黄土高填方坡体加载过程变形-力学响应特征研究

大型工程项目在我国黄土丘陵地区的开展日益增多,为了在有限的空间得到足够的可利用面积,通常需要挖山填沟造地形成了大量高度超过40m的高填方边坡。高填方边坡地质条件复杂,填料物理力学性质差异大,施工困难。高填方边坡的变形与稳定问题突出。高填方边坡工程已成为黄土地区最具危险性的人类工程活动之一,其严重影响黄土地区的经济建设和城市化进程。本文以国内某高填方边坡为研究对象,结合野外调查和勘察资料,结合研究区的地质概况建立高填方边坡加载过程的概化模型;通过研究区高填方边坡回填加载支挡结构变形与监测分析;借助数值分析高填方坡体加载过程力学-变形响应特征,对研究黄土高填方边坡抗滑桩、桩间板支挡结构变形和锚索的受力分析具有重要的理论和工程实践意义。     

基于IBIS-L的某黄土高填方边坡支护结构变形特征

直立式填方支护在建筑、机场、公路、铁路、矿山等大型基础设施建设项目中的作用不可或缺,但黄土地区边坡支护结构易出现桩基沉降、桩体弯曲、桩板墙开裂的现象。为进一步定量分析其变形特征,采用地形微变监测仪（IBIS-L）进行全天候不间断监测,通过对采集的点面数据进行研究,结果表明：1）支护结构变形总体上具有明显的区域性差异,近15 d的最大变形量为26.6 mm;2）对象监测点位移呈间隔24 h"波浪形"增长规律,且无收敛趋势,极可能导致边坡整体失稳;3）结合温度监测,以监测点Pix8为例,理论计算结果与监测数据相吻合,揭示了s-t曲线呈"波浪形"增长的原因,得出大体积混凝土在大气温度场条件下的变形具有"滞后效应"的响应特征。     

黄土边坡降雨冲刷模型试验研究

西部黄土地区高边坡多采用骨架结构进行防护,但其服役期间容易产生土体侵蚀破坏,造成防护效力的局部丧失,严重者甚至可诱发垮塌灾害。通过开展人工模拟降雨冲蚀模型试验,对比分析了裸坡和骨架边坡的坡面冲蚀过程、含沙量、径流量及累计冲蚀量,探讨了骨架结构的防护效果,厘清了骨架关键部位处的坡面冲蚀规律,揭示了强降雨诱发骨架防护边坡侵蚀破坏机制。试验结果表明：骨架结构具有一定防护效力,但其框格边缘土体容易侵蚀破坏;随着降雨时间增长,裸坡和骨架边坡的含沙量、径流量及累计冲蚀量均逐渐增加。相比于裸坡,冲蚀60 min时骨架边坡的含沙量降低25%(坡比1 ︰ 1.5),21.4%(坡比1 ︰ 1.75),径流量降低33.6%(坡比1 ︰ 1.5),31.4%(坡比1 ︰ 1.75),累计冲蚀量降低43.6%(坡比1 ︰ 1.5),40.0%(坡比1 ︰ 1.75);骨架关键部位,尤其是尖角边缘土体所承受的雨水冲刷作用较强,其冲蚀演化历程归纳为：溅蚀-片蚀-细沟侵蚀-切沟侵蚀(初次冲蚀),或溅蚀-片蚀-切沟侵蚀(再次冲蚀);骨架结构可限制土颗粒运移、削弱径流冲蚀,起到截流、挡水及分流作用,但也会在骨架关键部位处产生较为明显的边缘汇流现象,容易使得骨架支撑土体的侵蚀破坏,造成骨架结构的局部悬空。研究成果可为黄土地区路堤边坡拱形骨架防护的优化设计与现场施工提供参考。     

基于黄土变形时效试验的高填方工后沉降研究

以填土厚约80 m的吕梁机场黄土高填方试验段为研究对象,开展不同性状黄土的室内变形时效性试验,并建立了反映其变形时效性的修正Burgers模型（M-B模型）,将其引入到有限差分法软件FLAC3D中,开展了填土在不同压实度、含水率控制标准和不同地基处理方案下高填方的工后沉降规律敏感性分析。基于原位监测结果进行数值反演和预测分析,进一步探究室内试验得到的变形时效性参数与高填方概化层参数之间的差异。结果表明：深厚黄土地基上的高填方工程,其原地基的处理是控制工后总沉降的首要因素,在设计填料的压实度时,其含水率的控制也是影响工后沉降的重要因素;经反演分析得到,概化层变形参数比室内大1～4倍,预测得到深厚黄土地基上的高填方沉降稳定的时间需3～4 a,建议竣工后1.5～2.0 a开展基础设施建设。     

黄土十字交叉隧道开挖下支护结构变形特性研究

本文通过三轴试验分析了不同含水率下的重塑黄土的应力-应变特征,采用模型试验针对黄土交叉隧道研究了开挖过程中支护结构应变变化特征和开挖影响范围.研究得到,隧道的支护结构变形与掌子面位置有关,掌子面到达监测断面前1.5D(D为洞径)左右时,钢拱架发生变形,超过监测断面1.5D后变形基本稳定,说明黄土开挖的水平影响范围大致为...     

