利用SEM照片获取土的孔隙结构参数

以土工实验和计算机图像处理技术为基础, 探讨利用SEM照片获取土的孔隙结构参数的方法, 并以重塑粘性土为例进行实证分析.为获取孔隙结构参数, 首先分3个步骤对土样的SEM照片进行图像处理: 即照片格式转换、颗粒边际线探测和颜色充填; 然后针对黑白二元图像测算孔隙结构参数.从设计制备的重塑粘性土的三轴试验样品中, 选择了12个不同水分状态和密度状态的样品, 经风干和烘干后, 进行SEM测试, 每个样品拍摄了3个尺度的SEM照片, 放大倍数依次为500倍、1000倍、2000倍.之后, 对所获得的SEM照片进行了图像处理分析, 计算了相应的平面孔隙比和平面孔隙率.数据分析表明: SEM照片测算的孔隙参数与通常三相图计算的孔隙参数有关联, 测算数据可以反映土的孔隙结构特征; 样品的不同脱水方式对SEM照片测算的孔隙参数有影响, 与三相图法计算数据相比, 风干土样测算的数据略有偏大, 烘干土样测算的数据偏小; 同一土样不同比例尺的SEM照片测算出的孔隙参数有所不同, 邻近三相图法计算结果上下波动; 利用SEM照片提取土的结构信息是可行的, 对SEM照片进行图像处理分析是获取土的孔隙结构参数的有效办法.      

重塑非饱和粘土抗剪强度参数与饱和度的关系研究

土的饱和度是基于水分状态和密度状态的一个衍生变量。存在因应水分状态变化和因应密度状态变化的两类饱和度变化过程。根据23组不同水分状态和密度状态的UU三轴压缩试验结果,讨论了重塑非饱和粘性土抗剪强度参数与饱和度的关系。数据分析表明:粘聚力与水分状态相关的饱和度的关系是强非线性的,与密度状态相关的饱和度的关系是准线性的。内摩擦角与水分状态相关的饱和度的关系是强非线性的,与密度状态相关的饱和度的关系是弱非线性的。     

岩石相似材料变形与强度特性及数值模拟研究

在岩石相似材料单轴压缩试验中,不同的材料配比和加载速率将直接影响到相似材料的变形与强度特性.在进行不同配比岩石相似材料模拟试验的基础上,详细分析了不同相似材料的配比与其变形和强度参数之间的相互关系,力图找到变形和强度均较适合滑坡模拟的相似材料;讨论了不同加载速率对相似材料变形与强度的影响,并利用FLAC3D软件应变硬化-软化模型进行了岩石相似材料试样剪切软化的对比模拟研究.研究结果表明,加载速率在某一合理范围内变形模量和单轴抗压强度的试验结果是合理的,一旦加载速率过大就会导致试验结果产生较大的偏差;利用FLAC3D应变硬化-软化模型可以较好地进行单轴压缩试验模拟,剪切破裂特征的模拟结果与实际情况十分吻合.     

岩石碎屑流运移堆积过程数值模拟

岩石高速远程崩滑是一种特殊的、危害性很大的地质灾害,崩滑后期形成的高速岩石碎屑流具有很高的运移能力,破坏力极强。以岩石碎屑流为研究对象,重点模拟岩石碎屑流形成后,碎屑流的运移堆积过程和最大运移堆积距离。利用二维颗粒离散元数值模拟方法,建立碎屑流二维运动堆积模型,分析了岩石碎屑流初始高度、体积、加速斜面坡度、堆积底面摩擦系数以及堆积底面地表起伏程度对于岩石碎屑流最大运移堆积距离的影响。实验结果显示:岩石碎屑流运移堆积过程体现出了碎屑流物质的离散性和流动性; 碎屑流最大堆积距离随高度、体积、斜面坡度增大而增大; 随堆积底面摩擦系数、堆积底面地表起伏程度增大而减小。     

岩体结构多重分形方法的改进与应用

本文运用多重分形方法研究岩体结构,对关键参数作误差分析,进行算法改进。并选取鄂西恩施保扎滑坡与杨家山滑坡附近的4个代表性露头点进行岩体结构多重分形研究,得出多重分形维数值是对平均岩体质量的直接度量,多重分形谱宽反映了岩体质量的整体分布情况。岩体结构多重分形方法比传统的岩体质量指标更能反映岩体结构的整体性质,根据多重分形结果可建立初步的岩体质量评价方法。     

鄂西黄陵背斜南部元古宙庙湾蛇绿岩的发现及其构造意义

对鄂西黄陵背斜南部宜昌太平溪、邓村一带崆岭岩群中的元古宙庙湾岩组强烈变形变质超镁铁—镁铁质岩的研究表明,镁铁质岩主要为似层状细粒斜长角闪岩,变辉长岩岩体、岩脉及辉绿岩岩脉,超镁铁质岩则主要为蛇纹石化纯橄榄岩、方辉橄榄岩,呈构造岩片、岩块分布于斜长角闪岩之中。细粒斜长角闪岩TiO2=1.14%～1.48%,稀土元素配分型式为略亏损—平坦型,无明显的Eu异常,(La/Yb)N=0.87～1.12,La/Nb、Ce/Zr、Zr/Nb、Zr/Y、Ti/Y平均值分别为1.04、0.15、18.78、2.53、290.51,Nb/Th平均为9.88,显示为大洋中脊构造环境形成的N-MORB型拉斑玄武岩;变辉长岩具典型的堆晶结构特征,稀土元素配分型式为平坦型,具明显的Eu正异常;蛇纹石化纯橄榄岩的稀土元素配分型式具中稀土元素略亏损的U形特征,显示为LREE略富集的地幔岩。上述特征表明,黄陵背斜南部崆岭岩群中的元古宙庙湾岩组实际上是一套混杂堆积的古大洋蛇绿岩残片。元古宙庙湾蛇绿岩的发现为华南扬子克拉通存在中元古代洋盆和哥伦比亚超大陆聚合、裂解构造事件提供了重要的证据。     

