推介孙建中教授等的黄土学系列新著

正近年陆续出版的黄土学新著包括上、中、下三篇。(上篇)为《黄土地质学》,2005年由香港考古学会出版,长安大学教授孙建中编著,也是其从事黄土研究半个多世纪的总结。中篇《黄土岩土工程学》,下篇《黄土环境学》由孙建中教授与多位合作者共同编著,分别于2013、2011年由西安地图出版社出版。该黄土学系列专著的出版是继上世纪60年代以来,我国地学界出版的黄土研究重要著作,如刘东生院士等的《黄河中游黄土》(1964)、《中国的黄土堆积》(1965)、     

“巫山黄土”元素地球化学特征及成因和物源意义

为了探讨“巫山黄土”的成因及物源,对剖面73个样品进行了常量元素测试和分析,并与已知典型的黄土剖面的元素地球化学特征进行了比较．结果表明:（1）“巫山黄土”主要化学成分以SiO₂、Al₂O₃和TFe₂O₃(TFe₂O₃=Fe₂O₃+FeO)为主,三者的平均含量之和为84.84%,与上部陆壳(UCC)（86.2%）、洛川黄土（85.34%）、镇江下蜀土（86.76%）均非常接近。（2）“巫山黄土”常量元素质量百分含量与洛川、甘孜黄土和西风红黏土的均比较接近,显示了具有相同或相近的沉积环境和类型。（3）“巫山黄土”的TiO₂/Al₂O₃-K₂O/Al₂O₃的数据点主要分布区域与镇江下蜀土与川西的甘孜黄土大致相同,经UCC 标准化后的“巫山黄土”分布曲线与其它风成黄土也显示了较好的相似性,从而说明“巫山黄土”具有风积成因的特点。（4）元素比值分析显示“巫山黄土”与甘孜黄土、洛川黄土均十分相近,在Mg/Mn、Al/Mg、Fe/K方面与甘孜黄土更为接近,而在Mg/Ca 、Si/Al方面与洛川黄土更为一致,可能与两处黄土同源。     

粉煤灰与动载耦合作用下黄土震陷试验研究

为了探讨粉煤灰与动载耦合作用下黄土的震陷问题,找出粉煤灰改良黄土的最佳配比,通过动三轴震陷试验,定性分析了黄土在不同粉煤灰掺量下的震陷特性。研究了粉煤灰掺量对黄土震陷性的定量影响规律,建立了黄土的震陷曲线方程,得到了粉煤灰掺量与残余应变的定量关系。研究结果表明:(1)粉煤灰掺量增加、动载作用均会引起黄土震陷性发生改变,即随着粉煤灰掺量的增大,土的残余应变逐渐减小,动应力幅值逐渐增大;(2)当动应力幅值相同时,残余应变随动载振次的增多而增大,其增长速率随动载振次的增多而减小,粉煤灰掺量越大,残余应变随动载振次的增长越缓慢;(3)在不同动载振次下,黄土的震陷临界动应力曲线随粉煤灰掺量的增加均经历了一个从平稳、快速、再收敛至最大震陷临界动应力的发展过程;(4)震陷试验得到的最佳粉煤灰掺量为20%。     

甘肃永靖黑方台地区黄土滑坡土的力学性质

与地下水位以下的饱和黄土力学性质相比,包气带黄土力学性质具有不同的表征参数和测试方法,其对黄土斜坡渗流场和稳定性的影响不容忽视.以甘肃黑方台地区黄土为例,分别采用张力计和轴平移技术量测了黄土的部分区段土-水特征曲线,依据Gardner、Van Genuchten和Fredlund and Xing 3种经验公式对轴平移测试数据进行拟合,获取了完整的土-水特征曲线.基于GDS多功能三轴仪,通过控制基质吸力的三轴剪切试验,获取了考虑基质吸力的黄土强度参数.结果显示:张力计和轴平移技术量测的部分区段土-水特征曲线具有相近的曲线形态,但张力计曲线位于轴平移技术曲线的上方;当基质吸力由100kPa减小至20kPa时,黄土内摩擦角减小约1°,粘聚力下降近22kPa;拟合所得的黑方台地区黄土的基质吸力摩擦角为15.6°.试验为进行黑方台黄土斜坡的非饱和渗流和稳定性分析提供了参数.     

