对“黄土的构度指标及其确定方法”讨论的答复

"黄土的构度指标及其确定方法[1]"一文发表于《岩土力学》2010年第1期,以下简称"原文"。现就焦五一先生对原文的讨论(以下简称"讨论稿")答复如下。     

强夯法加固温陷性黄土后承载力的研究

通过现场试验,研究强夯法处理湿陷性黄土后的承载力与夯击能之间的对应关系,为工程技术人员在采用强夯法处理湿陷性黄土时提供参考。     

中国沙漠的同位素分区特征

系统采集了中国10个主要沙漠或沙地(塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、柴达木沙漠、毛乌素沙漠、库布齐沙漠、古尔班通古特沙漠、浑善达克沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地)样品,并在黄土高原西峰、环县和洛川剖面采集了马兰黄土(L1)样品.通过选择合适的粒级和样品处理方法,对样品酸不溶物进行了Nd和Sr同位素组成的测定.测定结果表明,中国10个沙漠或沙地的Nd同位素组成ε8Nd(0)的变化范围大,为-1.2～-17.2.根据Nd同位素组成范围,10个沙漠或沙地的εNd(0)从高到低可以分为4个区域:A1:古尔班通古特沙漠和呼伦贝尔沙地(-1.2～-4.0);A2:浑善达克沙地和科尔沁沙地(-4.4～-7.0);B:塔克拉玛干沙漠、柴达木沙漠、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠(-7.4～-11.7);C:毛乌素沙漠和库布齐沙漠(-11.8～-17.2).中国沙漠Nd同位素组成的分区性与中国北方的大地构造和山脉分布密切相关,并表明中国沙漠具有近源性,即沙漠物质主要来源于其邻近周围的山脉和基底岩石的风化侵蚀.通过对比,黄土高原黄土Nd和sr同位素组成与柴达木沙漠和阿拉善高原的沙漠(腾格里和巴丹吉林沙漠)相同,而与其他沙漠不同.塔克拉玛干沙漠碳同位素组成为0.19‰～0.62‰;柴达木沙漠、巴丹吉林沙漠和黄土高原马兰黄土碳同位素组成都落在1.20‰～2.40‰之内.黄土高原马兰黄土碳同位素组成与柴达木沙漠和巴丹吉林沙漠相类似,而与塔克拉玛干沙漠不同.本次研究为Liu et al.(1996)的推论,即黄土高原黄土物质最终来源于青藏高原东北缘,提供了一个有力的同位素证据.     

中主应力对压实黄土动变形特性的影响

常规的三轴试验通常无法真实模拟实际工程中土体所受的应力状态,因而就不能准确地评价土体的变形特性,尤其是中主应力对土体变形的影响。通过对原有的DTC-199型周期扭转荷载三轴仪进行简单的改造,可进行中主应力对压实黄土动变形影响的试验研究。中主应力的大小σ2通过中主应力系数b(b=(σ2-σ3)/(σ1-σ3))来反映,在其它固结条件不变的前提下,初始中主应力系数b对压实黄土的动剪切模量有一定的影响,随着b的增大,动剪切模量有减小的趋势,最大剪应力也逐渐减小;b对最大动剪切模量基本没有影响。初始中主应力系数b对压实黄土的阻尼比λ基本没有影响,在λ-lgγd的半对数坐标图中,阻尼比随动剪应变的增加有逐渐增大的趋势,并且表现出较好的相关性。     

黄土隧道边仰坡动力响应的大型振动台模型试验研究

设计并完成了1∶80比例尺的高陡黄土边坡大型振动台模型试验。通过输入不同类型、幅值、频率的地震波,探讨地震作用下模型洞口仰坡动力响应规律,以及地震动参数对动力响应的影响。试验结果表明,不同地震波加载的过程中,坡面的PGA随着测点高程的增大而增大,在隧道仰拱和拱顶所处的位置,PGA有突然减小的过程。其中仰拱周围边坡坡面的PGA减小更大,说明隧道的存在对坡面加速度的放大作用具有一定的抑制作用,其中仰拱位置比拱顶位置抑制作用更强。台面峰值加速度越大,仰拱对加速度的抑制作用更加明显,坡顶面的PGA最大,因此坡面越高,加速度的放大效应越明显,并没有出现加速度放大系数饱和的这种状态。试验结果有助于揭示黄土隧道仰坡在地震作用下的失稳机制,为工程的抗震设计提供有益的参考。     