基于小波变换方法的济南市区泉水影响因素研究

济南市区泉水的喷涌主要受大气降水和地下水开采等因素的影响,为查明降水量和地下水开采对济南市区泉水的影响,选取济南市区、济南西郊和济南东郊的水源地十年开采量数据,以及同期市区泉水位动态观测数据和降水量数据,采用交叉小波变换、小波相干谱和多元小波相干谱的方法进行分析。结果表明：①市区泉水位与降水量、地下水开采量均存在约1 a的频域周期,市区泉水位滞后于降水量133.22 d,市区泉水位与济南西郊开采量和济南东郊开采量的响应时滞分别为125.43 d和83.85 d,济南市区泉水与济南西郊地下水、济南东郊地下水存在水力联系;②济南市区泉水位与降水量的平均小波相干值（AWC）为0.58,市区泉水位与济南西郊开采、市区开采和济南东郊开采的AWC分别为0.47、0.40和0.32,PASC分别为13.90%、16.81%和10.09%,在研究期开采条件下,降水量和岩溶地下水开采量对市区泉水位的影响明显,市区开采对市区泉水位的影响最大,济南东郊开采对市区泉水位的影响最小;③在两种影响因素的作用下,降水量和济南西郊开采量、降水量和市区开采量两种组合可以作为市区泉水位变化的最大影响因素;在三种影响因素的作用下,降水量和济南西郊开采量、市区开采量组合可以成为市区泉水位变化的最大影响因素。     

考虑降雨渗流影响的露天煤矿黄土开挖边坡分析

黄土开挖边坡在降雨作用下坡面破坏可分为片蚀破坏、沟状侵蚀、坍塌破坏3个阶段。通过野外现场地质调查,建立调查区域露天煤矿某段运煤大道处黄土开挖边坡三维数值分析模型,采用V-G模型设定渗流边界函数,并以此根据室内外实验设定初始负孔隙水压力;在有限差分软件中运用fish语言将野外现场测得的稳定渗透系数与边坡开挖高度关系编入渗流计算命令流中,模拟了不同降雨强度下孔隙水压力、开挖边坡位移、坡面冲刷程度、最大主应力变化情况,提出黄土区开挖边坡在降雨作用下沟状侵蚀在第三级台阶(坡高60m)左右破坏严重,坡高高于此高度应注意沟状侵蚀的剧烈扩展并加以防治;应在开挖边坡顶部以及台阶坡顶、坡肩处加强监测与防护治理工作。     

基于坡面稳定的黄土路堑高边坡优化设计

通过室内外黄土边坡的冲刷试验结果发现,随着坡度的增加,坡面上的最大冲沟深度呈先减少、后增大的趋势。黄土边坡坡角值越接近临界坡角,坡面产生破坏的可能性越小。根据坡面流理论,导出黄土路堑高边坡抗冲刷的临界坡角。根据调查发现,当边坡的坡角相同时,单级坡体越高,坡体（即坡长越长）越易形成明显的冲沟。根据坡角、坡面长和坡面冲刷量之间的关系,建立了基于坡面稳定的黄土路堑高边坡优化设计模型。用该模型对典型路堑高边坡进行计算验证,优化结果和实际情况吻合较好。     

小波分析与C3相干体在小断层解释中的应用

利用小波分析的分频特性及C3相干数据体比常规振幅数据体具有更高的构造分辨能力的特点,将小波分析与C3相干体两种方法相结合,用来识别煤矿采区小尺度构造,特别是识别小断层.实际应用表明,利用小波分析与C3相干体可更加精细地揭示断层等构造信息,提高小断层识别能力.     

