利用黄土中的碳同位素半定量地重建古温度

在相对稳定的气候阶段,土壤中的CO2与其中的碳酸盐之间处于同位素平衡状态,这意味着二者的碳同位素分馏值可作为地质温度计估算古温度。对中国洛川黄土剖面的10组黄土-古土壤序列L1-1-S8同时做了碳酸盐和有机质的碳同位素分析。由于这些地层单元可以与深海氧同位素记录的2-21阶段对比,其中L1-1-L2可与南极Vostok冰心的大气CO2浓度记录对比,由此通过相关分析确定了各地层形成时的平均大气CO2浓度及其δ^183C值,再根据Cerling模型,用有机质δ^13C值代替土壤呼吸CO2的δ^13C,算出土壤CO2的δ^13值。将该值与次生碳酸盐的δ^13C值代入Deines分馏方程可算出各地层单元的古温度。该温度代表了平均深度约30cm处的土壤温度,相当于当时的夏季大气温度。所有数据与黄土-古土壤地层学记录的气候变化吻合,定量地反映了近800ka来黄土高原古气候的变化。     

基坑开挖与支护模拟的位移迭代法

将基坑支护体系分解为彼此独立又相互作用的3个模型,即支护结构外侧主动土体、支护结构本身和支护结构内侧被动土体。按平面问题进行有限元分析时,土体采用面单元,支护桩采用梁单元,若桩上有内支撑或锚杆,则将梁单元与杆单元结合。各模型可分别求解,但共享边界条件。以开挖后桩体侧向位移为零、两侧都为静止土压力作为初始条件,然后按位移迭代求解,前后两次计算位移值基本相等时迭代结束,此时的位移和相应荷载就是基坑支护结构稳定后的变形与受力。该方法能客观反映土与结构相互作用的动态过程,实例计算结果与实测结果很吻合。     

陕西华县高楼村黄土滑坡泥流的成因分析

滑坡泥流具有高速远程运动的特点,一般先形成滑坡,随即转为高速泥流,虽不多见,但破坏性大。陕西华县高楼村黄土滑坡泥流是一个由于引水渠漏水引起的典型案例。对滑坡形成区后壁黄土的物理性质测试表明,可转化为泥流的滑坡具有疏松的结构,一般饱和含水率大于液限。对其在饱和状态的三轴固结不排水试验表明,试样在很小应变下发生剪缩,产生较高的超孔隙水压力,超孔隙水压力达到一定程度,使其由固态转化为流态,从而形成快速、远距离的流动。当边坡被引水渠渗漏的水浸湿,潜在滑带几乎处于饱和时,在静水压力作用下,其稳定性接近临界状态; 一旦开始破坏,剪力作用下疏松的结构发生剪缩,沿滑动带产生较高的超静孔隙水压力,导致滑带呈流态高速下滑,此时的滑带只有很低的强度,因此沿着坡度较陡的沟底保持高速流动,到沟口平坦处势能完全释放后才停滞。用Sassa K.滑坡运动模型,对该滑坡的运动过程模拟,模拟结果与现场实测滑坡发生后的地形较为一致。     

毛细水作用下非饱和土压缩过程的微观非连续变形数值分析

研究非饱和土微结构的动态演化规律对认识非饱和土宏观物理力学行为的本质有重要意义。然而目前岩土学界对此尚不清楚。文章提出利用毛细水算法进行非饱和土压缩数值试验,研究其宏观变形过程中土水作用与孔隙的演变规律。首先参考黄土骨架颗粒的形态和优势颗粒的大小,建立了540 μm×400 μm理想的非饱和土微观结构模型;其次利用毛细...     

黄土中水分迁移规律现场试验研究

黄土地区降雨诱发滑坡是不争的事实,但黄土地区地下水位很深,降雨入渗地面后如何运移,与地下水有无直接联系,目前还不是很清楚。为此设计了人工滴水试验模拟天然降雨条件,通过在一深度为10 m的探井井壁上埋设土壤水分计,观测人工滴水入渗过程中不同深度土体含水率随时间的变化情况,以确定其入渗影响深度。监测结果显示：降雨量为3.82 mm/d (小雨)时,0.5 m内土体含水率变化明显,0.5 m以下土层含水率几乎没有变化;降雨量为10.31 mm/d(中雨)时,1 m内土体含水率有所增加;降雨量达25.21 mm/d(大雨)时,1 m内土体含水率增长明显,1.0～1.6 m范围内有微弱增长;随着深度增加,土体含水率变化逐渐滞后,增幅逐渐减小。这说明在干旱的黄土地区,若无明显入水通道,短期内降雨的入渗深度有限,很难到达地下水位;但深部古土壤层的观测结果表明,即使在其上部黄土中含水率变化极其微弱的情况下,古土壤中的含水率上升明显,表明黄土中非饱和渗流或水汽迁移是存在的。通过试验还表明,陇东黄土高原地区土壤中水分循环主要发生在浅层0.7 m以内的蒸发带。降雨入渗到蒸发带以内,若无后续降雨补给,则向上蒸发排泄;若入渗至蒸发带以下,则不受蒸发影响,得以继续向下迁移;当遇到不透水面时,会在层面附近富集,有限元模拟也较好地反映了这一规律。     