高速岩质滑坡启动弹冲加速机制及弹冲速度计算——以武隆县鸡尾山滑坡为例

高速岩质滑坡启动弹冲加速机制是开展高速岩质滑坡全过程动力学研究的基础。系统阐述了高速岩质滑坡启动弹冲加速机制,着重分析了岩质滑坡启程中的滑带释能和锁固体释能加速效应。基于岩石循环加、卸载试验,探讨了岩石弹性应变能释放规律,并将得到的规律用于确定滑带可释放弹性应变能。鉴于目前确定滑坡启动弹冲速度所存在的诸多问题,重新推导了滑坡启动弹冲速度计算公式,并对鸡尾山滑坡启动弹冲规律进行了研究。研究表明,鸡尾山滑坡启动弹冲速度为1.261 1 m/s,滑体初始动能主要源于滑带弹性应变能的释放。最后通过一个滑坡概化模型计算得到了岩质滑坡启动弹冲的极限速度范围为2.6⁴.4 m/s。     

鄂西恩施地区岩石物理力学参数的相关性

岩石物理力学性质指标是反映岩体工程特性的重要参数。通过对鄂西恩施地区典型滑坡区白垩系砂岩、三叠系粉砂岩、三叠系薄层泥灰岩、三叠系粉砂质泥岩、泥盆系石英砂岩和三叠系、二叠系、奥陶系灰岩等岩石单轴抗压强度σ_c、弹性模量E、泊松比µ、岩块的块体密度ρ和纵波速度V_p等试验数据的聚类和相关分析,表明白垩系砂岩和三叠系粉砂岩、三叠系粉砂质泥岩和二叠系灰岩参数间关联模式完全一致,其中岩块密度和纵波速度的关系最密切,将两者的乘积作为组合参数进行参数关联式拟合可提高拟合精度。分别对各地层岩石拟合出考虑多种因素且形式简明的参数关联式,并对拟合残差进行正态性检验,结果表明拟合出的参数关联式比较合理。     

强降雨条件下岩质边坡倾倒崩塌破坏机理——以鄂西赵家岩崩塌为例

我国鄂西地区山多且陡、岩溶发育、雨量充沛,强降雨作用下崩塌地质灾害频发,研究该区域岩质边坡崩塌倾倒破坏机理对该区域的灾害防治具有重要意义。以该区具有典型代表意义的赵家岩崩塌为研究对象,通过实地勘测,工程地质分析,ABAQUS数值模拟分析等手段,对其变形破坏机理进行研究,结果表明:三面临空近直角陡峭的地形地貌、上硬下软的岩性组合是影响崩塌破坏的内在因素;下伏煤层开挖使得岩体下部架空,改变了岩体内部的应力分布并加速了岩体蠕变破坏的发展;节理裂隙发育改造了岩体内部结构,降低了岩体强度,促进了降雨条件下水压力对岩体的作用;强降水作用使得岩体后缘裂隙快速充水,对岩体产生向外的推力,是岩体崩塌倾倒破坏的直接诱因。     

鄂西黄陵背斜南部元古宙庙湾蛇绿岩的发现及其构造意义

对鄂西黄陵背斜南部宜昌太平溪、邓村一带崆岭岩群中的元古宙庙湾岩组强烈变形变质超镁铁—镁铁质岩的研究表明,镁铁质岩主要为似层状细粒斜长角闪岩,变辉长岩岩体、岩脉及辉绿岩岩脉,超镁铁质岩则主要为蛇纹石化纯橄榄岩、方辉橄榄岩,呈构造岩片、岩块分布于斜长角闪岩之中。细粒斜长角闪岩TiO2=1.14%~1.48%,稀土元素配分型式为略亏损—平坦型,无明显的Eu异常,(La/Yb)N=0.87~1.12, La/Nb、Ce/Zr、Zr/Nb、Zr/Y、Ti/Y平均值分别为1.04、0.15、18.78、2.53、290.51,Nb/Th平均为9.88,显示为大洋中脊构造环境形成的N-MORB型拉斑玄武岩;变辉长岩具典型的堆晶结构特征,稀土元素配分型式为平坦型,具明显的Eu正异常;蛇纹石化纯橄榄岩的稀土元素配分型式具中稀土元素略亏损的U形特征,显示为LREE略富集的地幔岩。上述特征表明,黄陵背斜南部崆岭岩群中的元古宙庙湾岩组实际上是一套混杂堆积的古大洋蛇绿岩残片。元古宙庙湾蛇绿岩的发现为华南扬子克拉通存在中元古代洋盆和哥伦比亚超大陆聚合、裂解构造事件提供了重要的证据。