美国地质灾害防治现状综述

地质灾害的防治研究受到世界各国的广泛重视,本文从地灾防治基础理论、职能部门工作方式入手,对美国科研界的非饱和土理论最新研究进展、美国地质调查局(USGS)地质灾害防治中心的日常工作形式进行了较为全面的阐述。除此之外,还结合作者自身参与的滑坡灾害调研活动,对美国科研人员的野外基本工作方法、野外工作的最主要目的进行了描述。在此基础上,还对中美两国地灾防治现状进行了简要对比,本文所阐述的内容可为相关领域的研究人员提供一定的参考。     

水力滞回性对降雨入渗边坡稳定性的影响

针对目前以土水特性曲线为基础的非饱和土研究不考虑水力滞回性的现状,笔者采用ABAQUS建立了降雨蒸发条件下非饱和土边坡模型,分别对考虑水力滞回性和不考虑水力滞回性的模型,进行了基于强度折减法的边坡稳定性的计算分析,并对比了每12小时孔隙水和坡脚位移的变化。结果发现：1）在降雨阶段,考虑了水力滞回性的模型基质吸力总是大于不考虑滞回性的模型,在降雨阶段减小的速度要小于不考虑滞回性的模型,且坡脚处位移较大,坡肩位移较小;2）在蒸发阶段,基质吸力相比不考虑滞回性的模型恢复速度更快。3）在降雨、蒸发过程结束后,基质吸力几乎是不考虑滞回性的模型的2倍,考虑水力滞回性对边坡坡脚的位移有很大的影响,尤其是在蒸发阶段,影响更加明显。分析表明：不考虑水力滞回性模型安全系数达到1.536,考虑了水力滞回性后安全系数为1.3625,不考虑水力滞回性导致所得的边坡安全系数偏高,低估了边坡的风险性。     

某尾矿库工程渗透性分析

对尾矿库的的渗透性进行分析,通过钻孔和井探针对不同岩性分别作注水试验、渗水试验、抽水试验及压水试验得出渗透系数,解决尾矿库的渗漏问题。在运营过程中做好库区排水措施,增加库区水向下游排泄量,并在下游地段或泉眼处做好地下水位监测及水质监测工作,以防库区含金属离子造成地下水污染。     

变渗透系数软土一维非线性固结沉降数值模拟

固结沉降计算是工程建筑中的重要内容之一。传统的固结沉降计算多是基于渗透数为常数的Terzaghi模型,这与实际的固结过程有较大的差别。采用Carman—Koze模型与一维非线性固结沉降模型进行耦合来模拟固结沉降过程。结果表明,固结导致的渗透系数的变化对固结有较大的影响,特别是在后期这种影响会越来越大。     

非饱和土抗剪强度理论的研究进展

非饱和土的工程性质是20世纪90年代以来国际岩土工程界研究的热点,非饱和土的抗剪强度是非饱和土的重要工程性质之一,在参阅了中、外文相关资料的基础上,总结了非饱和土抗剪强度理论的研究成果,提出了非饱和土抗剪强度有待进一步研究的问题。     

不同应力状态下地层渗透系数的变化及其对流体运移影响的数值模拟研究

本文选择地层渗透系数受应力影响而变化作为研究流体运移的基础。压实固结和构造作用所产生应力对渗透系数影响的有限元数学模拟研究表明,平均有效应力与介质渗透性能呈负相关的变化趋势,应力驱动流体由应力高值区向应力低值区运移。     

降雨对工程弃土堆积体稳定性的影响分析

基于重庆库区工程弃土在经历极端降雨条件下达到不同的饱和度,应用GEO-SLOPE软件对其进行计算,采用非饱和土强度理论对其结果进行分析,结果表明:库区内工程弃土天然含水量较小,一定量的前期降雨量有利于增强其稳定性,但是在极端降雨情况下,高强度的降雨使土体迅速达到饱和,低强度且长时间的降雨使土体经历较长的时间达到饱和,最后由于基质吸力丧失,稳定性降低,导致滑坡。     

土体持水特性及孔隙水分布特性的试验研究

采用轴平移技术对砂土、粉质黏土、黏土3种土质的土-水特征曲线进行了测试分析,并结合核磁共振技术测得了试样在不同基质吸力加载步条件下的T₂时间（横向弛豫时间）分布曲线,从细微观角度分析了脱湿过程中孔隙水在土体中赋存分布的情况。实验结果表明:3种土质的体积含水率随着控制吸力的增大而减少,该脱湿曲线可分为边界效应区、过渡区与残余区3个区域。其中,黏土的持水特性明显大于粉质黏土和砂土。核磁共振的试验结果与压力板仪获得的脱湿过程是对应的,从微细观角度展示了土体的排水过程。在排水过程中,总体上具有较大势能的大孔隙水先排出,随后小孔隙开始排水,但这一规律并不绝对,由于土体孔隙结构的复杂性,会出现大小孔隙同时排水以及土样中水分重分布的现象。     

钙华物理力学性质试验研究

钙华是一种大孔隙次生碳酸钙,是岩溶水在适宜的环境下碳酸钙过饱和沉积而形成,不同成因的钙华形成了绚丽多彩的自然景观。钙华沉积速率快,对气候和环境极具敏感性,近年来被广泛用于短时间尺度的古气候环境重建研究。由于钙华主要分布于水流活动频繁的偏远地区,较少用于工程建设,故国内外对其工程性质少有研究。本文以南美洲玻利维亚东南地区某冶金项目为依托,实地研究了湖沼相钙华的工程性质,通过渗水试验测试了钙华层的渗透系数,通过浸水载荷试验,研究了钙华的承载力特性和溶陷性。结果表明:钙华的渗透系数为1.7×10-3cm·s-1;变形模量为45.39 MPa,在浸水之后变形模量有所降低,但仍然可达到36.85 MPa;浸水状态下地基承载力特征值高于280 kPa,浸水3 h后的浸润深度为0.65 m;钙华的平均溶陷系数为0.001 75,为非溶陷性岩石。通过试验可以得出如下结论:(1)钙华遇水后的稳定性较差,基坑和基础施工宜安排在旱季。(2)钙华在天然状态下的承载力较高,遇水后承载力会有所降低,应尽可能保持基底干燥。③钙华的渗透系数较小,短时间的水流对钙华层的浸润深度较小,雨季来临时,只要做好地基的覆盖,就可以使地基保持较高的承载力。     

降雨入渗引起非饱和土边坡破坏的水-土-气三相渗流-变形耦合有限元分析

为了全面地了解降雨入渗引起的边坡失稳破坏机制,基于有限元-有限差分理论(FE-FD scheme)的水-土-气三相渗流-变形耦合有限元数值分析方法被提出。程序中采用了Zhang等~([1])提出的以Bishop有效应力和饱和度作为状态变量的非饱和土弹塑性本构模型,从而可以连续地描述在降雨入渗时土体由非饱和状态转化为饱和状态过程中力学特性的变化。同时用Green-Naghdi客观应力速率张量来考虑边坡失稳过程中的大变形问题。程序不仅可以模拟由于降雨入渗引起的水分迁移、孔隙水/气压力变化的过程,而且可以很好地反映出由于降雨入渗所引起的边坡变形、塑性剪切带形成等力学行为。选取室内边坡模型试验为研究对象,用所提出的水-土-气三相渗流-变形耦合有限元程序来进行数值模拟,并与试验结果对比,验证了所提出的有限元数值方法的有用性。