考虑非饱和特性的黄土湿陷性与微观结构分析

利用扫描电子显微镜测试技术对3个场地16个土样的微观结构进行观测,并使用图像处理软件对微观图像进行处理、对土样孔隙的几何特征参数和分维数进行了提取,土样孔隙分布分维数为1.816~1.936。利用分形几何学原理建立非饱和土的孔隙分布函数,对天然湿度下黄土中水分分布进行分析,运用回归分析的方法对孔隙的分维数、非饱和孔隙孔隙率和湿陷性的关系进行了分析。结果表明：孔隙分维数越大,孔隙结构越复杂;天然湿度下处于非饱和状态的黄土孔隙孔径均大于40μm,黄土的湿陷系数随着孔隙分维数、非饱和孔隙孔隙率的增大而增大,非饱和孔隙是造成黄土湿陷的主要原因。     

非饱和黄土动力液化研究 ——以党家岔滑坡为例

黄土具有极强的水敏性和动力易损性,黄土地区多次强震都引起过液化、滑坡等地质灾害,造成了严重的人员伤亡和财产损失,因此振动作用下高含水率黄土的液化问题不容忽视.在大量已有研究的基础上,以宁夏党家岔滑坡为例,研究振动作用下高含水率黄土的液化问题.现场调查发现高含水率滑带土并未达到完全饱和状态(饱和度达95％左右),在新鲜的...     

基于Matlab和IPP的黄土孔隙微观结构研究

黄土的孔隙结构是区别于其他土类的重要特点之一,黄土的湿陷、震陷等宏观力学表现与其孔隙结构密切相关。本文开发了利用Matlab和IPP(Image-Pro Plus)软件相结合的方法对黄土微结构图像进行处理,提出了一种基于灰度计算土的三维孔隙率方法,并对青海西宁、甘肃永登、甘肃兰州、宁夏西吉和山西芮城五处场地的原状黄土微观结构进行了定性与定量分析。结果表明:不同地区的Q3黄土微结构往往与地域、深度以及气候条件密切相关。在定性方面,六盘山附近及以东的地区降雨量较为丰富,颗粒以集粒和凝块为主;而六盘山以西的地区气候较为干旱,颗粒之间接触面较小,易形成架空孔隙。在定量方面,在空间上自西北向东南,黄土大孔隙含量增加;在深度上自上至下,黄土颗粒相互靠拢,粒间距离减小,大孔隙含量减小;随着深度的增加,地应力逐渐增大,黄土颗粒和孔隙受到挤压发生转动和变形,中孔隙和大孔隙的椭圆率变小,其中大孔隙变化显著;土体发生重塑,孔隙排列变得有序,孔隙大小以及孔隙面积在各个区域分布相对均匀,分维数和概率熵减小,玫瑰图曲线变得圆滑。     

高密度电法在黄土滑坡结构探测与三维建模中的应用

黄土高原滑坡灾害频发,严重影响着当地人民的生命财产安全．分析滑坡体稳定性,预防及治理滑坡灾害需要查明滑坡形态特征．近年来,高密度电法作为常规的物探方法来确定滑坡的地质结构和水文条件,已经成为滑坡现场探测的一种便捷技术．本文以宝鸡市中岩山滑坡为例,运用高密度电法探测不同深度地层的电阻率值,通过钻探将电阻率与含水率建立关系,结合反演得到的高密度电法剖面与钻孔岩性资料及地质调查资料,弥补了单纯依靠钻孔信息来确定地层结构及滑移面形态的不足,查明了中岩山滑坡的黄土 泥岩地层结构、黄土厚度、富水区分布、滑移面空间特征,构建了详细准确的三维地质模型．实践证明,电阻率能够很好地反应研究区的地质结构与水文特征．从而为滑坡形成机制分析提供依据,同时也给其他类似区域地质调查中的滑坡稳定性评价及预测预报工作提供技术参考．     

