想,可用于推算经历冻融循环后土体力学参数值;冻融循环作用会使冰碛土力学性质显著劣化,且劣化程度与含水率呈正相关。研究成果可为高寒山区工程设计与建设提供科学支撑。     

银川平原土壤盐渍化与土地利用强度的空间关联分析

银川平原盐渍土时空格局及其与土地利用强度变化关联关系的空间区位特征,可从土地利用强度的角度阐释土壤盐渍化的动因,为盐渍化因地制宜的治理提供参考依据。本文重点研究了盐渍土空间分布定量遥感生成方法,通过土地利用遥感制图、半方差函数的地统计学方法和灰色关联度分析法,对2004-2010 年银川平原的土地利用强度变化、土壤盐渍化程度变化及各类盐渍土与土地利用强度的关联度,进行了空间区位分布特征的可视化表达。研究结果表明:银川平原的发展仍具集聚效应,土地利用强度变化与城镇体系格局、交通干线、沟渠分布、土壤盐分含量密切相关;2004-2010 年间,银川平原土壤盐渍化存在整体减轻、局部加重的空间分布特征,与土地利用强度变化间的响应关系,存在较明显的空间差异;银川平原土壤盐渍化程度变化与土地利用强度变化间的关联度为0.7781,与水体、耕地这2 种土地类型间的关联程度最高。银川平原土壤盐渍化的干扰活动中,水体与耕地类型的利用行为是较重要的影响因子。     

公路通过多年冻土区的防护治理

1998年～2005年笔者先后负责了黑河-北安、伊春-嘉荫公路和嫩江～金水地方铁路等的多年冻土勘察工作,2008年～2011年在黑龙江省公路三年决战期间又对通过多年冻土区的北安-黑河、前锋农场-嫩江、绥化-伊春、漠河-北极村高速公路和连蛊-呼中公路等建设项目进行了地质灾害危险性评估和勘察,并参与了设计,对公路通过多年冻土区冻土的分布规律、类型特征以及对公路的影响、设计方案、运行效果掌握了第一手资料,总结如下。     

冻土斜坡模型试验相似分析

南水北调工程、青藏铁路建设工程等一系列工程的实施,将进一步影响和加剧青藏高原多年冻土区斜坡稳定性问题,冻土区边坡开挖及斜坡稳定性是工程活动中必须解决的问题之一,冻土斜坡稳定性研究在国内尚属空白。通过相似模型试验对高原多年冻土区斜坡在自然和人类活动影响下的失稳机制和活动规律进行分析,是开展研究的重要手段。根据相似理论第一定律,对冻土斜坡模型试验进行了相似分析,应用积分类比法推导并建立了冻土斜坡模型试验的相似指标和相似判据,得出在用原状土作模型介质时,6个相似常数减少为2个相似常数,即cτ和cl。模型与原型的时间比例尺是由几何比例尺决定的,即cτ=c2l,仅有一个相似参数为自变量,另一个为因变量。据此对青藏高原多年冻土区青藏公路沿线K3035处冻土斜坡进行了相似模型设计和冻融模型试验。模型再现了K3035处7°斜坡在4个冻融循环条件下,坡体中部(水平、垂向)4#位移伸张计质点位移曲线随时间的变化特征。实验表明,斜坡土体中部在第一次冻融循环中已有滑动迹象,随着滑坎进一步后退和靠近观测基准点,必然出现一次较大的位移,直至周边土体出现滑塌为止。模型试验结果与现场观测资料相比较是令人满意的。     

陕南安康盆地膨胀土工程地质特性研究

安康盆地是我国典型膨胀土分布区。由于膨胀土的胀缩效应致使该地区工业与民用建筑、铁路、公路等工程建设造成严重危害。本文重点对安康盆地三种类型膨胀土的物质成分、微观结构和工程地质特性进行了研究,阐述了安康盆地膨胀土的地质灾害。     

