黄土陡坡降雨冲刷试验及其三维颗粒流流-固耦合模拟

针对坡角为70°的黄土边坡,进行2.7 mm/min降雨强度下的室内坡面冲刷试验。根据边坡冲刷破坏的过程特征,将边坡侵蚀方式演变过程归纳为试验初期的片蚀、中期的细沟侵蚀、到后期的切沟侵蚀和坍塌。试验中坡顶处侵蚀强度大于其他部位,当坡面形成上下贯通的切沟之后,水流开始掏蚀沟槽底部土体,随着冲刷的持续,切沟两侧土体强度降低,坡顶土体发生坍塌。以此为基础利用三维颗粒流软件PFC3D对边坡降雨冲刷过程进行流-固耦合模拟,在模拟颗粒大变形的同时得到颗粒运动轨迹、孔隙率、流体单元内流速等重要参数,这些参数的定量变化过程反映了降雨过程中边坡遭受侵蚀程度及水流侵蚀能力的分布规律:坡顶处侵蚀最为强烈、水流侵蚀能力最强,且两者随高度降低呈减小趋势,与室内试验结果一致。     

周期温度边界条件下一维融化固结特性研究

在周期温度边界条件下,冻土呈现出与常温边界不同的融化固结特性. 基于融化固结理论提出了一种适用于周期温度边界条件下融化固结计算的数值模拟方法,并通过试验验证了该方法的有效性. 通过对比分析试验及数值结果表明,提出的数值方法能够很好地描述周期温度边界条件下冻土的融化固结特性. 同时,融化深度和变形均随时间呈现出阶梯型的变化趋势. 这是周期温度边界下土体融化固结行为最显著的特点. 随着冻融次数的增加,融化深度和变形均趋近于常温边界条件下的结果,这表明若干个冻融循环后周期温度边界对融化固结行为的影响将逐渐消失.     

高压条件下土的冻融试验装置研制及应用

深部土体冻融后的物理力学性质对深部人工冻结工程意义重大. 针对该问题, 在以往土的冻融试验装置的基础上, 设计出适用于高压条件下土的室内冻融试验装置, 并给出了高压条件下土的冻融试验方法. 基于该装置, 对有压条件下兰州黄土在不同冷端温度下的单向冻结特征进行了试验研究. 结果表明: 无压单向冻结过程中土的变形以冻胀为主, 而高压情况下则主要表现为压缩变形. 在有压单向冻结过程中, 试样内部仍然存在着明显的水分重分布过程. 试验分析表明, 该试验装置能够为高压条件下土的冻结特征及冻融作用后土的物理力学性质研究提供技术支持.     

贵州省地质矿产中心实验室成为国土资源部国土资源科普基地

正为积极推动我国国土资源科普事业发展,打造高水准国土资源知识普及和政策宣传的科普平台,进一步提升国土资源事业的公众认识度及社会影响力,贵州省地质矿产中心实验室创造条件、努力申报,2013年8月5日成为     

SBPM试验不同长径比颗粒流细观模拟

自钻式旁压试验(Self-boring pressure-meter)具有对原位土体扰动小,测试深度大,能够得到不同深度处土体的应力-变形曲线,在测定地基土性参数和地基承载力上具有广阔的应用前景。然而受分析手段和研究水平限制,目前对SBPM试验不同长径比(length-to-diameter ratio)测定器加载过程中周围土体的细观变形响应研究较少,而土体参数的确定与其变形机制是密切相关的,基于此,应用PFC3D(Particle Flow Code in Three Dimensions)颗粒流程序对不同长径比L/D(6、10、15、20)下自钻式旁压试验进行了数值模拟,对测定器孔应变一定时,周围土体的位移场和应力场分布变化进行了分析研究。试验结果表明:根据长径比的大小,位移场和径向应力场分布可分为两种形式:当长径比L/D=6时,位移场和应力场分布呈"弧形壁灯笼状",测定器周围土体变形在其高度上不符合平面应变轴对称条件,且L/D=6时的土体应力小于后3值(L/D=10、15、20时);当L/D=10、15、20时,则呈"直壁灯笼状",此时在测定器高度上应力分布比前者均匀,其变形基本符合平面应变轴对称条件。径向应力在测定器附近两侧形成近似成对称分布的数个应力集中区。当测定器径向应变一定时,随着L/D的增大孔壁处土体径向应力逐渐呈负指数减小并趋于稳定。     