基于三轴试验压实黄土微观结构变化机制研究

采用电镜扫描仪（SEM）对三轴剪切前后压实黄土样在水平面和竖直面进行微观结构观察,从剪切前后孔隙排列、孔隙形态、孔隙尺度变化特征3方面分析宏观强度试验的微观本质。试验结果表明：剪切前后概率嫡均在1附近,不同围压下剪切后土颗粒间孔隙排列无序,对宏观强度影响很小。不同围压下剪切后土样的平均形状系数和周长面积分维值均呈下降趋势,孔隙形态的变化对压实黄土强度不同的贡献较大,且土颗粒的团粒化程度与土样强度正相关;孔隙比的变化趋势与压实黄土强度的变化趋势相反,孔隙尺度的变化是压实黄土强度变化的控制因素。因此剪切前后微观结构的变化能较好地解释宏观试验现象。     

基于三轴试验压实黄土微观结构变化机制研究

采用电镜扫描仪（SEM）对三轴剪切前后压实黄土样在水平面和竖直面进行微观结构观察,从剪切前后孔隙排列、孔隙形态、孔隙尺度变化特征3方面分析宏观强度试验的微观本质。试验结果表明：剪切前后概率嫡均在1附近,不同围压下剪切后土颗粒间孔隙排列无序,对宏观强度影响很小。不同围压下剪切后土样的平均形状系数和周长面积分维值均呈下降趋势,孔隙形态的变化对压实黄土强度不同的贡献较大,且土颗粒的团粒化程度与土样强度正相关;孔隙比的变化趋势与压实黄土强度的变化趋势相反,孔隙尺度的变化是压实黄土强度变化的控制因素。因此剪切前后微观结构的变化能较好地解释宏观试验现象。     

考虑非饱和土与结构特征的黄土湿陷性讨论

首先从黄土的结构特征认识出发探讨了黄土湿陷性的内在因素;其次通过试验数据分析找出对黄土湿陷性影响最大的因素,并进而研究了黄土湿陷发生的作用机制。由此从内因和外因两方面较好地阐述了黄土湿陷性的实质及其发生机制。     

黄土微观参数指标与阻尼比关联度研究

对岷县地震台、庆阳黄土塬2~12m深度土层的粉土、粉质黏土样品,利用室内动三轴试验和扫描电镜试验,测定阻尼比和微观结构特征,研究了粉土、粉质黏土的阻尼比随深度的变化及应力应变关系,采用灰色关联度方法,分析了黄土竖向（沉积方向）和横向（垂直于沉积方向）的微观结构参数对阻尼比影响的主次关系及其权重。研究结果表明:小应变下,粉土和粉质黏土阻尼比随着深度的增加而减小;粉土和粉质黏土的微观参数与阻尼比有一定的关联性,粉土竖向的微观参数对阻尼比的影响较为敏感;粉质黏土横向的微观参数对阻尼比的影响更加敏感;影响权重方面,粉质黏土的平均形状系数影响权重最大,对阻尼比的影响最大;粉土的平均形状系数、分形维数和概率熵影响权重最大,对阻尼比影响最敏感。平均面积无论在关联度还是影响权重方面对阻尼比影响最小,该结论粉土与粉质黏土保持一致。     

中国西北黄土地区地震滑坡基本特征

针对西北黄土地区地震滑坡灾害严重的现象,对1654年天水南8．0级、1718年通渭7．5级、1920年海原8.5级和1927年古浪8．0级地震诱发的147个典型黄土地震滑坡进行了研究,分析了黄土地震滑坡的主要类型和基本特征,为黄土地区地震滑坡灾害的预防提供了科学依据。     