基于神经网络模型的干旱区绿洲土壤盐渍化评价分析

土壤盐渍化严重制约了农业可持续发展和生态安全,土壤盐渍化的精确评价分析,对土壤盐渍化的改善和治理具有重要的意义。本文以新疆焉耆盆地为研究对象,Landsat8 OLI遥感影像和实测采样数据相结合,提取地下水埋深（GD）、盐分指数（SI）、地表蒸散量（SET）和改进型温度植被干旱指数（MTVDI）建立了土壤盐渍化评价模型。结果表明：①结合野外实测土壤盐分数据,对BP神经网络模型进行训练。最终以最优的4-4-1结构的3层BP神经网模型对研究区土壤盐渍化进行了预测（R²=0.864,RMSE=0.569）。相比传统多元线性回归模型（R²=0.741,RMSE=0.767）,神经网络模型对土壤盐渍化的预测精度更高;②土壤盐渍化分布与GD、SI、SET和MTVDI等存在较强的关联性,不同等级的土壤盐渍化是不同影响因素不同程度上组合而引起的结果,盐渍化土地主要分布在地下水位较低以及土地开垦之后没有利用的荒地区域;③整个研究区大部分区域受到不同程度的盐渍化影响,耕地退化为盐渍地导致该区域土壤盐渍化以及土壤次生盐渍化进一步加剧。     

青藏铁路主要冻土路基工程热稳定性及主要冻融灾害

在介绍青藏高原多年冻土退化背景及其工程影响的基础上,通过主要冻土路基现场监测和沿线调查,对青藏铁路冻土路基2002年以来的地温发展过程、热学稳定性及次生冻融灾害进行了分析。结果表明:青藏铁路自2006年通车后冻土路基整体稳定,列车运行速度达100 km/h,达到设计要求,但不同结构路基的热学稳定性不同,采取"主动冷却"方法的路基稳定性显著优于传统普通填土路基。管道通风路基、遮阳棚路基及U型块石路基冷却下伏多年冻土的效果显著,块石基底路基左右侧对称性较差,而处于强烈退化冻土区和高温冻土区的普通路基热稳定性差,需结合路基所在区域局地气候因素予以调整或补强。以热融性、冻胀性及冻融性灾害为主的次生冻融灾害对路基稳定性存在潜在危害,主要表现为路基沉陷、掩埋、侧向热侵蚀等,其中目前最为严重的病害是以路桥过渡段沉降为代表的热融性灾害。     

冻土冻融对地下水的影响:以祁连山多年冻土区大通河谷融区为例

冻土区地下水的形成、补给、径流、排泄方式以及地球化学特征受到冻土分布及其季节性冻融过程的强烈影响。以地处祁连山多年冻土区的大通河谷融区为典型研究区,基于钻探、坑探和地球物理工作查明了区内冻土特征和分布情况;结合水文地质观测及抽水试验,分析了研究区河流融区内地下水的赋存条件,深入研究了区内冻土冻融过程影响下地下水的水文地质和水化学特征,认为冻土冻融过程决定了研究区的地质和水文地质条件,控制着地下水的补给、径流、排泄方式,特别是对地下水质有优化作用——冻土区地下水质明显优于非冻土区。冻土区地下水成因和赋存条件研究对于其开发利用有重要意义。      

滇东北地区地质灾害及其对公路工程影响研究——以某拟建公路沿线地质灾害为例

以滇东北地区某拟建公路沿线的地质灾害为例 ,分析研究该地区地质灾害的影响因素、影响机制、分布规律以及对公路工程的影响。区内地质灾害的发育受地层岩性、岩体结构、地质构造、地震、水文条件、气候条件、人类活动等因素的控制和影响。地质灾害类型主要有崩滑塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等 ,另外还存在软土、膨胀土及可液化的砂土等特殊岩土灾害。不同类型的灾害对公路工程的影响和破坏机制不同     