基于交叉小波的天山乌鲁木齐河出山径流多尺度特征研究

运用连续小波对新疆天山北坡的乌鲁木齐河上游1958-2006年的月均气温(MMT)、月降水量(MP)和月均径流量(MMR)变化进行了多时间尺度特征分析. 结果表明：1960—2005年月均气温、月降水量和月均径流量三者始终存在着12个月左右尺度的主周期,并呈现出全局性特征,信号的强弱依次为MMT、MP 和MMR;同时,MMT存在66个月和96个月的次周期,MP存在6个月、30个月和72个月的次周期,MMR亦存在6个月、24个月、36个月和72个月的次周期. 在此基础上,对其进行交叉小波分析后发现,MMR与MMT、MP的相关程度除了表现为12个月的主周期和6个月的次周期外,MMT对MMR的影响还表现在34个月和72个月的次周期上,而MP对MMR的影响也表现在24个月、36个月和72个月的次周期上. MMT对MMR的影响除了12个月的主周期表现为正相关外,6个月的周期相位亦存在正负交错的现象,说明在该尺度上MMT对MMR的影响既有正面的也有负面的;MMT对MMR的影响在其他次周期上均表现为负相关或近似负相关;而MP对MMR的影响在主次周期上均表现为显著的正相关.     

基于范例推理的黄土路堑高边坡稳定性预测研究

充分利用大量公路黄土路堑高边坡实例,构建了基于范例推理的边坡稳定性预测模型。该模型是将已建黄土路堑高边坡实例作为源范例,而将待分析边坡作为目标范例,通过源范例和边坡范例之间的相似度计算,得到目标范例与源范例之间的相似性序列,找出与目标边坡范例最相似的源范例,从而实现了黄土路堑高边坡的稳定性预测。实例分析表明,该法不仅原理简单、使用方便,而且效果良好。     

基于点估计法的黄土边坡可靠度研究

在不同的黄土地区选取4个工点的典型路堑高边坡,基于点估计理论和有限元强度折减法计算边坡可靠指标。结果表明:工点2的稳定系数虽达到1.46,却有19.2%的失效概率; 工点1和4的坡型、地层岩性及层厚等工况较接近,失效概率差值达29.8%,参数变异性是造成其差异的主要原因。用点估计法计算边坡可靠度,并采用可靠度理论分析黄土边坡稳定性,能较好的解决土性参数离散性对边坡稳定性评价的影响。     

基于小波变换的地震信号分时分频相关去噪

介绍了Donoho的小波域阈值去噪处理方法,提出了对小波变换尺度上小波系数进行分时分频相关处理去噪后,再重构小波系数的方法,以去除大部分随机噪声。然后,再对重构后地震剖面进行小波域阈值去噪处理。结果表明,使用上述新方法可以有效改善地震剖面处理效果,提高信噪比。     

基于相干算法的多尺度体曲率裂缝检测方法研究

应用地震数据计算的地震曲率是一种重要的地震属性,它与尺度不同的断层和裂缝密切相关。实验建立了在未知层位数据下的一种多尺度体曲率计算新技术,是基于相干算法的曲率联合计算新技术,利用相干算法寻找数据体中某一点与周围相干性最大的其他点形成一个局部曲面,在最小平方意义下进行曲面拟合,并采用窗口技术,再计算曲率就能得到不同尺度的体曲率。这种曲率联合计算技术,具有简单易实现、抗噪能力强和稳定好的特点,避免了层位数据拾取误差带来的影响,是曲率法的一种新发展,能为识别尺度不同的地质结构特征提供丰富信息。利用建立的基于相干算法的曲率联合计算技术,对海上W地区50km2的双方位地震数据进行了曲率计算,获得了T61和T62a储层的最大曲率和最小曲率等,T61和T62a储层的最大曲率和最小曲率等详尽地刻画了T61及T62a储层不同尺度的断层和裂缝以及裂缝对增加裂缝孔隙度的作用,为储层预测提供了丰富的信息。     

基于小波分析的抚松县降水量变化对矿泉水资源量的响应研究

大气降水是抚松县矿泉水资源的重要补给来源,探究其变化规律及极值概率对泉流量是否能够得到持续补给具有重要意义。为此,首先利用1960~2013年的降水资料和1981~2008年部分泉流量观测数据,对抚松县降水量的年内分配、年际变化和不同年代降水量均值变化进行降水特征分析;之后,运用皮尔逊Ⅲ型模型分析最大年降水量的概率分布;接着,利用1981年7月~2008年11月期间降水量和部分泉的泉流量监测数据,采用连续小波分析法对二者周期进行分析;最后,运用交叉小波变换法对同一时段内降水量和泉流量多时间尺度变化的相关性进行分析。结果表明:1960~2013年的54间,研究区内年降水量呈现周期性变化,变差系数为1.017×10-17,降水稳定,未发生异常变化。降水量和泉流量均存在约11个月的主震荡周期,二者属于同相位(即泉流量对降水量的变化产生即刻反应),降水量作为本区矿泉水补给的重要影响因素,可为矿泉水资源得到有效补给提供保证。     

