美姑河流域公路泥石流物源成因

位于四川西南部横断山区东部边缘大凉山内部的美姑河流域是我国公路泥石流典型发育的地区之一,泥石流具有规模大、致灾作用强烈、活动频率高等特点。从流域地貌景观、新构造应力场及具有焚风效应的大气环流特性出发对区内公路泥石流成因进行了深入分析,获得了地貌景观造就了流域内地表植被稀少、焚风效应显著、泥石流沟轴向与新构造应力场两个剪切带方向一致(相差5.2°~6.5°)的结论,泥石流发育规律符合地貌发育对抗性原理[1]。作为典型事例,把洛高依打泥石流的物源区分为不稳定物源区、基本稳定物源区和稳定物源区,并首次将物源补给量与不同降雨频率相结合,获取了不同降雨频率(3~5 a一遇、10 a一遇、20 a一遇、50 a一遇和100 a一遇)泥石流最大可供物源量。对公路泥石流研究及治理中一些关键问题进行了探讨。     

昌乐方山新生代玄武岩中深源捕虏岩与熔体的相互作用

昌乐方山新生代玄武岩中携带有大量深源捕虏岩,其岩石类型以二辉辉石岩、二辉橄榄岩为主,方辉橄榄岩、单斜辉石岩、单辉橄榄岩少见,未见纯橄岩。二辉辉石岩、二辉橄榄岩、方辉橄榄岩的矿物岩石、地球化学特征和平衡温度压力计算显示为地幔来源,采用地质温度压力计进行计算,获取三者都源于岩石圈地幔,形成的深度范围为41~66.7 km。根据单辉橄榄岩和单斜辉石岩的矿物化学分析,单斜辉石岩和单辉橄榄岩形成深度要低于前三者,且与前三者有密切成因联系。"熔体—岩石"反应在各类深源捕虏岩中广泛存在,除方辉橄榄岩样品不存在明显的"熔体—岩石"反应外,二辉辉石岩、单斜辉石岩、二辉橄榄岩中不同的矿物边缘与玄武质熔体接触部位有着不同类型的反应边和反应矿物出现:橄榄石边部发生(Mg,Fe)_2SiO_4(镁橄榄石)+熔体(原始岩浆)=(Mg,Fe)_2SiO_4(贵橄榄石)+熔体(演化岩浆)反应,使得边部富铁贫镁;单斜辉石与玄武质熔体反应,多具有粉红色反应边,具有富Ti、Al、Fe,贫Si、Mg,较玄武岩基质中单斜辉石斑晶更低Mg~#的特征。斜方辉石与玄武质熔体反应生成复杂的反应带,存在斜方辉石+熔体=橄榄石+SiO_2(熔体)+单斜辉石的反应,反应带内新生成的矿物由内向外具有明显趋向玄武质熔体成分的变化;尖晶石与玄武质熔体反应边缘具有富Fe、Ti,贫Mg、Al,以及更高的Cr~#,趋向于形成钛铁矿的变化特征。二辉橄榄岩中熔体囊和单辉橄榄岩中筛状单斜辉石以及粉红色的反应边都暗示了二者至少经历了两个期次的熔体作用。随着岩石圈地幔的演化,熔体的再富集作用使得难熔的方辉橄榄岩逐渐转变为相对富集的二辉橄榄岩,后期二辉橄榄岩又与玄武质熔体反应,生成更加富集的单辉橄榄岩,而方山方辉橄榄岩也受到了熔体的轻度改造,已不具有难熔古老岩石圈地幔岩石的显著特征,鲁西新生代玄武岩中深源捕虏体与熔体的反应广泛存在,熔体成分以玄武质为主,这可能是华北克拉通岩石圈置换的重要方式之一,导致古老岩石圈地幔的消失。     

速流结构防治泥石流的理论及应用

作为一种公路沿线发育的地质灾害，泥石流是路基、路面及相关建、构筑物最强烈的毁损动力。为了防治泥石流公路灾害，作者开发了速流结构。该结构由汇流槽和速流槽组成。其中汇流槽的侧墙长度、高度’、厚度等参数通过泥石流沟形态及其冲击力综合确定；而速流槽的宽度、侧墙及纵横断面则由泥石流排泄量、流速、锁固桩及流体性质综合确定。根据公路穿越速流结构的方式，将速流结构分为底越式和顶越式2种。速流结构对于解决具有大冲大淤特性的冲淤变动型沟谷泥石流灾害具有重要应用价值。据此可以确保穿越泥石流沟的公路构、建筑物的安全与稳定．确保公路交通有序进行。此外，文章对速流结构的一些子结构，如速流槽侧墙及锁固桩进行了力学分析。位于川西南西昌-木里干线公路的平川泥石流属于典型的冲淤变动型沟谷泥石流。该沟长度8．2km，沟床平均比降0．181，平均流速9．0m／s，沉积区宽度500m左右。为了确保该段公路交通的有序进行，作者干1999年实施了平川泥石流速流结构。通过2000年以来的研究及现场测试，显示了该防治结构的优越性。但是，作为一种特殊的水工结构，泥石流对速流结构的磨蚀作用是比较强烈的。因此，开展速流结构的抗冲、抗撞研究是进一步研究具有重要价值。     