季节性冻融作用及其对斜坡土体强度的影响——以甘肃黑方台地区为例

季节性冻土地区黄土斜坡冬春交际常发生崩塌、滑坡等地质灾害,造成了严重的生命财产损失.位于甘肃省永靖县的黄土台塬——黑方台为典型的季节性冻土地区,其3月份黄土滑坡灾害高发.通过对滑坡体的野外调查、原位监测,分析了该地区的冻融作用特征及其对斜坡土体强度的影响,证实了该地区表层土体存在显著的冻融循环作用,总结了斜坡体受冻融作用影响的宏观表现和受气温影响的斜坡表层黄土地温变化过程.在此基础上设计开展了黄土室内力学性质试验,分析了不同初始含水率对冻结黄土三轴抗剪强度参数的影响,对比分析了黄土与冻结黄土的三轴抗剪强度参数变化.由天然和饱和2种状态下的黄土经历15次冻融循环后的直剪实验得出冻融循环作用对黄土强度影响较大的结论.该结果可为冻融期黄土斜坡稳定性分析提供参考.     

黄土湿陷典型案例及相关问题

黄土湿陷除引发路基变形、房屋开裂等工程建设问题外,还会造成地表塌陷、地下潜蚀,以及由此诱发的黄土斜坡失稳等灾害.通过对甘肃永靖县黑方台灌区典型黄土湿陷案例的分析发现,应用现行规范推荐方法对黄土湿陷量进行评价,其计算值与实际观测值间具有较大差距,计算值不足实际值的50％.由此,对现行黄土湿陷性评价中的湿陷性黄土定义、湿陷量计算等有关问题进行讨论,认为湿陷性黄土为典型的非饱和土,含水量和结构组成是影响黄土湿陷的重要因素.从非饱和土力学角度出发,应用综合反映黄土含水量和结构的参数,即吸应力,开展黄土湿陷性研究,才能真正地实现由“为什么湿陷”到“怎么湿陷”的转变,进而建立黄土湿陷的本构关系,更好地服务于工程实践.     

甘肃永靖黑方台地区滑坡形成的黄土时效特性

甘肃黑方台地区是中国滑坡预测预报研究和实践的热点地区,开展黄土时效特性试验是进行滑坡预测预报的基础.以黑方台原状黄土为研究对象,开展了2个含水量、4个围压、八级偏应力水平下的黄土三轴固结排水蠕变试验,研究了黑方台黄土的粘-弹-塑性变形破坏规律.蠕变试验结果表明,相同含水量和围压下,偏应力越大时,黄土的蠕变变形量越大;围压和偏应力水平一定时,含水量越高,蠕变越容易,蠕变量越大;黄土具有显著的非线性粘-弹-塑性变形特征.分析认为黑方台黄土普遍表现出稳定型和渐变型的变形特征,进行该地区滑坡预测预报是有科学基础的.以试验数据为基础,采用幂函数和对数函数分别拟合得到黄土的蠕变模型.建议采用对数型经验方程进行黑方台黄土斜坡长期稳定性分析和滑坡预测预报.     

甘肃平凉地区约80万年以来的植被与气候变迁*

将该地约80万年以来的植被发展和气候变化历史划分为14个大的阶段.其中距今约80-78万年、20-14万年、10-1万年三个阶段的植被主要为荒漠草原,气候干冷;距今约78-64、55-46、14-10万年三个阶段植被主要为落叶阔林,气候温暖湿润;其它阶段的植被和气候处于上述二者之间.全新世早、中期,本区气候较现代温湿,晚期趋于温凉半干旱.     

冻结作用下非饱和黄土水分迁移试验研究

通过室内大尺寸非饱和黄土冻结作用下水分迁移试验,开展了土体密度、含水量、冻结温度、冻结方式对非饱和黄土水分迁移影响的研究.试验结果表明:冻结过程中土样温度变化分为3个阶段:急剧降温阶段,缓慢降温阶段,稳定阶段; 干密度越大,稳定冻结锋面的水分迁移量越大,但冻结区的整体水分增量越小; 初始含水量越大,水分迁移量越大,并且在冻结锋面处含水量增幅越大; 在未冻结区,从邻近冻结锋面到暖端,含水量先增大后减小,初始含水量越小,这种现象越明显.此现象是冻结界面抽吸力、温度梯度和基质吸力梯度共同作用的结果.冻结方式直接影响已冻结区的含水量分布和水分迁移总量.     

洛川黄土 国家地质公园

位于陕西省延安市洛川县境内,面积8．2平方公里,化石,保存有典型的黄土景观遗迹。地质公园内地层剖古环境、古生物等重要的地质事件和地质信息,是研究伴有脊椎动物以来古气候、型的地质体。