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.     

黄土路基降雨入渗现场试验

为了寻求适合黄土地区公路路基湿陷性评价的方法,找到符合公路工况的实际水分入渗规律,通过现场人工降雨试验,观测了湿陷性黄土路基在百年一遇降雨强度下的入渗以及饱和深度,并结合有限元数值模拟,分析了湿陷性黄土降雨入渗的规律.结果表明:在降雨条件下湿陷性黄土路基入渗的影响深度小于2.7 m,饱和深度为20 cm.该结果可为黄土地区路基处理设计中的黄土湿陷性评价、施工提供依据.     

黄土土性的空间自相关性研究

运用土层的随机场模型研究了绛帐、潼关和延安黄土主要物理力学指标沿深度的统计规律,计算出黄土土性的自相关距离,探讨了黄土土性的空间变异性,结果认为:黄土的物理力学指标沿深度均是统计非均匀的,在实际工程的设计中,如果把土层看成统计均匀,其土性参数的标准差会比实际情况大,从而会导致较大的误差。     

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。     

对黄土地区钻孔和探井试样试验指标的分析评价

通过对济南地区次生黄土所采集的钻孔和探井土样进行浸水试验,并对其主要物理力学指标进行了分析评价,得出探井试样比钻孔试样所具有的试验指标更为真实可靠,因此次生黄土分布区采集探井试样进行湿陷性浸水试验是十分必要的。     

豫西黄土的基本特征

豫西堆积了第四纪不同时期的风积黄土和冲洪积黄土。前者形成了黄土台塬、黄土丘陵等地貌类型;后者则多分布于河谷阶地及洪积扇之中。冲洪积黄土物源多来自风成黄土,所以其粒度组成、物质成分具有相似性。豫西黄土具粉砂孔隙或粉砂孔隙—斑状结构,平均粒径约5.5—6.Oφ;标准偏差1.4—1.9φ;偏倚系数0.1—O.5;峰凸系数O.6—1.0;中位数O.03—0.04毫米;分选系数1.3—1.6。其岩性属粉质亚粘土、亚砂土,具有离散度较大,平均粒径对称较差、多为正偏倚、低峰态的粒度分布特征。豫西黄土轻矿物约占重量的85—95％,由长石、石英、云母及碳酸盐组成;重矿物占5—15％,主要为角闪石、帘石类、金属矿物、锆石、电气石、磷灰石;粘土矿物有伊利石,蒙脱石及高岭石。其化学成分以SiO_2和Al_2O_3为主,其次为CaO、Fe_2O_3、K_2O、MgO、Na_2O,FeO、TiO_2、MnO。豫西黄土的物理力学性质具有渗透的各向异性和湿陷性。与西北黄土相比较,具有天然含水量高、干容重大、孔隙比小、湿陷性弱、压缩性低、凝聚力大等特征,因而其工程地质性质更好。     

山西乡宁—吉县地区黄土高边坡可靠度研究

在山西乡宁—吉县地区实测了7个具有代表性的自然极限状态黄土高边坡断面,建立边坡地层结构模型;选取研究区合理的黄土物理力学参数,并分地层年代对10个典型工点的黄土强度参数内聚力和内摩擦角的变异性进行分析;选取6组典型的强度参数变异系数组合,基于Monte Carlo法进行可靠度模拟,评价该区边坡稳定性;采用自然类比法进行边坡设计.结果表明:边坡失效概率随坡高的变化趋势一致,均是中等坡高(49.8m)的边坡失效概率较大,低坡和高坡的失效概率较低;当变异系数较小时,边坡失效概率对坡高和坡度的变化敏感,而当变异系数较大时,边坡失效概率对坡高和坡度的变化不敏感;当坡型一定、强度参数变异系数较小时,边坡的稳定系数基本不变,而当参数变异系数超过某一界限时,稳定系数随变异系数的增大而增大,二者存在非线性相关关系;研究区黄土边坡处于基本稳定状态,但其失效概率最大达69.3%,平均21.1%,介于20%~30%的比例为33.3%,大于30%的比例为14.3%,可靠度指标介于-0.5~8.5,其中小于2.7的比例为88.1%;对于坡高约为50m的黄土高边坡,若取30%作为可接受失效概率,边坡坡度需降至45°以下,如果期望可接受失效概率在10%以内,则坡度不宜超过34°.     

西安地区软黄土工程地质特征和分布规律雏议

本文介绍了西安地区软黄土的物理力学性质,指出了以软黄土作地基土时所需要注意的主要工程地质问题,还介绍了如何识别软黄土的方法及软黄土在西安地区的分布规律。这对西安地区的工程地质勘察和对软黄土的研究具有一定的参考意义。     

济南地区黄土成因分析及工程地质特征

通过对济南地区黄土的成因类型、分布范围及工程地质特征进行分析,并对济南西部和东部不同地区黄土的物理力学性质进行对比,总结黄土湿限对工程建设产生的危害性并提出防治措施和建议。     