中巴公路泥石流灾害破坏及防治优化

中巴公路沿线活跃的地质构造运动、陡峭的地形地貌与冰川气候造成泥石流广泛发育,威胁中巴公路扩建与建成后的
运营。分布在中巴公路北段冰川泥石流对该公路的威胁最为严重。根据2008-2011年期间雨季前后泥石流的活动状况,采用沿
线普查与重点详查的研究方式,总结中巴公路沿线泥石流灾害的主要危害类型;并结合设计图纸,对2009年以前原中巴公路防治
工程进行简要的损毁评估;通过分析中巴公路的防治现状提出相应的防治对策,最终针对典型的病害提出具有代表性的改进措
施,以期为高海拔区公路灾害的防治提供一定的参考。研究表明:中巴公路泥石流的危害类型有5种,即淤积、侵蚀、冲击、漫流改
道与堵江;损毁评估结果显示原有小型泥石流防治工程基本失效;原大型桥梁工程配套防治工程需要新建或加固;而新建桥梁工
程运行良好;泥石流防治工程应考虑以下5个现状:援建工程的性质、不良工程地质条件、公路短期安全与灾害发展趋势的统一、
主动工程被动防治及建立灾害管理与公路养护机构;鉴于中巴公路防治工程所面临的“技术经济性”问题,典型防治工程应根据泥
石流的分布特征、性质特点与公路的交汇关系,采取因地制宜的防治方案。      

Study on preventing frost heave methods for highway foundation in seasonal frozen area

In order to resolve the frost-heave problem of highway foundation, firstly, the author discussed the law to frost heave of highway roadbed and gave an analysis on its influencing factors, such as soil, water and temperature. Meanwhile, sand clay and silt are given a classification according to frost heave ratio. Secondly, the roadbed frozen damage shows to frost heave and froze boiling based on the frost heave law and its influencing factors. In addition, taking some highway as an example and some principle suggestion was given through the theory on providing frostbite methods for highway foundation frost heave in seasonal frozen area. Specially, an effective method, STYROFOAM extruded polystyrene foam was introduced.     

Study on preventing frost heave methods for highway foundation in seasonal frozen area

In order to resolve the frost-heave problem of highway foundation,firstly,the author discussed the law to frost heave of highway roadbed and gave an analysis on its influencing factors,such as soil,water and temperature.Meanwhile,sand clay and silt are given a classification according to frost heave ratio.Secondly,the roadbed frozen damage shows to frost heave and froze boiling based on the frost heave law and its influencing factors.In addition,taking some highway as an example and some principle suggestion was given through the theory on providing frostbite methods for highway foundation frost heave in seasonal frozen area.Specially,an effective method,STYROFOAM extruded polystyrene foam was introduced.     

山区公路软基病害研究

随着高等级公路建设规模的扩大，山区公路所面临的路基病害特别是软土路基病害问题也逐渐增多。结合对陕南勉(县)一宁(强)高速公路工程实例分析，对山区软土成因及其特性进行了初步分析，认为山区软土属以坡洪积、湖积和冲积为主的软土，也有少量是由坡残积物堆积而形成。山区软土的特殊性表现在成分的复杂性、分布的不均匀性、隐蔽性和物理力学性质的特殊性。根据其特性以及中国山区公路软基普遍存在的病害问题，总结了山区公路软基的主要病害类型为剪切拉裂破坏、浸水沉陷破坏、剥蚀坍塌破坏、推挤滑动破坏。还提出了相应的软基处理方法及建议。     

L波段对不同盐类土壤的微波介电特性分析

 土壤盐碱化是世界面临的一大难题。微波遥感探测土壤具有优势,L波段对土壤含水量和含盐量较为敏感。为了分析不同盐类对土壤介电特性的影响,本文利用L波段(1.43 GHz)微波谐振腔测量了我国盐碱土中普遍存在的3种盐类(NaCl,Na₂SO₄,NaHCO₃)土壤样品的介电常数,研究了土壤介电常数与含水量、含盐量和盐种类的关系。得出结论:实部主要由土壤的含水量决定,含盐量对实部的影响无明显规律;虚部值随含水量和含盐量的增加而增大;3种盐类土壤介电常数虚部随含盐量变化呈现不同的递增趋势,在含盐浓度一定的条件下,虚部值是ε″ _NaCI>ε″ _NaHCO3>ε″ _Na2SO4;在某一含盐量点3种盐类土壤虚部随含水量变化的斜率不同,以此能将3种盐类区分。该研究为建立含不同盐类土壤介电常数模型和微波遥感监测土壤盐碱化提供了实验的依据。     