三峡库区危岩体锚固计算方法及应用

根据三峡库区危岩破坏的主要荷载组合，运用极限平衡理论及岩体结构理论分别针对滑塌式、倾倒式和坠落式三类危岩建立了危岩锚固计算方法，并在三峡库区危岩稳定性分析及治理工程中进行了应用。     

底越式速流结构计算原理

速流结构是公路泥石流防治体系中常用且有效的工程措施之一。文章基于底越式速流结构的受荷模式及边界条件,将汇流槽视为三次超静定梁,运用结构力学方法求解侧墙及嵌固桩的内力;将速流槽与嵌固桩引入Winkler模型,用弹性地基梁理论求解速流槽内力、位移及地基反力,由此提出底越式速流结构计算理论。以平川泥石流防治工程为例,进行内力计算。     

泥石流拦挡坝研究现状及发展趋势

拦挡坝已大量应用于泥石流治理工程中。它不仅能拦蓄部分泥石流固相物质,减小泥石流规模,还能稳定沟坡、控制沟道侵蚀,抑制泥石流发育。本文梳理了泥石流拦挡坝的研究成果,分析总结出工程设计中拦挡坝存在以下问题:(1)相关泥石流运动特征参数的计算问题;(2)拦挡坝修建级数与设计库容的选取问题;(3)拦挡坝的结构型式与坝体材料选取问题;(4)拦挡坝的清淤问题;(5)与格栅坝设计相关的问题。基于以上问题,提出今后拦挡坝应重点发展以下研究方向:(1)拦挡坝设计方法改进和结构型式创新;(2)基于水土分离的泥石流防治理念;(3)基于物质和能量调控的泥石流减灾技术。     

基于浪蚀龛和土体临界高度的修正的卡丘金法及其工程应用

水库运行期间库岸再造预测是工程地质领域的重要和热门研究课题之一。基于卡丘金法采用半经验性、半定量的模式,简化了水文地质条件的影响,并忽略了波浪对库岸的掏蚀作用等缺陷,针对土质岸坡,提出了基于浪蚀龛和土体临界高度的卡丘金修正法;建立了库岸再造稳定时限估算方法;并采用极限平衡法、卡丘金法和构建的土质岸坡再造预测方法对三峡库区奉节白马港岸坡进行了塌岸预测。计算结果表明,修正的卡丘金法的计算结果与其他两种预测方法相比偏小,但偏差在8.05 m以内,并通过现阶段库岸地质调查表明,预测结果比较符合实情。研究成果对库岸区域土地资源开发利用及防灾减灾具有积极意义。     

顺层岩体边坡开挖过程模型试验

边坡开挖引起的变形及应力调整规律是边坡安全监控的科学依据,模型试验是揭示公路高切坡变形与应力变化规律的重要途径,针对巫山至巫溪公路k88段岩体高边坡,通过相似模型试验探讨边坡开挖过程中坡内位移和应力变化规律。通过相似材料试验获得了模型试验相似材料,配合比“硼砂:水:砂:水泥:石膏”为0.01:1:7.705:0.384:0.900,构建了几何相似比1:30的物理试验模型,提出了与实际工程一致的边坡3次开挖工况。试验结果表明,开挖过程中高切坡位移峰值突增现象显著,达到稳定状态的时间4 d左右,而应力则成波动衰减状态,10 d以后仍然存在衰减趋势;基于开挖过程中边坡变形和应力的不一致性及应力调整的持续性变化规律,提出了岩质边坡以三维应力监测为主、位移监测为辅的边坡监测优化方案。     

落石冲击力计算方法的比较研究

落石冲击力计算依赖于一些半经验半理论的算法,但这些算法的适宜性、合理性一直未能得到充分讨论和厘清。本文选择国内外代表性的5种冲击力算法,在设定落石尺寸、自由落高和缓冲土层厚度下进行冲击力计算结果的系统对比分析,发现国内有关规范推荐的落石冲击力算法实际计算的是落石冲击过程平均冲击力,而并非最大冲击力,从而导致工程应用中冲击力计算结果严重偏小,应是落石冲击力作用下结构开裂和失效的原因。相应地,以日本道路公团算法为代表的基于落石现场冲击实测冲击力拟合得到的经验算法比较符合实际,建议引入使用,但其不足在于不能反映冲击角度、缓冲土层厚度等对冲击力的影响,要圆满解决落石冲击力计算问题需要在以上各方面进一步努力。