基于月壤物理力学特性的单齿破壤机理

单齿破壤机理的研究是太空取样钻头研发非常重要和迫切的任务,是实现中国三期探月工程的月表钻进取样要求的重
要研发基础。分析了反映月壤物理力学特性的主要参数及其之间的相关性及变化趋势,初步确定了2.5m深度内月壤物理力学
的参数范围;基于月壤物理力学特性和月表钻进的钻进工艺分析,得出表层钻进和浅层钻进时月壤的破坏形式不同于土的掘削失
效模型,主要是回转剪切破坏;提出了土的回转剪切力学模型,推导回转切削土阻力矩公式;得出阻力矩主要与钻头直径和切削刃
宽度、月壤的容重和钻进深度等相关,并对其相关性进行了分析说明。      

白水河大桥场区黄土地基湿陷性分析

以白水河大桥施工场地黄土地层为研究对象,分析场地黄土的湿陷系数、自重失陷系数与深度的关系,湿陷量、自重湿陷量与深度的关系,研究得出场区的黄土湿陷特点:研究区地貌单元属河谷阶地区,地处阶地前缘斜坡处,发生湿陷的地层为上更新统风积黄土、古土壤及中更新统风积黄土层。湿陷性黄土主要有轻矿物、重矿物和粘土矿物组成。黄土的化学组成主要为SiO_2,其次为Al_2O_3,Fe_2O_3和CaO等,但黄土湿陷性的发生与黄土的矿物组成及化学组成关系较小。综合分析研究区黄土湿陷性影响因素,认为湿陷性主要影响因素为含水状态,应力状态等。对比分析湿陷系数,湿陷量随深度的变化规律:随着计算深度的增加,湿陷量、湿陷系数均呈先增加后减少趋势。最终判定研究区地基湿陷等级为Ⅲ级,为严重湿陷。该研究成果对工程建设中遇到的黄土湿陷的分析及其治理具有重要意义。     

LOESS IN THE LONGXI BASIN OF GANSU PROVINCE

The Nuanquangou loess section in the Longxi Basin has been examined in terms of stratigraphic investigation,. including 14C dating, paleomagnetic polarity, spore-pollen diagram, and mineral and chemical analyses. The results indicate that the section is one of the ancient loess sections with a continuous sedimentation and composed of homogeneous materials with abundant carbonate. The Brunhes / Matuyama boundary and the Jaramillo event were recorded in the section. Stratigraphically,this section can be divided into the Holocene and the Pleistocene loess. The latter includes Malan, Lishi and Wucheng loess in descending order. They were developed at about 1.2 Ma ago, whereas the Nuanquangou loess section possesses some local characteristics different from those observed in other areas.     

Snake Model for the Extraction of Loess Shoulder-line from DEMs

Shoulder lines are the most important landform demarcations for geographical analysis,soil erosion modeling and land use planning in the Loess Plateau area of China.This paper proposes an automatic,effective and accurate method of determining loess shoulder line from DEMs by integrating a hydrological D8 algorithm and a snake model.The watershed boundary line is adopted as the initial contour which evolves to identify the exact position of loess shoulder-line by the guidance of an external force of snake model from DEMs.Experiments show that the method overcomes the difficulties in both threshold selection for edge detection and the disconnecting issues in former extraction approaches.The accuracy evaluation of shoulder-line maps from the two test sites of the loess plateau area show obvious improvements in the extraction.The average contour matching distance of the new method is 12.0 m on 5 m resolution DEM,and shows improvement in the accuracy and continuity.The comparisons of accuracy evaluations of the two test sites show that the snake model method performs better in the loess plain area than in the area with high gully density.     

黄土区滑坡研究中地形因子的选取与适宜性分析

黄土高原是中国生态较为脆弱的地区,也是滑坡发育的地层之一。黄土滑坡发育是孕灾环境、致灾因子和承灾体等多种因素联合作用的结果,其中作为重要孕灾环境因素的地形因子的选取是黄土滑坡风险研究的基础。本文选取黄土滑坡灾害多发的甘谷县作为研究区,综合利用敏感性指数、确定性系数和相关系数方法进行地形因子在滑坡灾害研究中的适宜性分析,得出以下结论：基于确定性系数法、敏感性分析模型和相关系数法,最终筛选出适宜于本区域滑坡灾害评价的地形因子为：坡度、坡度变率、坡形和地表粗糙度;确定性系数法、敏感性分析模型都基于分析单一因子与滑坡之间的关系进行致灾因子选取,忽视地形因子之间的相关性。实验结果表明,研究区稳定性较差的区域与已发生滑坡灾害分布数量具有较好的对应关系,并深入分析了滑坡与地形因子分级范围的关系,发现地形因子分级范围对地质灾害风险研究具有重要的影响,是导致部分区域的差异性主要原因之一。实地调查发现,河网切割密度及人类工程活动也对研究区危险性具有重要的控制作用,是重要的地形因素。     

模糊评判法在公路黄土洞穴发育程度分区中的应用

阐述了影响黄土洞穴形成的黄土湿陷性、崩解性、地质构造、节理裂隙、微地形地貌和水文及气候条件等工程地质特性和地质因素;在公路沿线地区,公路工程质量及人类活动也是黄土洞穴形成的影响因素。洞穴发育程度分区预测和评价极具复杂性、随机性和模糊性,为此,在对各影响因素分析的基础上,借助模糊综合评判法,对黄土区公路沿线洞穴发育程度分区进行了研究。与实际情况对比分析表明,预测评价结果合理可靠,可作为黄土区已建公路洞穴灾害的防治依据。     