高精度直升机机载LiDAR在高速公路改扩建勘测中的应用可行性研究

机载LiDAR在公路勘测方面的用途日益广泛。该文对直升机机载LiDAR在高速公路改扩建中的应用技术路线可行性进行了研究论证,从地面控制测量、点云数据获取、点云数据处理、成果应用等多个方面进行了阐述,通过分析LiDAR点云数据在5种不同地面控制点布设方案校正下的点云数据精度,论证了利用地面控制点对直升机机载LiDAR点云数据进行平面和高程校正的可行性。     

注浆法在黄土地区公路路基洞穴处理中的应用

研究了注浆法在黄土地区公路路基洞穴处理中的加固机理及技术指标.黄土地区公路中的洞穴对公路的安全运营常造成严重危害,同时对于这类洞穴的处理尚缺乏有效的方法.在大量调查和参考前人研究成果的基础上,将注浆法用于路基中洞穴的处理,提出了注浆法加固的主要设计参数,通过对施工现场黄土洞穴注浆处理效果分析,认为该方法具有良好的处理效果.     

乐陵市特色农业地质探析

通过分析区内特色农业种植区的地形地貌、包气带岩性结构、土壤质地类型等农业地质背景条件及浅层地下水水位、水质、水量等农业水文地质条件,总结工作区土壤盐渍化、土地沙化、水土污染、土壤肥力衰减等农业环境地质问题及其分布规律,查明了工作区土壤的地球化学特征及其与特色农产品之间的关系,并进行特色农业地质环境质量综合评价,研究特色农产品与农业地质环境的关系,提出了农业种植区发展区划与建议。     

西北地区土壤资源特征及其开发利用与保护

在分析西北地区土壤分布规律的基础上,研究了不同类型区土壤的资源特征及其在开发利用中存在的问题,认为黄土地区土壤土质疏松、粉砂含量高、富含碳酸钙是水土流失的物质基础;干旱区广为分布的荒漠土壤资源的性能低劣、绿洲区水土资源的利用比例失调是造成土地荒漠化、土壤盐渍化的根本原因;而高原土壤的粗骨性、土层浅薄、有效肥力低则加速了草场的退化和沙漠化.提出了西北地区土壤资源的合理利用与生态环境保护相协调的途经,即搞好农田基本建设,采用旱作技术节水和合理用水,扩大林草植被,保护天然草场和林木.并认为西北土壤资源的开发利用要在充分发挥其生产潜力的同时,首先应遵循生态规律,开发与保护并重,防止土壤资源衰竭和破坏.     

IMPACT OF ROAD CONSTRUCTION ON VEGETATION ALONGSIDE QINGHAI-XIZANG HIGHWAY AND RAILWAY

Based on the field investigation in August 2001 and August 2002, digital China Vegetation Map in 2001 and Qinghai-Xizang(Tibet) Plateau Vegetation Regionalization Map in 1996, vegetation characteristics along two sides of Qinghai-Xizang highway and railway are studied in this paper. Meanwhile, the impact of Qinghai-Xizang highway and railway constructions on the vegetation types are analyzed using ARCVIEW. ARC/1NFO and PATCH ANALYSIS. It was found that: 1) Qinghai-Xizang highway and railway span 9 latitudes, 12 longitudes and 6 physical geographic regions (East Qinghai and Qilian mountain steppe region, Qaidam mountain desert region,South Qinghai-Xizang alpine meadow steppe region. Qiangtang alpine steppe region, Golog-Nagqu alpine shrubmeadow region and South Xizang mountain shrub steppe region); 2) the construction of Qinghai-Xizang highway and railway destroyed natural vegetation and landscape, especially in 50m-wide buffer regions along both sides of the roads, it was estimated that the net primary productivity deceased by about 30 504.62t/a and the gross biomass deceased by 432 919.25-1 436 104.3t. The losing primary productivity accounted for 5.70% of the annual primary productivity within lkm-wide buffer regions (535 005.07-535 740.11t/a), and only 0.80%-0.89% of that within 10km-wide buffer regions (3 408 950.45-3 810 480.92t/a). The losing gross biomass was about 9.47%-17.06% of the gross biomass within lkm-wide buffer regions (7 502 971.85-25 488 342.71t), and only 1.47%-2.94% of that within 10km-wide buffer regions (43 615 065.35-164 150 665.37t).