宝鸡渭河北岸大型深层黄土滑坡基本特征与稳定性研究

以宝鸡渭河北岸杨家村大型深层黄土滑坡为研究对象,综合应用野外地质详细调查、工程地质勘察和高密度直流电阻率地球物理勘探等方法,基本查明了杨家村滑坡的特征和稳定性。调查研究结果表明,杨家村滑坡属于深层多级旋转型黄土滑坡,滑面总体呈圆弧形,渭河北缘断裂从杨家村滑坡滑体中部通过,对滑坡结构具有控制性作用,新近纪三门组粘土层的变形破坏是滑坡形成的主要内因。综合评价结果表明杨家村滑坡目前总体处于稳定状态,需关注前缘局部失稳,研究结果可为杨家村滑坡防治提供依据。      

湖北庹家湾剖面释光测年与地层年代学及记录的55 ka BP气候变化

以湖北庹家湾剖面为研究对象,对其宏观组构、沉积学及理化性质(磁化率、粒度、色度、元素组成等)进行了测试,用OSL方法进行了测年断代。根据野外和室内实验数据,建立了汉江Ⅰ级阶地上黄土-古土壤的地层序列,并以OSL测年数据为依据进行了地层年代学研究,利用气候替代指标重建了汉江上游55 ka BP以来气候变化的轨迹。认为:汉江Ⅰ级阶地在55 ka BP前后形成,阶地形成后即刻开始接受连续的风尘堆积;其地层从下向上依次分为L1-L3(55.0~28.5 ka BP)→L1-S2(28.5~24.5 ka BP)→L1-L2(24.5~23.0 ka BP)→L1-S1(23.0~21.0 ka BP)→L1-L1(21.0~11.5 ka BP)→Lt(11.5~8.5 ka BP)→S0(8.5~3.0 ka BP)→L0(3.0~0 ka BP);马兰黄土中记录了44.5~41.0 ka BP、37.5~34.0 ka BP、28.5~24.5 ka BP、23.0~21.0 ka BP四个暖湿气候阶段,其中28.5~24.5 ka BP和23.0~21.0 ka BP比较暖湿,形成了古土壤层L1-S2和L1-S1;庹家湾剖面记录的气候事件具有区域性特征,可与深海同位素曲线MIS-3进行良好比较,反映汉江地区MIS-3的后期暖湿程度较高;全新世大暖期(8.5~3.0 ka BP)在汉江上游地区并非一直表现为暖湿的特征,在5~6 ka BP出现短暂的相对凉湿的气候阶段。     

黄河晋陕峡谷1.1 Ma阶地的形成及其构造背景*

对黄河晋陕峡谷河曲、黑峪口、延水关和壶口等4个地区进行了详细的野外考察。河曲地区共发现3级河流阶地,更高的则为唐县期宽谷;唐县期宽谷的海拔高度约1000m(拔河高度150m),而3级河流阶地的拔河高度分别约为110m、80m和12m。黑峪口地区也存在唐县期宽谷,宽谷之下发育5级河流阶地,唐县期宽谷西高东低,海拔高度位于970m和940m之间,5级河流阶地的拔河高度分别约为130m,80m、50m、12m和4m。延水关地区共发现6级河流阶地,全部为第四纪期间形成,6级河流阶地的拔河高度分别为180m、130m、95m、50m、20m和4m。壶口地区共存在8级阶地,也全部为第四纪期间的阶地,阶地的拔河高度分别约为260m、210m、180m、120m、80m、60m、35m和15m。对壶口最高阶地进行了地层学研究,发现这一阶地上覆厚度约110m的黄土地层,黄土层的最底部为L13,古地磁研究结果和古土壤断代都指示了这一阶地的形成时间在距今1.1Ma左右。综合晋陕峡谷地区现有的研究结果认为,3.3Ma之前,鄂尔多斯地块内部构造极为稳定,发育了唐县期夷平面,古黄河在此夷平面上主要以侧蚀拓宽为主,下蚀极其微弱;3.3-1.1Ma,鄂尔多斯地块的构造稳定可能被打破,黄河小幅度下切;而1.1Ma以来,受鄂尔多斯地块快速抬升的影响,黄河发生剧烈下切,1.1 Ma阶地和晋陕峡谷的主体在这一时期形成。     