模拟堆载作用的黄土边坡土体变形机理试验

通过固结不排水剪试验,研究了堆载作用下不同深度、含水量和围压的原状黄土的变形和破坏特征,并从黄土的微观结构角度分析了产生这一现象的原因,结合黄土边坡特殊的工程地质条件,分析了堆载作用下黄土边坡土体的变形破坏过程。试验结果表明,不同深度、含水量和围压的原状黄土的应力应变曲线和抗剪强度具有不同的特征;特殊的工程地质条件,使黄土坡体的某些部位形成了堆载作用下不利于黄土材料强度保持的含水量和围压的组合,导致了这些部位黄土的变形破坏,进而诱发坡体的变形破坏。     

青藏高原隆升的黄土高原构造侵蚀效应

研究了青藏高原隆升与亚洲大陆强季风气候的耦合效应、黄土高原的阶段性抬升、构造变形及其构造侵蚀效应。结果表明,青藏高原的隆升引起多种黄土地质灾害。黄土高原的构造抬升导致侵蚀基准面下降,为重力侵蚀、沟谷溯源侵蚀和流水侵蚀提供了有利条件;构造变形使黄土产生构造裂隙、节理,增大了黄土的侵蚀速率,促进了黄土的坍塌和滑坡等侵蚀性地质灾害的发生;地形突变带、活动断裂带及地震活动带等稳定性条件差的黄土分布区,是黄土侵蚀性地质灾害最剧烈的地区。     

Extraction and analysis of gully head of Loess Plateau in China based on digital elevation model

In China′s Loess Plateau area, gully head is the most active zone of a drainage system in gully areas. The differentiation of loess gully head follows geospatial patterns and reflects the process of the loess landform development and evolution of its drainage system to some extent. In this study, the geomorphic meaning, basic characteristics, morphological structure and the basic types of loess gully heads were systematically analysed. Then, the loess gully head′s conceptual model was established, and an extraction method based on Digital Elevation Model(DEM) for loess gully head features and elements was proposed. Through analysing the achieved statistics of loess gully head features, loess gully heads have apparently similar and different characteristics depending on the different loess landforms where they are found. The loess head characteristics reflect their growth period and evolution tendency to a certain degree, and they indirectly represent evolutionary mechanisms. In addition, the loess gully developmental stages and the evolutionary processes can be deduced by using loess gully head characteristics. This study is of great significance for development and improvement of the theoretical system for describing loess gully landforms.     

黄土地貌类型的坡谱自动识别分析

地貌形态特征识别与分类,对生态环境、水文研究及地质构造分析等地学研究具有重要意义,已成为现代地貌学的一个研究热点。传统的统计模式识别方法精度较低,难以解决线性不可分的模式分类问题。人工方法虽然识别精度高,但因各人认知偏差导致的识别误差难以控制。人工神经网络作为一种动态信息处理系统,能有效解决线性不可分的地貌类型识别问题。坡谱是利用微观地形定量指标来反映宏观地形特征的有效方法,在地貌学研究中正受到广泛的关注。本文以陕北黄土高原8个不同地貌类型区的数字高程模型（DEM）为实验数据,以流域为分析单元,提取坡谱及其特征指标作为描述地形特征的定量因子,并通过BP神经网络的构建与学习,进行黄土地貌类型自动识别。实验结果表明,在8种地貌类型的样本数据中,第1次实验正确识别率平均值达70%;第2次和第3次实验中,去除相似度较高的峁状丘陵沟壑或峁梁状丘陵沟壑任一种地貌类型后,正确识别率平均提升为80%和85%。经Kappa系数验证,该方法能以DEM数据有效识别不同类型的黄土地貌。     

基于随机森林的黄土地貌分类研究

地貌分类在指导人类建设活动的规模与布局中有着重要的意义。然而,传统的基于数字高程模型(DEM)的地貌分类方法使用的地形因子和考虑到的地貌特征往往比较单一。本文提出了一种基于流域单元的地貌分类方法,该方法考虑了流域单元的多方面特征,包括基本地形因子统计量、地形特征点线统计量、小流域特征和纹理特征。本研究首先基于DEM进行水文分析将研究区域划分成不同的小流域。然后利用数字地形分析提取29个不同方面的特征来表征流域的形态,并基于随机森林(RF)算法进行了特征选择和参数标定。RF是一种基于决策树算法的集成分类器,能有效地处理高维数据,分类精度高。最后选择训练集小流域对RF分类器进行训练,使用训练完成的分类器对整个研究区域的地貌进行分类,研究地貌分异的规律。该实验在我国陕北黄土高原典型黄土地貌区域的地貌分类中取得了较好的结果,结果表明不同的地貌之间存在明显的区域界线,特定的地貌类型在空间上表现出明显的聚集性。通过人工判读进行验证的分类精度达到了85%,Kappa系数为0.83。