黄土高原100万年以来东亚夏季风演变信号的多尺度分析

在研究黄土高原东亚季风地质时期周期演变中,利用经验模态分解(EMD)方法对黄土高原甘肃省灵台和赵家川黄土剖面约1 MaB.P.以来磁化率时间序列进行多尺度变化分析,结果表明:1)0~0.8 MaB.P.地球轨道三要素中的偏心率准400 ka、100 ka周期在黄土沉积中反映明显,方差贡献率达35.19%,还发现16 ka的岁差周期及334 ka1、77 ka5、8 ka、31 ka、7.9 ka、3.9 ka的非轨道准周期;2)0.8~1 MaB.P.也发现地球轨道三要素中的偏心率准100 ka周期2、1 ka岁差周期及55 ka、8.3 ka、3.5 ka非轨道准周期,偏心率准100 ka周期具有主导地位(方差贡献率达37.44%);3)尽管黄土记录的东亚夏季风100 ka周期的产生机制已有多种假说,古气候学界还是普遍认为它产生于某些尚不清楚的过程,有待进一步研究。     

天山北麓黄土发育特征及形成年代

对天山北麓黄土年代的认识还存在一定分歧.文章在对天山北麓河流阶地进行划分的基础上,通过分析黄土分布与地貌单元(河流阶地与冲积扇)的依附关系,同时结合黄土-古土壤序列分析与ESR测年,初步确定天山北麓地貌面上覆盖的最老黄土年代为0.54Ma B.P.,这为分析黄土所赋含的环境信息提供时间标尺.     

棋子山运动的发现及其意义

棋子山运动是一次强烈的地质构造运动。它使老黄土下部及其同期异相的湖积层发生了一系列的构造变动——断层、褶曲（向斜、背斜）等;使我国北方的地貌条件有了很大的改变,许多大的湖泊如泥河湾古湖、三门古湖等都在此时灭亡;桑干河、汾河、渭河、黄河等都在此时形成。棋子山运动发生在老黄土下部堆积之后,老黄土上部堆积之初;在地磁柱上属安比拉亚时,其绝对年龄为距今049～050 Ma。由于棋子山运动的发生,在河谷地带和山前平原生成了非常良好的蓄水构造,成为许多大、中城市的供水水源地和矿产生成地;同时也由于棋子山运动的发生,使断裂的复活、地震的发生、边坡的坍塌,给许多工程带来了不利因素和造成了严重后果。     

印度季风演化在中国川西高原碳酸盐记录上的反映

通过分析甘孜黄土1．15Ma以来的高分辨率碳酸盐记录,发现0．65Ma以前川西地区受到印度季风强烈稳定的影响,降水丰沛,气候湿润;0．65Ma以后,尤其是0．50Ma以后印度季风对该地区的影响开始逐步减弱,气候开始向干旱化方向发展．     

压实黄土水分入渗规律及渗透性试验研究

为了研究压实黄土中的水分垂直入渗规律和非饱和渗透系数函数,在实验室内利用一维土柱垂直入渗模型试验装置,对两组压实黄土土柱试样分别进行了常水头入渗和降雨入渗试验。得到主要结论如下:（1）常水头入渗试验中,累积入渗量和湿润锋前进距离都随入渗时间呈幂函数形式增长,累积入渗量和湿润锋前进距离之间存在线性关系。入渗率在入渗初期最大,之后随入渗时间而快速降低,并在土柱试样底部出水以后达到稳定,且与湿润锋前进距离呈反比关系。（2）降雨入渗试验中,得到两组试样入渗过程中土-水特征曲线数据,分别用van Genuchten模型和Fredlund-Xing模型对两组试样进行了特征曲线拟合。并利用瞬时剖面法处理了入渗过程中水分和水势传感器的监测数据,得到两组试样的非饱和渗透系数,并拟合得到非饱和渗透系数与体积含水率之间的指数函数关系式。同时,采用van Genuchten和Fredlund等渗透系数模型分别对两组试样的非饱和渗透系数进行预测,通过对比模型预测结果和瞬时剖面法实测值,发现van Genuchten渗透系数模型预测结果更接近实测值。