关中地区饱和黄土工程地质特性

关中地区广泛分布着黄土地层,当地下水埋深较浅时,湿陷性黄土往往由于地下水的作用,常呈饱和状态的非湿陷性黄土,简称饱和黄土. 当该土层若作建筑物地基(持力层或下卧层)被利用时,就必须掌握其基本性质和工程特性. 根据关中地区部分饱和黄土资料,分析和论证了关中地区饱和黄土的基本物理力学性质和工程特性,目的为了正确合理地利用饱和黄土地基取得效益.     

莱州湾滨海地区饱和液化砂土特征及液化评价

通过对区内257个钻孔(工程地质孔及第四纪地质孔)资料分析,划分了莱州湾滨海地区地貌单元,阐述了全新世砂体特征;利用三角洲平原区砂性土层非饱和砂土和饱和砂土静探数据和标贯数据的对比分析,采用数理统计方法,建立了非饱和砂土对饱和砂土的静探锥尖阻力与锥尖阻力、标贯击数与标贯击数的相关关系式,研究了地下水对静探锥尖阻力和标贯击数的影响;依据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),采用标准贯入和静力触探综合判别法,对全新世砂体进行现状条件下和未来地下水限采条件下砂土液化判别;并针对液化区不同液化条件提出相应砂土液化防御措施。     

黑方台地区马兰黄土渗透特性及结构损伤试验研究

持续引水灌溉改变了马兰黄土的结构,降低了土体的抗剪强度,导致黑方台地区黄土滑坡频繁发生,严重影响着当地居民生命和财产安全。为了明析马兰黄土的渗透过程,取黑方台马兰黄土为研究对象,分别开展核磁共振(NMR)试验及扫描电镜(SEM)试验,以解释此类黄土在不同初始含水率及不同干密度下的渗透特性及结构损伤微观特征。研究结果表明：入渗速率与土体初始含水率呈负相关关系,土体初始含水率越高,其充水微小孔隙增加速率越慢,充水中大孔隙增加速率越快;入渗速率与土体干密度呈负相关关系,且会率先形成高含水率区域,土体干密度越大,其充水微小孔隙增加越慢,充水中大孔隙增加越快。入渗前后对比发现,试样初始含水率越高,微小孔隙增加比例越小,颗粒间接触方式变化越不明显;干密度越大的试样不同孔隙体积基本按等量变化,接触面积明显减少,形成更多的架空孔隙,连通性较好,具有较好的储水能力。入渗后试样原本的致密结构丧失,颗粒破碎严重,部分细长状颗粒向似椭圆状颗粒演化,颗粒间接触方式变为点边接触,粒间胶结作用遭受损伤破坏,甚至部分团粒中颗粒分离、脱落,使得土体强度丧失,最终导致滑坡发生。研究结果可为黄土滑坡的防治提供依据。     

原状及重塑黄土双轴试验微观力学特征离散元模拟

黄土作为一种特殊的颗粒材料,微观上颗粒组成的结构决定了其力学特性。原状及重塑黄土因结构的差异而具有不同的力学特性。针对黄土结构性如何影响其力学特征这一基本问题,开展基于电镜扫描获取细观颗粒信息,同时考虑颗粒形状、颗粒破碎可能性进行建模的离散单元法进行原状黄土和饱和重塑土在恒定应变速率双轴试验下的宏观力学和细观力学性能研究。研究结果显示:试样微观结构的差异对变形破坏过程产生显著影响。当轴向应力较低时原状黄土及重塑黄土力链多分布于大型骨架颗粒附近,随着轴向应力增加,原状黄土力链形成网状图案但仍具备主要传导区域,重塑黄土无明显主要传导区,呈现均匀网状。原状土及重塑土骨架颗粒簇周围多形成张拉裂隙,剪切裂隙多数形成于骨架颗粒簇内部,又以颗粒簇相互挤压接触时最为明显。使用该建模方法,可以有效反映原状及重塑黄土由于内部结构组成差异导致相同应力条件下产生的不同内部应力状态。基于以上研究结论,给出了黄土结构性对宏观强度影响的微观解释。研究成果可为黄土地区地质灾害防治提供一定依据。使用该建模方法,可以有效反映原状及重塑黄土由于内部结构组成差异导致相同应力条件下产生的不同内部应力状态。基于以上研究结论,给出了黄土结构性对宏观强度影响的微观解释。      