山西乡宁—吉县地区黄土高边坡可靠度研究

在山西乡宁—吉县地区实测了7个具有代表性的自然极限状态黄土高边坡断面,建立边坡地层结构模型;选取研究区合理的黄土物理力学参数,并分地层年代对10个典型工点的黄土强度参数内聚力和内摩擦角的变异性进行分析;选取6组典型的强度参数变异系数组合,基于Monte Carlo法进行可靠度模拟,评价该区边坡稳定性;采用自然类比法进行边坡设计.结果表明:边坡失效概率随坡高的变化趋势一致,均是中等坡高(49.8m)的边坡失效概率较大,低坡和高坡的失效概率较低;当变异系数较小时,边坡失效概率对坡高和坡度的变化敏感,而当变异系数较大时,边坡失效概率对坡高和坡度的变化不敏感;当坡型一定、强度参数变异系数较小时,边坡的稳定系数基本不变,而当参数变异系数超过某一界限时,稳定系数随变异系数的增大而增大,二者存在非线性相关关系;研究区黄土边坡处于基本稳定状态,但其失效概率最大达69.3%,平均21.1%,介于20%~30%的比例为33.3%,大于30%的比例为14.3%,可靠度指标介于-0.5~8.5,其中小于2.7的比例为88.1%;对于坡高约为50m的黄土高边坡,若取30%作为可接受失效概率,边坡坡度需降至45°以下,如果期望可接受失效概率在10%以内,则坡度不宜超过34°.     

一种用于非饱和黄土钻探的双管螺旋钻

为了满足非饱和黄土连续原状取芯的要求,参考美国已成熟的螺旋空心钻技术,设计了一种双管螺旋钻具。该钻具结合双管单动岩芯钻和螺旋钻的双重功能,通过螺旋叶片旋进土中,外围土体顺叶片上涌,贴在叶片间的外壁上;里面的空心部分则可以套取土样,使其免受扰动。钻具提出后,清除掉外壁上的土体,卸下钻头,取出里面的土样,不仅可用于土的鉴定,也可用于室内试验。试验表明其钻探取样效果良好,但对钻机动力和工艺要求较高。该钻探技术主要用于黄土滑坡钻探,通过连续取得原状土芯,从中识别和鉴定滑动带。     

澧县曾家河无水芒硝矿床分布规律

澧县曾家河无水芒硝矿床，矿层呈层状、似层状，分布于中新生代盐湖相沉积盆地─—澧县盆地，属古内陆盐湖相蒸发岩硫酸盐型沉积矿床，自边缘向中部由钙芒硝→无水芒硝→岩盐，组成环带构造。     

三维边坡稳定性分析的解析算法

基于以下假定条件:(1)滑动面为旋转椭球体;(2)对垂直于主滑面的界面,忽略水平向剪力,条间剪力竖直向下;(3)平行于主滑面的界面,条间剪力平行于底滑面;(4)底滑面上的剪力与滑动面倾向一致,方向相反;(5)底滑面和条柱侧面都达到了极限平衡,其摩尔-库仑抗剪强度指标φ和c相同,并有相同的稳定系数。将滑动面和地面都用相关的数学函数表达,从而推导出三维边坡稳定性分析的稳定系数的计算公式,该公式为积分形式,利用数值积分可方便地编程计算,由此避免了传统的条柱法需要人为划分条柱,处理特殊边界单元和精度低等问题。采用典型算例对推导出的解析公式进行了检验。     

一种考虑曲面地形效应的流动性滑坡运动模型

流动性滑坡在流经曲面地形时会产生附加的离（向）心作用,而以往的研究并未充分考虑这种作用。本文以LS_RAPID模型为基础,补充了在曲面地形下滑体运动所受离（向）心力,修正LS_RAPID模型的控制方程,得到考虑曲面地形效应的流动性滑坡运动模型——LSD_T（Landslide Dynamic_Terrain）模型。运用该模型对一典型流动性滑坡——天水市大沟滑坡进行模拟,并与相同参数下LS_RAPID模型的模拟结果进行对比。结果表明:LS_RAPID模型中曲面地形对滑体运动的限制作用不明显,体现为弯道处滑体冲出沟道,不符合滑坡的实际运动情况;而LSD_T模型则能够较好的反映弯道离（向）心作用的影响,滑体在弯道处顺沟滑动,运动轨迹与实际堆积过程基本一致。