加筋方式对黄土动力特性影响三轴试验研究

为探讨黄土动力特性受加筋方式的影响,利用GDS动态三轴测试系统,以玻璃纤维单丝窗纱为筋材,开展了4种围压下10种不同加筋方式的黄土动力特性试验,研究了黄土动弹性模量和阻尼比随围压、加筋位置、加筋层数的变化规律。结果表明:未加筋和加筋试样动弹性模量都随动应变增加呈指数衰减,但随围压增加而增大;应变小于0.05%时,阻尼比分布较离散,应变大于0.05%时,阻尼比随围压和动应变增加而增大;筋材的加入提高了土样的动弹性模量,并有效降低了阻尼比。通过构建加筋效用规格化系数并对比发现:加筋效益受围压与动荷载传播方向影响最为显著;中等围压下筋材发挥效益最明显;对本试验土样尺寸而言两层加筋效果较佳;动静荷载作用下土体中筋材布置都应优先考虑土样2/3～3/4附近。     

岷县漳县地震灾后重建场地黄土震害预测

通过对取自2013年岷县漳县Ms6.6地震影响区8个灾后重建安置点的黄土进行室内动、静三轴试验,研究了极震区2个灾后重建场地黄土的动、静力学特性,分析了地震影响区内3个灾后重建安置场地的黄土斜坡稳定性和5个场地黄土的震陷性;并结合安置点的地形地貌特点,对灾后重建场地潜在黄土地震地质灾害进行了预测。结果表明:极震区黄土在静力作用下具有明显的应力强化特性,在循环动荷载作用下具有刚度迅速衰减和粘滞性急剧增强的特征;MX-2和MX-3重建场地的斜坡在地震作用下存在失稳的可能;Ⅷ度以上地震作用下,MX-1、ZX-1、LT-1和LX-1场地存在产生不同破坏等级震陷灾害的风险;Ⅷ度以上地震作用下MX-1场地的黄土可产生液化,存在导致山体液化滑坡、泥流以及建构筑物地基失稳和不均匀沉降等地震灾害的风险。     

马兰黄土渗气率与饱和渗透系数的关系研究

利用改进的ZC-2015型渗气仪和TST-55型渗透仪进行马兰黄土渗气和饱和渗透试验,确定稳定渗气率对应的稳定渗径,进而探讨渗气率ka和饱和渗透系数Kw的关系。研究结果表明: ka不仅能描述非饱和土孔隙和结构特征,也能用于预测Kw。气体渗气率随着渗径的增大而减小,最终趋于稳定,原状和重塑黄土的稳定渗径均约8 cm。ka和Kw间呈明显的双对数线性关系,不同深度的原状风干黄土和不同粒组的重塑土的lgka和lgKw间的相关性都比较明显,但原状风干黄土和重塑土之间的拟合公式有很大差异。另外,黏粒含量较高时,重塑土拟合直线的斜率β和截距α明显增大。不同含水率下,重塑土拟合公式有很大的差异,当含水率较大时,随着干密度的增大,ka的变化程度比Kw大,拟合直线的斜率β和截距α都有明显的减小。     

