非饱和黄土渗透性规律的土柱试验研究

黄土边坡的变形破坏一般与地表水入渗导致的地下水位上升有关。然而,现场观测发现黄土地区地表水入渗深度有限,降雨的湿润峰一般在2m以内。自湿润峰以下至地下水位之间很长一段的含水率是不变的,那么地表水是如何补给地下水的,一直存在争议。为此,本文利用甘肃正宁县地区的Q3黄土重塑样进行非饱和渗透特性的土柱试验。在一个4m高的玻璃桶内制备土样,土柱上按一定间距插入水分计探头,在顶部按每天1000mL水量均匀渗入水,测得给定时间沿土柱的含水率剖面。结果发现,随着补给时间的延长,湿润峰下移,湿润峰经过的上半土柱含水率几乎不变,当湿润峰到达土柱底部时,形成潜水位,这和现场观察的现象一致。这说明在地表活动带以下,饱和带以上,虽然土的含水率不变,但存在着稳定非饱和渗流,这是黄土地区地下水的唯一补给方式。     

陕西泾河南岸大堡子高速远程黄土滑坡运动过程模拟

高速远程滑坡具有速度快、运程远的特点,一旦发生,人员逃离十分困难,往往造成严重灾难,因此对这类滑坡展开研究具有重要意义。对已发生滑坡运动过程进行参数反演和模拟可为潜在高速远程滑坡的预测提供借鉴。因此本文以陕西泾河南岸大堡子高速远程黄土滑坡为例,在野外调查测绘和室内试验的基础上,利用Sassa的滑坡运动模型对该滑坡运动过程进行模拟分析。结果表明,滑坡体最大平均速度为9.56m·s-1,具有高速运动特点,运动持时为24.5s,滑坡运动过程可分为启动加速阶段（0~5.7s）和运动减速阶段（5.7~24.5s）,加速阶段平均加速度为1.68m·s-2,减速阶段加速度为-0.51m·s-2,加速过程比减速快3倍左右。滑坡区高陡地形和黄土高结构强度为滑坡高速运动提供条件,开阔阶地地形以及阶地砂砾石层近饱和含水条件决定滑坡远程运动特点。     

用于旱地牧区灌溉的一种风力提水滴灌系统

我国西北地区降雨量低,气候干旱,但地下水埋藏浅,风力资源充足,以风能为动力,提取地下水灌溉,修复退化的自然生态具有社会意义和环境效益。本文简述了我国风力提水发展历史,分析所选用的风力提水机存在的问题并做出了几点改进。以内蒙古乌拉特中旗的海流图牧场为实验场地,通过钻孔数据,估计地下水储量,确定场地地质条件。根据场地年降水量、日照、日均风速、地下水运移与蒸发情况,计算可利用的风能能量并根据该地每年所需水量确定提水机数量。根据实验场地位置,制定了合理布置方案,设计了一套灌溉系统,并对其可行性进行了分析。通过现场单套设备的试验,表明该方案是可行的。该系统采用自然能源,一次投入,永久收益,具有良好的推广应用前景。     

基于CD三轴试验的非饱和黄土吸应力强度参数确定

非饱和土强度参数的确定是其能够用于工程实际的关键。目前公认的非饱和土强度理论有Bishop的单变量理论、Fredlund的双变量理论以及Lu Ning的吸应力强度理论。其中吸应力强度理论基于吸应力特征曲线,可直接由常规三轴试验得出,回避了测定基质吸力的问题,便于在工程实际中推广。本文通过不同含水率的三轴CD试验,测得陕西泾阳原状Q₂（L₅）黄土的有效强度参数。结果表明,该黄土不同含水率的有效内摩擦角基本接近;有效黏聚力随含水率的增大呈指数递减,当含水率超过塑限时,黏聚力趋于定值。根据有效黏聚力和吸应力的关系,可以获得吸应力和含水率的关系,即吸应力特征曲线,并通过拟合得出吸应力函数,以及非饱和土强度表达式。     

不同应力路径下饱和重塑黄土的力学特性

土体的力学特性往往因应力状态和应力路径而异。为了探讨垂直加载和等剪路径下饱和土的力学特性,制备饱和重塑黄土试样,通过固结不排水（CU）和常剪应力排水剪（CSD）三轴试验,分别测定并绘制其应力-应变曲线、孔隙水压力变化曲线和应力路径曲线。试验结果表明,饱和重塑黄土在2种路径下有明显不同的变形特点:CU路径下的应力-应变曲线皆呈弱软化型,孔隙水压力先快速上升后逐渐趋于稳定;CSD路径下维持偏应力为一常量,施加孔隙水压力后的很长时间内试样变形很小,当孔隙水压力增大至试验围压的60%~75%时,试样迅速破坏。CSD路径无偏应力峰值,文中根据轴应变随平均有效应力变化曲线定义了等效峰值破坏线。通过对比发现,2种路径下饱和重塑黄土的有效峰值强度指标差异明显,而有效残余强度指标相近,表明有效残余强度指标是重塑黄土内在属性,受应力路径的影响不大。该研究结果可为实际工程选取正确的应力路径试验提供参考。     