兰州地区黄土-基岩不整合面与滑坡的关系研究

黄土地区普遍发育的滑坡灾害与黄土-基岩不整合面的关系密切,深入分析该类不整合面对黄土滑坡的控制作用是灾害防治的需要。本文以兰州地区为例,在分析滑坡的分布规律和一般特征的基础上,探讨了黄土-基岩不整合面与滑坡的发育密度和体积之间的空间关系。结果表明：（1）滑坡的发育长度、宽度、面积及体积,总体表现出随滑坡规模的增加,具有在特定范围集中分布的趋势;（2）滑坡的宽度与体积之间的相关性较差,滑坡长度与体积之间的相关性较好,描述滑坡规模指标间的拟合关系都表现出随滑坡规模的增大,离散性增加的特点;（3）滑坡在不整合面两侧近对称分布,且在该类不整合面附近,以黄土-基岩滑坡较为发育,滑坡规模大且数量多,而远离不整合面的滑坡规模小且数量少;（4）滑坡的数量、体积与该类不整合面间的距离服从分段幂律分布。     

黄土结合水含量及其与物理指标的关系研究

采用等温吸附法测定了甘肃正宁不同埋深的黄土吸附结合水的含量。探讨了结合水对物理指标的影响。结果表明,黄土吸附结合水的含水率主要集中在5%～7%。吸附结合水与黄土粒度分析结果对比发现,细粒含量越高,吸附结合水也越高,胶粒含量对结合水的影响最为明显。吸附结合水量越高的土样,其液限和塑性指数也越高,说明细粒土吸附能力强,水膜厚,塑性强。黄土天然含水率随着结合水含量的增加而增加,说明结合水量高的土样天然持水性较强。此外,黄土的结合水量对比重测定也有一定的影响,比重瓶法在水与煤油溶液中误差最大可达2.7%。黄土自身所含结合水量对比重的测定也有影响,黄土结合水含量越大,排水法测得的黄土比重相对于实际值偏差就越大。     

一种基于稳定性评价的岩质边坡坡体结构分类方法

对目前岩质边坡勘测研究中所使用的结构术语及概念进行了梳理和厘定,提出了基于边坡稳定性评价的坡体结构的概念; 结合我国近年来水电工程岩质边坡勘测实践,以边坡主控结构面和潜在变形失稳模式为核心,总结提出了坡体结构类型划分体系,即将岩质边坡划分为层状坡体结构、中陡裂隙(面)控制坡体结构、楔形坡体结构和均质坡体结构四个大类九个亚类。该坡体结构概念及其分类体系对于复杂岩质边坡稳定性的定性评价、计算方法选择、边界条件确定以及稳定控制方案的制定具有指导意义。     

基于小波包变换的面波分离技术研究

依据面波视速度的分布范围,提出一种新的叠前面波分离技术,即把地震波场分成不受面波影响的波场和受面波影响的波场,然后利用小波包变换对受面波影响的波场进行时频分析,通过分解与重构,从中提取有效波,再将其与不受面波影响的波场合并,就可得到面波分离后的地震波场。该方法在成功分离面波的同时,可使有效波的能量(尤其是其低频能量)不受损失,既有效地保持信号的频宽不变,又提高了记录的信噪比。实际资料的处理结果表明:此方法在叠前面波分离方面具有有良好的效果。     

基于小波变换的郑州降雨量与太阳黑子活动关系分析

为探究太阳黑子活动与地区降雨量的关联性,采用连续小波变换方法,分析了1980年以来郑州地区(新郑站点)降雨量和太阳黑子数的数据变化,并对不同时段两者的相关性进行研究;进一步对两者进行交叉小波变换和小波相干谱分析,并根据两者关系通过太阳黑子数观测值对降雨量进行预测。结果表明：(1)不同时段降雨量和太阳黑子数的相关性存在正负差异的现象。降雨量的第一主周期尺度是21 a,在此主周期尺度下得到14 a主周期;太阳黑子数的第一主周期尺度是16 a,在此主周期尺度下得到11 a主周期(与经验值相符)。降雨量与太阳黑子数的主周期相差了3 a,因此导致两者的相关性在不同时段存在正负差异。(2)降雨量与太阳黑子数在1992—2008年的8～12 a时间尺度上关联性显著,且降雨量比太阳黑子数存在规律性的时间滞后,两者在2～4 a和7～10 a的时间尺度上关联性较好;降雨量比太阳黑子数分别在1991—2004年和2006—2013年这两个时间段上呈现规律性的滞后,两者在其他时间段的各时间尺度上关联性不明显。(3)根据延迟年数经验公式,由太阳黑子数观测值对降雨量进行预测,最近的降雨量峰年在2022年附近,与2...