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。     

一种流动性滑坡涌浪动力学模型

滑坡涌浪是入水滑坡引起的一种次生灾害,其致灾范围远大于滑坡的运动区域,准确预测其演化过程是防治这类灾害的关键。现有预测模型多将滑体简化为刚体,而实际滑坡多表现出流态运动的特征。为更合理地描述滑体和涌浪的耦合运动,将滑体视为流态物质,在此基础上推导了滑坡与水体耦合运动的控制方程,利用有限差分法对控制方程求解,建立了一种可模拟流动性滑坡涌浪演化过程的动力学模型。使用该模型对三峡库区的龚家方滑坡涌浪的演化过程进行模拟,将模拟所得河道纵截面处的最大浪高值与实测值进行对比,结果表明最大浪高值出现在滑坡的主滑动方向,且最大浪高沿纵截面两侧快速衰减,模拟结果与实测吻合。     

二维滑坡滑距预测

本文基于Kyoji Sassa滑坡运动模型的假设,即运动的滑坡满足牛顿流体运动方程,滑体内只存在侧压力,滑坡体积保持不变,能量损失只产生于滑面处的滑动摩擦,推导了二维滑坡运动模拟微分公式。将微分公式转化为差分公式,用Visual Basic语言编写出二维滑坡运动模拟程序。以陕西省延安市延炼原油山黄土滑坡为例,根据滑前地形,通过现场钻探揭示滑面,选择滑带土残剪试验测得的残余摩擦角作为视摩擦角,进行滑动模拟,结果与实际滑坡接近。最后以此滑动模型预测该滑坡南侧不稳定斜坡滑动的距离,对边坡滑动破坏后的危害范围做出预测。本文为滑坡滑距预测提供了一种简单、适用的方法。     

陕西泾阳东风高速远程黄土滑坡运动过程的模拟

陕西泾阳南塬的东风滑坡是一个典型的高速远程黄土滑坡,由于斜坡顶部的黄土台塬长期灌溉所诱发。通过野外调查,采取滑坡后缘斜坡的黄土试样,对斜坡中部的Q2黄土做天然含水率的固结不排水剪试验,对斜坡底部地下水位面附近的Q1黄土做饱和固结不排水剪试验,结果表明非饱和的Q2黄土和饱和的Q1黄土在破坏后都具有显著的应力降,但前者是由结构强度引起,而后者则是由剪切形成的超孔隙水压力引起,由此表明该斜坡一旦破坏,就会有较高的启动速度。对滑坡坡脚以外一级阶地上的砂卵层做环剪慢剪试验,测得其有效残余摩擦角,根据滑坡各部分含水状态给定孔隙水压力参数,利用Sassa. K滑坡运动模型对该滑坡运动过程进行模拟,从模拟结果反映出滑坡运动过程中的覆盖范围和速度的变化,模拟的滑坡运动距离和覆盖范围与实测比较吻合,最高速可达到37m s-1,为高速滑坡。黄土滑坡以高的初速度下滑到坡脚下一级阶地上的饱和砂卵层上,砂卵层上液化是导致其远程运动的主要原因。     

基于GIS的中国区域地壳稳定性评价

在上世纪90年代杜东菊等人编制的“中国区域稳定工程地质图”的基础上,开发了中国区域地壳稳定性数据库,数据库存入了历史地震、活动断裂、地壳形变、活火山等大量内动力地质作用的信息。介绍了该数据库开发的方法,提出了加权信息量法评价模型,在GIS数据库平台上实现了用该模型对中国区域地壳稳定性进行评价。根据评价结果,按稳定、基本稳定、次不稳定、不稳定4个级别对中国陆域范围进行了地壳稳定性分区,作出了分区图,分区结果与实际吻合。     

窑洞开挖诱发浅层黄土滑坡的变形机理模拟

由废弃窑洞倒塌引发的黄土边坡失稳严重威胁了黄土高原地区居民的生命财产安全。通过野外调查,选取陕西省延安市三亩台滑坡为典型案例,基于室内试验分析了窑洞废弃、依窑建房等工况下黄土含水量和土体强度的变化规律,运用数值模拟研究了窑洞废弃、依窑建房过程中最危险滑面上的应力和强度变化趋势。从土体应力-强度关系角度揭示了废弃窑洞诱发黄土边坡变形破坏机理。研究表明,窑洞废弃和依窑建房增大了土体含水量,降低了土体的抗剪强度,致使坡体下部土体剪应力逐渐接近其抗剪强度,边坡的稳定性随之降低,最终窑洞坍塌引发滑坡。     

侵蚀作用诱发黄土滑坡的机制研究

侵蚀作用诱发的黄土滑坡是黄土高原区域内一种主要的滑坡类型,对其破坏机制开展深入研究具有重要实际意义。以陕西省耀州区的庵里滑坡为例,对该类黄土滑坡的发生机制进行分析和探讨,建立了滑坡发生前侵蚀作用的不同阶段边坡的有限元模型,计算了相应的应力场和位移场,在此基础上求得各模型沿最终滑面上的正应力、剪应力和抗剪强度分布,采用极限平衡法计算边坡整体稳定系数。结果表明,随着侵蚀作用的不断加深,沿滑动面上的剪应力增大,抗剪强度减小,整体稳定性降低至最终破坏。试验结果表明,小的应变在饱和黄土中会产生显著的超孔隙水压力,因此,基岩面上饱和滑带中的超孔隙水压力加剧了该类滑坡的发生。比较滑面上的剪应力和抗剪强度发现,自前滑坡破坏从坡脚开始,向后逐步扩展,表明该类滑坡具有牵引式破坏特点。     

滑坡地质灾害远程监测预警系统研制

作者研究开发了一整套用于滑坡监测的远程自动监控和数据管理系统。其中数据交换仪作为前置终端,与安置在滑坡地质灾害监测点的各种监测仪器连接,读取仪器传感信号、转换信号类型、存储数据;研究与管理层设一控制中心,借助覆盖范围广的移动通讯网络,对现场数据交换仪进行控制,实现数据回送、数据删除、监测模式设定、预警信号发送等作业;并对监测数据进行分析处理,供研究人员使用。现场设备由太阳能供电,适合偏远地区使用。该系统基本不受时间、空间、气候条件和监测点数量限制,节省人力,获取信息多,实时性强。通过室内模拟实验,该系统功能稳定,数据传输及时准确。     

考虑渗流和变形耦合的黄土湿陷数值计算

以甘肃陇西地区自重湿陷性黄土作为研究对象,建立了渗流和变形耦合的黄土湿陷变形模型,然后利用Galerkin有限元法对基本方程进行空间离散,在时间域内用差分方法离散,并用Fortran语言编程计算。结合具体的试验条件计算得知：渗流计算结果与实际较为吻合;计算湿陷变形量比实测的大,并且土体非饱和程度越大,差异越大。因此,建议在建立湿陷变形本构关系时考虑时间因素。