甘肃黑方台陈家８＃静态液化型黄土滑坡变形特征及成因机理

甘肃黑方台为灌溉诱发的静态液化型黄土滑坡发育地区,这类滑坡变形破坏具有明显的突发性,２０１５年黑方台东北侧的陈家８＃ 滑坡发生了３次滑动,在前方沟谷内形成了４．４×１０４ ｍ３ 黄土堆积体。通过野外调查和位移监测,获得了陈家８＃ 静态液化型黄土滑坡的完整变形曲线,其滑坡变形过程可分为前期稳定、匀速变形和加速变形３个阶段,位移具有明显的突发 性,滑前坡体底部饱水黄土的静态液化是诱发滑坡连续发生的原因,而滑坡弧形凹槽产生的汇水作用 是 使３次滑动呈渐进后退式的重要因素。有效的地表变形监测和宏观上地下水渗出规律的识别是预警这类滑坡的重要手段。      

陆地惯性重力测量静态试验研究

利用高精度捷联式惯性测量设备开展测定重力场的初步静态试验,并对静态惯性重力测量影响因素作初步探讨。静态测试表明,基于试验采用IMU内置的石英挠性加速度计,在稳定的观测环境下通过30 s的滑动平均滤波可以消除高频噪声,得到标准差约为1.5 mGal的重力观测值,但仪器自身的不稳定性和环境变化引起的漂移会使重力观测值呈线性增大的趋势。针对该变化,通过回归分析进行拟合,并结合初始重力已知点上观测得到的初始偏移量,在车载试验中对零速修正点上的静态重力测量误差进行补偿,使大多数点上的重力观测精度由12~20 mGal提升至优于2 mGal。     

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。     

冲击作用下饱和土性状的试验研究

在三轴条件下,对饱和土(砂土和黏土)进行排水与不排水条件下的冲击试验及冲击后再固结试验,对比研究了不同渗透性土在不同排水条件下的冲击动力响应和冲击后再固结性状.结果表明:饱和黏土不排水冲击时的孔隙水压力随冲击击数增加而升高并逐渐稳定,排水冲击时的孔隙水压力则是先达到峰值然后有所下降;砂土不排水冲击时的冲击能量对孔隙水压力影响最明显;饱和砂土不排水冲击时的轴向应变与冲击击数呈近似线性关系,饱和黏土冲击及饱和砂土排水冲击则呈近二次曲线关系;饱和砂土不排水冲击后再固结阶段的孔隙水压力立即消散为0,同时体变迅速增大到一定值;饱和黏土在冲击后再固结阶段的孔隙水压力在一定时间内逐渐消散完毕,同时体变逐渐增大;饱和黏土排水冲击时,冲击阶段产生的体变占冲击引起总体变的39%~49%,冲击后再固结阶段产生的体变占51%~61%;砂土和黏土的总体变均表现为排水冲击明显大于不排水冲击,改善冲击时的排水条件有利于提高加固效果.     

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°.     