地震作用下陈庄黄土-泥岩接触面滑坡失稳机理及稳定性研究

以甘肃礼县陈庄黄土-泥岩接触面滑坡为研究对象,在对该滑坡的地震地质环境、基本特征等调查的基础上,运用数值分析对陈庄黄土-泥岩接触面滑坡在各人工计算场地基岩地震动时程作用下的失稳机理及稳定性进行动态模拟研究。结果表明,陈庄滑坡在地震诱发下变形破坏模式为受拉和受剪的复合破坏模式。失稳机理过程可概括为：地震作用→底部岩体受张拉→潜在滑面主滑段上部剪应力增大→剪应变集中带出现→剪应变集中带延伸扩展贯通→滑坡失稳;滑坡稳定性方面,随着输入地震动的增大,陈庄黄土-泥岩接触面滑坡稳定性降低,其中在50年超越概率2%的基岩地震动时程作用下滑坡处于不稳定状态。     

地震诱发黄土滑坡的滑距估测

认为用坡体波动振荡效应来解释地震滑坡的形成是合理的,地震动使坡体波动振荡产生的启程剧发速度会直接影响到滑后行程速度和整个滑动土体的滑移距离。最大滑距可分为地震时坡体波动振荡产生的位移和地震波动停止后滑坡的滑移距离两部分,先采用Newmark有限滑动位移分析模型计算前者的永久地震位移,再进一步计算后者。经海原地震滑坡实例计算,文中地震滑坡滑距计算公式实用有效。     

Investigating landslide‐related cracks along the edge of two loess platforms in northwest China

Cracks are widely developed along the edge of loess platforms in northwest China. Field surveys reveal that these cracks can be grouped into shallow and deeply penetrating ones. The former occur at a small distance from the platform edge, normally penetrate into the top unsaturated loess with the penetration depth being controlled by the joints in loess. The latter penetrate deeper into the saturated loess farther away from the platform edge. These cracks control the inflow and drainage of irrigation water. The shallow penetrating crack can fail as a slide or fall with a volume of up to hundreds of cubic meters. The deeply penetrating crack can fail as a flow‐like landslide with a volume of thousands of cubic meters or more. A full‐scale field test simulating irrigation on the platform surface was conducted. The two types of crack can be interconnected so that the water applied in the test finally flowed into the deep crack and was discharged from the platform. Analysis of soil stress states and the results of field test show that the deeply‐penetrating cracks could have both positive as well as negative effects on slope stability. On the one hand, water can flow more freely in the cracks, and the loess could be saturated and trigger a landslide. On the other hand, the water can drain more easily along the crack and slope stability could be enhanced as the groundwater level is suppressed. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄土湿载结构性模型在黄土边坡动力稳定性分析的应用

土的结构性是土颗粒空间排列和粒间粘结综合作用所表现出来的力学效应。在地震荷载作用过程中,天然土边坡的结构性参数主要体现应力和变形的共同作用,反映地震荷载作用过程中应力和变形的协调关系及结构性土的结构损伤过程(即抗剪强度参数的变化规律)。首先通过分析认为用结构性参数来定量判断地震荷载作用过程中黄土边坡的稳定性更具合理性,其物理意义更明确;其次通过分析黄土地区某一天然边坡在Ⅸ度地震烈度作用下的黄土边坡动力稳定性,验证结构性参数作为边坡稳定性分析判据的可行性,且这一方法能定量地确定边坡滑动面的位置及所对应的安全结构性参数。     

黄土液化微细观特性试验研究

黄土液化演化过程的微观机理分析是液化防御的科学问题之一。通过微细观及动力学试验探索黄土液化的本质和影响因素。首先用CT细观扫描实验探索黄土渗透液化的细观变化,研究表明土体液面上升的根本原因是弱碱性盐类胶结物的吸水作用导致土样含水面整体上升;试样达到高饱和度,大孔隙周围颗粒间胶结物质破坏后有效应力为零,土层液化。粉土的孔隙尺寸和特殊的胶结物质导致高饱和度。土样微观结构的差异也会影响土的液面上升和破坏强度。针对低黏性粉土、粉质砂土及粉质黏土的三类黄土液化实验分析表明,低黏性粉土动荷加载时间更短,更易于液化,即低粘性粉土液化最为严重,粉质砂土为中等液化,粉质黏土相比其他黄土类别不易液化。电镜扫描土样微观结构参数分析表明,土颗粒周围胶结物质的化学元素比值(Ca/Fe),以及土颗粒粒径分布和孔隙尺寸(孔隙与颗粒比)均影响液化等级,可初步判断液化的强弱。     