残余强度状态下原状滑带土蠕变特性试验研究

三峡库区许多古滑坡在重力等内、外地质营力作用下呈现出长期而缓慢的变形特征,具有明显的蠕变属性。复活型古滑坡的滑带常处于残余强度状态,其运动特征主要受滑带土力学性质和应力状态控制,研究原状滑带土在残余强度状态下的蠕变特性,对于了解复活型古滑坡滑动机制及预测其运动趋势具有重要意义。针对三峡库区黄土坡滑坡原状滑带土开展环剪试验,研究了不同应力水平条件下滑带土在残余强度状态下的蠕变变形规律。结果表明,滑带土的蠕变速率与剪切应力比R_(CSR)(蠕变剪切应力与残余强度的比值)呈正相关变化,当R_(CSR)接近蠕变阈值1时,滑带土等速蠕变明显,部分试验条件下继而发生加速蠕变,在相同R_(CSR)条件下,土样法向应力越大,其蠕变速率也越大。采用Burger模型对蠕变过程进行模拟,获取了模型的各参数。通过分析滑带土等时蠕变曲线,获得滑带土长期抗剪强度约为0.95倍的残余强度。此外,滑带土蠕变速率受固结时间影响,蠕变速率随固结时间增加而减小,滑带土剪切强度随着固结时间和剪切位移的增加可发生一定程度的恢复。     

干湿循环下黄土强度衰减与结构强度试验研究

针对干湿循环作用下黄土强度问题,系统地开展了常规三轴试验,提出了黄土结构强度和衰减强度的求取方法,探讨了不同围压和含水率对结构和衰减强度的影响,研究了黄土结构与衰减强度的关系。研究结果表明,黄土结构和衰减强度都随含水率的增大而减小,且呈良好的对数函数关系;结构和衰减强度都随围压的增大而增大,具有良好的线性关系;通过对结构和衰减强度的研究,发现多次干湿循环后原状黄土的强度衰减值与相应的重塑黄土的强度衰减值和黄土的结构强度之和基本相等,证明多次的干湿循环作用不仅仅打破了原状黄土的结构强度,并最终使得其与重塑黄土具有基本相同的土体结构。     

木质素磺酸盐对兰州黄土力学性质的影响

作为土壤改良的重要手段,化学加固利用化学材料与土体反应生成凝胶并胶结土粒达到固化目的。采用木质素磺酸盐进行黄土加固试验,开展界限含水率、导热系数试验、无侧限抗压强度试验、加卸载试验、应力松弛试验和X射线衍射等,研究了木质素磺酸盐固化黄土的物理性质和力学特征,从矿相角度探讨木质素磺酸盐的固化机制。结果表明,风干条件下木质素磺酸钠会造成黄土盐渍化,且对提高黄土强度没有显著的效果;木质素磺酸钙掺入黄土后,随着其掺量的增加,固化黄土的塑性指数和导热系数逐渐降低,强度明显增大,7 d龄期掺量为5%的木钙固化土无侧限抗压强度可以达到11.81 MPa,是素黄土的5.58倍;黄土的刚度在木质素磺酸钙的作用下显著提高,相同应变水平下所需能耗大幅度增加,同时其应力松弛程度也得到了改善。结合X射线衍射仪(XRD)测试结果,推测木质素磺酸钙能够与黄土中的黏土矿物反应,生成石英质和碳酸盐矿物,加强土粒间的硅质和钙质胶结,令土体结构更加密实,是值得深入研究的新型固化材料。     

平面应变条件下原状黄土侧向卸载变形与强度特性分析EI北大核心CSCD

基于平面应变改造后的西安理工大学真三轴仪,在不同围压条件下对不同含水率黄土进行了侧向卸载平面应变试验,研究了平面应变条件下原状黄土的卸载强度、变形特性以及原状黄土的破坏方式。研究结果表明:不同固结围压条件下,各含水率原状黄土的侧向卸载应力-应变曲线均为硬化型,近似呈理想塑性曲线。剪切过程中,黄土的侧向与竖向变形呈非线性变化,侧向应变的发展要快于竖向应变,体积变形均为体胀。侧向卸载条件下土的破坏应变要比平面应变竖向加载和常规三轴试验小得多。黄土的卸载破坏强度与含水率、围压和球应力状态密切相关;随着含水率的增大,黏聚力衰减明显,内摩擦角略有减小。侧向卸载条件下,原状黄土呈剪胀滑移破坏形式。