邵阳地区不同压实度的膨胀土抗剪强度特性研究

膨胀土路基的稳定性与其抗剪强度密切相关,通过直剪试验研究不同压实度膨胀土抗剪强度变化规律。试验结果表明,膨胀土粘聚力和内摩擦角均随压实度的增加而增加,近似线性变化。正应力和压实度与抗剪强度成正相关。对于相同的压实度,在正应力较小时表现为应变软化,正应力较大时表现为应变硬化。在确定抗剪强度设计值时,建议对于软化型曲线,其抗剪强度可取残余强度作为设计强度;对于硬化型曲线,可取曲线曲率明显变化点或剪切位移为1.0~1.5 mm对应的剪应力作为膨胀土抗剪强度设计值。     

WRF模式中不同积云对流参数方案在四川地区试验研究

首先对WRF模式和积云对流参数化方案进行简要介绍,并采用该模式中六种不同积云对流参数方案对四川地区降水个例进行数值模拟,分析模拟结果并分析出针对四川复杂地区降水模拟效果最好的积云对流参数方案,旨在为WRF模式在四川地区的应用提供一定的参考价值。结果表明,从总体预报效果上来说,BMJ方案较好,其次是TS方案和KF方案。BMJ方案在模拟天气过程中对降水落区和降水强度的预报最接近实况,且从平均雨水混合比和平均云水混合比分析来看,该方案的数值模拟与降水场配合得当。另KF、BMJ、GD、SAS、G-3D和TS这六种积云对流参数方案均能够基本模拟出降水的范围但比实际降水范围大,其中降水强度上KF方案模拟较实况强。     

鲁西地区不同岩性地层热响应试验结果浅析

为研究地埋管换热器在不同岩性地层的换热情况,在鲁西黄河冲洪积平原、山前冲洪积平原和低山丘陵区进行了以粉土、粉质粘土、细砂,粘土、粉质粘土、中粗砂,灰岩和花岗岩为研究对象的热响应试验,初步试验结果表明:每延米换热量(W/m)和平均热导率(W/m·k)花岗岩灰岩粉质粘土、中粗砂粉土、粉细砂。在岩溶地下水富水性强,径流速度快的地段灰岩平均热导率花岗岩。此项研究结果可为不同岩性地层浅层地温能开发利用工程地埋管换热器类型的选择,浅层地温能评价和开发利用提供基础数据。     

不同冷却方式下高温花岗岩巴西劈裂及声发射特性试验研究

干热岩地热开发中的钻井、储层压裂及热交换等环节均涉及高温岩石冷却的问题,为揭示其中岩石损伤演化规律,基于巴西劈裂试验和声发射技术,研究了不同高温及冷却方式对花岗岩抗拉性质的影响。结果表明:①25~600℃下花岗岩抗拉强度随温度升高而下降,遇水冷却使抗拉强度进-步下降并使其开始大幅下降的温度阈值提前到200,500℃后抗拉强度对遇水冷却更敏感。②荷载达到峰值,声发射累计振铃计数突增,岩样内形成断裂区;受遇水冷却影响,岩样的振铃计数峰值和能量峰值有所下降,间接反映岩石内裂纹更发育,200~300℃时降幅均较大,300℃时和500℃后花岗岩对热处理方式较敏感。③花岗岩破裂面随温度升高由平整向粗糙曲折变化,由脆性向延性转变,遇水冷却促进岩石破裂并促使脆性向延性转变的温度区间提前。研究结果为地热开采中高温岩石的稳定性评价提供理论参考。      

河南省北部地区的地震波走时特性研究

以河南省北部地区地震波走时特征为研究对象,选取河南台网及邻省部分台站的地震观测资料,运用线性拟合的方法计算得出地壳速度模型。检验结果表明,利用该速度模型计算发震时刻、制作理论走时曲线的精度,比河南省台网使用的华南走时表速度模型有明显提高。     

不同结构网囊特性的初步研究

为了测定不同拖网网囊结构对网囊的几何形状、同目张开、网目形状和拖网阻力的影响,设计和制作了4种网囊,一种是传统的菱形同目（DM）网囊,另三种是新型网囊：方形同目（SM）网囊,菱、方形网目混合二片式（DSM2）网囊和菱、方形同目混合四片式（DSM4）网囊。于1996年9月11～12日在中山大学试验水槽进行了同模试验,结果表明：1）各网囊阻力相差不大,且随拖速和渔获的增加而增大。2）新型网囊的几何形状和同目的张开及其形状均优于传统菱形网目网囊。3）空网时,各种网囊均呈圆筒状。当网囊中有了渔获后,传统菱形同目网囊的端部变为球状,除了球状部分的网目有较大张开外,其余同目张开很小,网囊使用直径也小,而新型网囊始终保持筒状,且网目充分张开,网囊使用直径也大。4）新型例翼的几何形状及使用直径和网目的张开及形状几乎不受拖速大小、有无渔获和渔获多少的影响。     