甘肃黄土高边坡可靠度研究

以甘肃省266个黄土自然极限状态坡为研究对象,将其按地形地貌、地层岩性等特征划分为4个亚区,对每个亚区的极限状态坡高与坡宽进行双对数线性模型回归和不同置信度下的统计分析,给出4个亚区不同置信度下坡高与坡宽的相关关系。以1 024组黄土物理力学指标统计结果作为计算参数,用Bishop法的稳定系数计算公式建立极限状态方程,利用 Monte Carlo法对各亚区不同置信度下的边坡进行可靠度模拟,系统分析了坡高、坡度、参数变异性对失效概率的影响,以及失效概率与稳定系数的关系。结果表明,临洮-永靖亚区边坡坡度低于31.5?,失效概率可控制在10%以下;陇东亚区、兰州-定西-会宁亚区和天水-秦安-通渭亚区在强度参数变异系数取当地平均水平,稳定系数为1.3情况下失效概率在10%以内,稳定系数为1.2情况下,失效概率多在20%以内。     

滑坡稳定性及推力计算中的几个概念解析

目前工程上多采用极限平衡法计算滑坡稳定性和计算滑坡推力,该方法是建立在一系列物理概念的基础上,诸如平衡、极限平衡、稳定、稳定系数、安全系数、下滑力、抗滑力、剩余下滑力等。本文讨论了这些参数的物理意义,通过对推力传递法公式推导,阐明了稳定系数与安全系数;下滑推力与抗滑推力、剩余下滑力之间的关系。利用Excel实现了一个例子的计算,以便工程人员掌握。     

大断面原状黄土抗拉强度试验研究

抗拉强度是描述黄土力学性质的重要指标,是研究黄土拉张破坏特性的基础。采用自主研发的大断面原状黄土拉伸仪,对陕西泾阳L5原状黄土开展了单轴拉伸试验,测定不同含水率下大断面原状黄土的拉伸应力-应变特征,获得其抗拉强度,并与利用常规三轴剪切试验结果间接获得的抗拉强度值进行对比分析。结果表明：黄土在低含水率时,黄土强度较高,拉应力随拉应变的增加线性增加,破坏时呈脆性;黄土在高含水率时,抗拉强度较低,拉应力随拉应变的增加呈非线性增加,表现出一定的塑性;黄土抗拉强度与含水率呈指数递减关系。与常规三轴试验结果相比,拉伸试验获得的结果较小,更接近实际情况,同时两者之间存在一定的线性关系。     

西安市北倾地裂缝活动分析

８０年代末开始,西安出现了北倾北降的地裂缝生长段,有悖于此前南倾南降的分布及活动规律。据现场调查及其分析研究得出,北倾地裂缝的分布具次级地裂缝性质,为地裂缝活动构造属性的继承和发展;北倾地裂缝的现今活动性则主要由人为过量抽汲地下水引起的地面不均匀沉降所致;北倾地裂缝活动强度总体上弱于南倾地裂缝,且随南倾地裂缝活动的强弱趋势而变化。     

非饱和黄土土-水特征曲线与渗透系数Childs & Collis-Geroge模型预测

我国黄土厚度大,黄土地区地下水位深,降雨量少,黄土多处于非饱和状态,土-水特征曲线是非饱和黄土应力状态、强度及渗透性研究的基础。以陇东高原马兰黄土为试验对象,采用张力计法测定原状土样的土-水特征曲线,采用三种理论模型对试验数据拟合,其中Gardner模型简单、参数少,但Fredlund & Xing模型拟合效果最好。基于已测得的土-水特征曲线,采用Childs & Collis-Geroge预测非饱和渗透系数的模型,计算得到非饱和黄土渗透系数与基质吸力或含水率的关系,发现黄土从饱和到非饱和,其渗透系数急剧降低,黄土非饱和渗透系数与基质吸力或体积含水率的关系均可用指数函数表示。本文对典型黄土土-水特征曲线的研究及渗透性的预测为黄土工程问题,如降雨入渗的边坡稳定性评价、非饱和地基湿陷变形计算等提供理论基础。