陕北延安“7.3暴雨”诱发地质灾害主要类型与特征

2013年7月3日以来,陕西延安地区百年不遇的持续性强降雨,引发了大量的崩塌、滑坡、泥流地质灾害,造成严重的财产损失和人员伤亡。通过野外实地调查,对本次持续性强降雨诱发大范围地质灾害的主要类型和特征进行了较为系统的研究。研究表明,本次持续性强降雨引发的地质灾害共计8 000余处,灾害类型主要有崩塌、滑坡和泥流,分别以小规模黄土崩塌、浅表层黄土滑坡、坡面型黄土泥流为主,以及上述灾种链生转化形成的沟谷型泥流。在持续降雨条件下,多灾种转化而成的复合型灾害是造成人员伤亡和财产损失的主要类型。     

交联型低固相泥浆在桩基工程中的应用

结合武汉绿地中心超高建筑桩基工程钻孔施工中所遇到的松散砂及风化泥岩、风化砂岩等破碎层中出现的孔壁坍塌问题,进行了交联型低固相泥浆的现场应用试验。交联型低固相泥浆性能指标优良:密度1.02～1.05g/cm3、漏斗黏度25～40s、API失水量(0.7MPa压差)8～20ml/30min;动切力2.5～4.0Pa、动塑比0.48左右,属于宾汉型流体,具有良好的剪切稀释作用,对松散砂及泥岩、风化砂岩等破碎层的胶结能力强,能起到"下套管"的固壁作用,具有良好絮凝钻屑聚沉的能力,维持体系无固相。使用该泥浆能显著提高风化、破碎、水敏性等复杂地层桩孔的钻进效率、成孔质量与单桩承载力。     

库车坳陷依南2“连续型”致密砂岩气藏成藏临界物性条件

“连续型”致密砂岩气藏是一种重要的非常规油气资源.恢复储层临界物性条件的演化对于揭示致密砂岩气成藏机理及成藏过程具有重要的理论意义.以库车坳陷依南2“连续型”致密砂岩气藏为例,利用数值模拟方法结合盆地模拟技术,恢复了储层临界物性的演化过程,并根据临界物性条件和储层演化的耦合关系,确定了该地区“连续型”致密砂岩气藏可以成藏的最早时间.研究表明,“连续型”致密砂岩气成藏临界物性并不是固定不变的,它随着地质条件的变化而不断发生改变.依南2“连续型”致密砂岩气藏最早的形成时间为距今9 Ma,对应的临界孔隙度为6.95%;现今储层临界孔隙度为7.26%.结合实际地质情况进一步证实了依南2气藏为“连续型”致密砂岩气藏.      

基于灰色关联分析法的边坡敏感性分析

综合考虑边坡坡高、角度、岩土体黏聚力、摩擦角和容重等因素对边坡稳定性的影响,通过有限单元应力法建立数值模型,进行应力分析,最后计算得到边坡安全系数,这一方法将数值分析和极限平衡方法有机地融合在一起,达到优势互补的效果;然后基于灰色关联分析法对有限单元应力法得到的数据建立数学模型,对各影响因素与安全系数进行关联分析,最后得到各影响因素对边坡稳定性影响的敏感性。结果表明:影响边坡稳定性的因素敏感性依次为黏聚力、容重、摩擦角、边坡角度和坡高。利用敏感性分析结果,可对边坡加固位置提出设计改进,将有限的加固措施加于敏感性较高的位置,能够更有效地提高边坡的稳定性。     

某硫铁矿尾矿库区土壤对Mn~(2+)、Fe~(x+)、Cu~(2+)的吸附性研究

尾矿库区土壤金属污染严重影响了库区的生态环境,而金属离子在土壤中的危害性大小取决于其进入土壤之后的吸附-解吸、形态转化、迁移等。为了进一步预测和防治土壤金属污染,取某硫铁矿尾矿库区土壤进行室内批淋滤实验,结果表明:淋滤液中金属离子初始浓度越大,越有利于土壤对金属离子的吸附;淋滤液的pH越小,越不利于土壤对金属离子的吸附。土壤对Mn2+的吸附规律更符合双常数方程,对Fex+、Cu2+的吸附规律更符合Elovich吸附速率方程。假设土壤中金属离子可全部溶出,在1∶25土液比的实验条件下金属离子Mn2+、Fex+、Cu2+的持续溶出时间分别为3.28,284.5,1.224d,实际中造成的污染将更加严重。吸附量、吸附速率及分配系数均与淋滤液中金属离子初始浓度及土壤中背景浓度呈正相关关系,土壤中金属溶出时间则与土壤中金属元素背景值呈正相关关系。