不同结构网囊特性的初步研究

为了测定不同施网网囊结构对网囊的几何形状、网目张开、网目形状和拖网阻力的影响,设计和制作了４种网囊,一种是传统的菱形网目（ＤＭ）网囊,另三种是新型网囊：方形网目（ＳＭ）网囊,菱、方、形网目混合二片式（ＤＳＭ２）网囊和菱方形网混合四惩式（ＤＳＭ４）网囊。于１９９６年９月１１－１２日有中山大学试验水槽进行了网模试验,结果表明,（１）各网囊阻力相差不大,且随拖速和渔获的增加而增大。２）新型网囊的几何形状     

秭归地区陆源碎屑岩导热系数试验研究

岩土体的导热系数是重要的物理参数,在岩土工程中有着广泛应用。秭归地区的黄陵背斜西翼是我国南方著名的标准地层剖面,以秭归地区黄陵背斜西翼岩层陆源碎屑岩为研究对象开展导热系数试验研究,可为我国南方地区开展地热能开发、隧道工程及矿产开采等科研工作提供重要的参考依据。探究了各岩层岩石导热系数与岩石颗粒组分、胶结物之间的变化规律及差异性。试 验 结 果 表 明,黄陵背斜西翼陆源碎屑岩导热系数差异较大,在０．７２～４．４７ Ｗ／（ｍ·Ｋ）之间,且导热系数大小为石英砂岩＞粉 砂 岩＞泥 岩。陆源碎屑岩导热系数受岩石岩性、颗粒组分、粒径、胶结类型及含水状态的影响较大。      

砂土与混凝土顶管界面摩擦特性试验研究

为了揭示不同工况下混凝土顶管-砂土接触面剪切摩擦特性,确定管土、管浆摩擦系数,为顶管施工参数的选取及顶进力的计算提供指导与参考。采用直剪试验研究了5种砂土在不同法向压力、不同剪切速率及不同润滑状态下与混凝土管接触面的摩擦特性。试验结果表明:随着砂土颗粒粒径的增加,砂土与混凝土接触面剪切应力稳定值降低。随着法向应力的增加,砂土界面剪切应力达到峰值或稳定值时的剪切位移增加,同时界面剪切应力-剪切位移曲线的应变软化特性逐渐减弱,应变硬化趋势逐渐增强。无润滑条件下,随着法向应力的增加,剪切应力稳定值增量基本保持稳定或略有降低,泥浆润滑条件下,剪切应力稳定值增量增大;在较低法向压力下剪切速率对砂土剪切应力的影响较小;泥浆润滑条件下,砂土与混凝土接触面剪切应力可降低70%~80%,随着法向应力的增加,润滑效果降低。      

临潭-宕昌断裂及附近地区静态库仑应力变化及地震活动性研究

基于Okada的弹性半空间模型,分别计算岷县MS6.6、MS5.2地震和岷县-卓尼MS5.0地震对后续地震的静态库仑应力变化,分析应力扰动对后续地震的影响。结果显示：1）研究区内3次中强地震的共同作用促进了后续地震的发生,后续地震绝大部分位于应力增加区内;2）临潭-宕昌区域背景地震活动性较强,尤其是宕昌及周边地区,地震活动呈条带状展布,与临潭-宕昌断裂走向垂直,研究区整体地震活动性变化以宕昌地区为中心向外呈辐射状减弱;3）岷县段、西段和中段处于应力累积阶段,未来发生强震的可能性较小,宕昌段未来一段时间内地震活动性高于区域背景地震活动性,值得高度关注。