黄土水敏性及其时空分布规律

黄土是一种具有水敏性的特殊土,天然状态下可以长期保持直立高陡的状态,遇水后呈现出崩解、湿陷、滑动、流变等变形行为。开展黄土的水敏性特性及其时空分布规律研究,对指导黄土高原工程建设和防灾减灾具有重要的现实意义。笔者在非饱和土力学的框架下,引入吸应力的概念,对黄土的水敏性及其力学机制进行解释,即水敏性的本质是,随着含水率的增大,土体内部吸应力逐渐减小,对应不同的外界边界条件时,产生崩解、湿陷、滑动、流变等不同的宏观变形行为。在黄土高原从西到东、从北向南不同空间位置的黄土剖面的不同的层位,系统采集黄土样品,基于TRIM试验测试技术,开展样品的土-水特征曲线与吸应力特征曲线测试。试验结果表明,脱湿与吸湿条件下的各曲线呈现相同的变化规律,均存在3个明显的特征段。黄土对水的敏感程度随其沉积年代和在黄土高原分布位置的不同,呈现出规律性的变化。空间上,从西向东、由北向南,水敏性增强;时间上,沉积年代由老到新,水敏性增强。     

延安地质遗迹特征及世界地质公园建设方案

延安地处黄土高原腹地,黄河中游,富集发育了类型多样的地质遗迹资源。在现场调查和综合研究的基础上,将延安地质遗迹划分为黄土层型剖面、黄土地貌景观、黄河蛇曲群、黄土丹霞等为典型代表的3大类7类12个亚类。这些地质遗迹资源分布相对集中,具有极高的科学研究价值和黄土高原独有的景观美学特征,在世界范围内具有独特性、典型性和对比意义。延安丰富的地质遗迹与革命圣地的厚重人文历史、自然生态系统三者和谐共生,相互辉映,全方位展示了黄土高原最为典型的自然和人文特色。经分析论证,认为延安建设世界地质公园条件具备,机遇成熟,影响深远,效应显著,并提出建设延安地质公园的构想和推荐方案,并希冀尽快启动相关申报和建园工作。     

延安Q3原状黄土渗透各向异性及微结构分析

为研究原状马兰黄土的渗透各向异性,以延安削山造地重大工程开挖所揭露的完整黄土剖面中的马兰黄土层为研究对象,采用室内变水头渗透试验获取不同埋深不同渗流时长原状黄土垂直向和水平向的渗透系数,并对试验前后黄土试样垂直向和水平向SEM（scanning electron microscope）电镜扫描结果进行分析,从微观结构上揭示原状马兰黄土结构各向异性的原因。结果表明：原状黄土垂直向和水平向饱和渗透系数具有显著各向异性,且垂直向和水平向渗透系数都随渗流时间的持续而减小,各向异性渗透性能在时间尺度上具有某种衰减关系;同时,原状黄土各向异渗透性能随埋深的增大而逐渐减弱;土颗粒结构的接触、排列方式是导致黄土原生各向异性的根本原因,也是导致渗流初始阶段渗透系数各向异性的原因,而渗流作用产生的次生结构各向异性则使渗透系数各向异性在时间尺度上表现得更为明显。     

黄土-红层接触面滑坡的变形特征

黄土一新近纪红色泥岩接触面(简称黄土-红层接触面)滑坡是黄土地区分布最广、发生最频繁的滑坡类型之一.为了深入了解该类滑坡的形成机理,本项研究通过现场监测和室内物理模拟对一个正在变形的黄土-红层接触面滑坡的变形特征进行了系统的综合分析.野外变形和室内物理模拟试验一致显示,该滑坡将经历两个明显的变形过程:牵引式和累进式扩展变形;沿黄土-红层接触面的解体式块体滑移,同时伴随沿黄土古土壤层的局部滑移.滑坡变形由斜坡前缘崩塌牵引所致,块体滑移由前缘向后缘逐渐发展,滑面剪切破坏由中段向坡脚和后部两侧发展.进一步分析表明,该滑坡的变形特征主要受制于坡形、黄土结构和性质,尤其是黄土-红层接触面的产状和性质.降雨入渗改变斜坡岩土体的性质,进而影响该类滑坡的变形特征.此外,实验结果显示,开挖活动对斜坡变形的影响取决于开挖方式和开挖强度.     

Deformation Characteristics of Loess Landslide along the Contact between Loess and Neocene Red Mudstone

The loess landslide along the contact between loess and Neogene red mudstone (NRM) is one of those that have occurred extensively and frequently in loess areas of China. To better understand the mechanism of this type of landslides, a distressed loess slope being subjected to deformation along the loess-NRM contact was comprehensively investigated through approaches of field monitoring and laboratory physical modeling. Field observation and physical modeling shows that the slope deformation will experience two distinct processes: 1) laterally retrogressive and vertically progressive propagation, which was initiated by falling of the slope head; and 2) retrogressively separate mass sliding along the weak basal zone of the loess-NRM contact with minor sliding along the paleosols within the loess. Shear failure of the loess-NRM contact may initiate in the middle section, followed by a progressive propagation towards the slope toe and inner slope. Analysis reveals that the deformation characteristics of the distressed slope are largely constrained by slope topography, the unique structure, physical and mechanical properties of loess and paleosols, and occurrence and nature of the loess-NRM contact. Rainfall has significantly influence on the deformation characteristics of the slope through its interaction with the loess and soil of the loess-NRM contact. Additionally, improper style and intensity of cutting on the slope greatly enhance and accelerate the deformation course of the slope.     

甘肃秦安糜子湾剖面中新世风尘堆积的磁性地层学研究

文章对西部黄土高原糜子湾黄土-古土壤剖面进行了磁性地层学研究。该剖面厚度为164.4m,记录了15个正磁极性段和15个负磁极性段,可与标准极性表中从C5r.3r到C5En之间的极性带对比。根据极性界限用平均沉积速率外推,得到该剖面顶界年龄为约11.6MaB.P.,底界年龄为约18.5MaB.P.。糜子湾剖面位于已发表的QAⅠ中新世黄土剖面以东约30km,两剖面相同时代的地层在岩性地层结构和磁化率曲线波动上具有高度的一致性,表明中新世黄土-古土壤序列与第四纪黄土-古土壤序列一样,地层在空间上有很好的可对比性。文章的结果为从空间角度研究中新世环境变化行为提供了新剖面的年代地层框架。     

黄土沟壑地生态治理规划研究--以郑州市二七区马寨镇为例

文章在分析黄土沟壑地传统农业的低效性和大城市周围蓬勃发展的新兴产业以及可持续发展战略的基础上,结合区域发展情况,提出了郑州郊区黄土沟壑地以恢复地方植被为基础,以景观建设为突破点,综合治理水土流失,发展区域生态经济的新模式。     

从非饱和土力学角度探讨黄土湿陷机制

本文回顾了黄土湿陷概念的由来及其基于其微结构湿陷机制研究现状。对从非饱和土力学角度开展黄土湿陷机理研究的有关问题进行了讨论和分析,提出了广义湿陷性概念。黄土湿陷机制研究应根据具体湿陷路径针对性开展非饱和土应力路径试验研究,从而进一步建立黄土广义湿陷本构模型,为工程问题的定量分析和数值计算提供科学依据。非饱和黄土常剪应力增湿试验表明,黄土湿陷破坏之前发生了一定的微小变形,随后应变速率突然增加,偏应力也不再维持为常数。同时,观察到孔压突然上升1~2kPa,表明黄土湿陷过程发生了不完全排水剪缩破坏。     

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。