Study on the Microstructure of Loess in Meizoseismal Zone

INTRODUCTIONAn earthquake with magnitude of5.8struck Qishan Townin Yongdeng County,Lanzhou,at06:44,July22,1995.The region affected by the earthquake is located in the loess hills with sparsevegetation cover.The region also lags behind economically.The meizoseismal intensity reachedⅧ.For its shallowsource,the earthquake caused relatively heavy damage,though it was a moderateevent.Ground cracks with a widthlargerthan10cmare a commonsight onthe hills aroundthe town,some looks as if they …     

基于SHALSTAB模型与面向对象遥感影像分析的地震滑坡信息快速检测

滑坡是最为常见的地震次生灾害之一,对其进行有效监测一直都是业界研究的热点。基于此,提出了一种高分遥感影像地震滑坡信息快速检测方法,该方法将SHALSTAB模型与面向对象影像分析相结合,首先对遥感影像进行多尺度分割,并根据稳定性模型赋权,然后根据深度学习机制对滑坡对象进行检测,最后对检测结果进行过滤,并将该方法应用于2013年芦山地震滑坡检测,与目视解译结果进行对比。结果表明:该方法能快速检测高分遥感影像上滑坡,滑坡检测正确率达85%以上。     

黄土斜坡震害面波勘探调查及其动力稳定性分析——以甘肃岷县、漳县M_s6.6地震为例

2013年7月22日,甘肃省定西市岷县、漳县交界处发生6.6级地震,地震诱发了约600余处地质灾害(隐患点),其中规模最大的是岷县梅川镇永光村四社西的两个相邻滑坡。本文对永光村西侧滑坡进行了多种手段的现场勘测,特别是在坡顶及坡底开展了高密度面波勘探,分析了该黄土滑坡成因及滑坡附近的地形、地层等因素。采用动力有限元法和强度折减法结合的方法分析该滑坡在地震荷载作用下的动力响应、滑坡动力稳定性的影响因素以及地震荷载与滑坡失稳状态之间的关系。结果表明,由于地震前的强降雨导致表层黄土的抗剪强度降低,在地震荷载作用下黄土层之间存在拉应力效应并导致崩塌滑动。     

制样方法对非饱和压实黄土强度变化影响的试验研究

为研究不同制样方法对非饱和压实黄土抗剪强度指标的影响规律,进行不同干密度压实土在预湿及加湿两种制样方法下的剪切试验研究。结果表明:预湿制样试验中,存在一个临界含水率影响着试验黄土的黏聚力、摩擦角,当试样的含水率低于临界含水率时,抗剪强度随含水率增加而提高,而当含水率高于临界含水率时,抗剪强度随含水率的增加而降低;抗剪强度指标总体随试样干密度的增大而增大。加湿制样试验中,随着试样含水率的增加,黏聚力连续降低,摩擦角随含水率的增加先提高后降低,对比预湿试样而言,含水率对摩擦角的折减程度降低。可以看出制样方法对非饱和压实黄土黏聚力的影响特征比较突出,当含水率低于临界含水率时加湿试样的黏聚力比预湿试样大,而当含水率高于临界含水率时预湿试样的黏聚力较高,认为加湿试样存在类似"木桶效应",而预湿试样则与试样整体水平有关。研究结果对于进一步加深非饱和黄土抗剪强度指标的适用性研究具有一定参考价值。