东乡县湿陷性黄土回填碾压的施工控制措施

针对东乡县湿陷性黄土回填碾压质量要求及控制工序,用运碾压厚度试验、含水率试验、碾压遍数试验、碾压速度试验等,从湿陷性黄土回填碾压的两个控制工序,即黄土回填和黄土碾压出发,全面系统的分析了压实度影响因素并提出了施工控制措施。研究表明,在相同压实条件下,适宜的回填厚度有益提高压实度质量和效益;确定最佳含水率后,在施工中不影响施工质量的前提下,相对扩大土的含水率控制范围,既能达到整体压实稳定,又能加快施工进度;在相同的回填条件下,同一深度的压实度随压实机械功能增大,压实度越高;在相同压实功能条件下,同一深度范围内碾压遍数越多,压实度越高;增加压实功能的办法提高土基强度的效果有一定限度,吨位增加到一定限度以上,效果提高愈为缓慢;碾压速度加倍时,碾压遍数相应加倍,应针对具体碾压材料层和所用压路机,通过铺筑试验区域选择合适的碾压速度。     

于DEM光照晕渲模拟的梯田自动提取方法

梯田作为黄土高原最为典型的人工地貌之一,有重要的农业生产和水土保持价值。传统的梯田自动提取仅限于梯田所在区域的范围划定,未能对梯田田坎线实现有效的自动化提取。鉴于此,本文提出了一种基于光照晕渲模拟的梯田快速提取方法。首先,对无人机航测生成的1 m分辨率的数字高程模型（DEM）进行4个方向的光照晕渲模拟,并相加取平均值;然后,通过适当的阈值对均值图像进行二值化,并掩膜掉沟谷等非梯田区域;最后,基于二值化图像自动矢量化得到梯田田坎线,并通过适当的长度阈值进行碎线过滤提高提取精度。本文以陕西省长武县王东沟流域为实验样区进行了实验,结果表明,该方法提取结果的准确率为89.09%,具有较好的提取精度。此外,对该方法涉及到的参数进行了讨论,表明光照模拟的方向角采用2个正交的对称方向对、高度角采用田坎坡度的反正切值、二值化阈值采用t=180-σ的经验公式,可以满足黄土高原的梯田自动快速提取。     

阿西克剖面记录的西天山地区黄土磁学性质及古气候意义初探

选取阿西克剖面作为研究对象,对伊犁地区末次间冰期以来的沉积的黄土地层的磁学特征进行分析。结果发现,伊犁地区黄土地层的磁性矿物有磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿、针铁矿,磁学性质受亚铁磁性的磁铁矿（和磁赤铁矿）控制;MD和PSD是地层中亚铁磁性矿物的主要磁畤状态,随着成壤强度增加,地层中的SP和SD颗粒相对含量逐渐增加;亚铁磁性矿物含量与地层并不完全对应。对磁学参数控制机制的分析表明,本剖面磁学性质受控因素比较复杂,磁性矿物含量主要受控于物源的磁学性质,成壤作用对地层中细粒磁性矿物含量具有很大影响,还原作用可能对底部古土壤层的磁学性质造成一定影响,但对整个剖面的磁学性质影响相对较小。     

真三轴条件下Q2黄土的破坏模式与强度特性研究

基于西安理工大学自主研发的新型真三轴试验仪,对不同含水率Q2黄土在不同b值、不同固结围压条件下进行了真三轴试验研究,分析了真三轴试样破坏方式、中主应力对抗剪强度参数的影响以及π平面上的强度破坏面。结果表明,Q2黄土真三轴试样破坏方式主要有侧胀破坏、锥形破坏、梯形破坏、六边形破坏;不同b值应力路经条件下黏聚力与三轴压缩条件下黏聚力的比值在0.9～1.9之间,内摩擦角比值在0.7～1.5之间。土的结构性和土体破坏方式对π平面上的强度破坏面的形状影响较大,固结围压对π平面上的强度破坏面的大小影响较大;原状Q2黄土在π平面上的强度破坏面形状主要呈现梨形和轴对称六边形;随着结构性由强到弱,π平面上的强度破坏面形状由梨形向轴对称六边形变化。     

黄土高原丘陵沟壑区单元流域次暴雨输沙模型

黄土高原尤其是黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀异常严重,在该区开展单元流域产沙模拟对于流域侵蚀产沙及沟道系统泥沙输移比研究有着重要的意义。本文选取陕北岔巴沟单元流域团山沟为研究对象,利用1961-1969年间水文泥沙资料,构建了流域产沙模型:以流域输沙关系表达式Ms=CsH为理论框架,经分析发现洪峰流量、最大含沙量、平均流量与次洪含沙量相关性显著,近而以洪峰流量、平均流量、最大含沙量及径流深为模型变量,通过模拟误差分析,构建并选取了以径流深和洪峰流量、径流深和最大含沙量为变量的经验模型:Ms=H(109.2ln(Qz)+546.1);Ms=H(Cz-141.2)。与目前已有模型相比,以上模型具有很好的模拟效果,尤其是在模拟小产沙事件时模拟效果较好,模型在临近流域水旺沟上的应用效果也较好。另据研究发现,高含沙水流的存在,使得在不同产沙模数水平下产沙模拟响应机制不同,对产沙模数小于300 t/km2次暴雨事件,流量的对数函数拟合效果明显优于幂函数拟合;对产沙模数大于1000 t/km2次暴雨事件,流量的幂函数拟合效果好于对数函数拟合,但差异不大。     

黄土路基沉降量预测方法的研究

归纳对比了评估指南所提出的几种常用沉降预测模型的优缺点,提出检验任一拟合方法是否是通过实测沉降数据预测最终沉降量的最优方法,除检验其拟合精度外,还必须检验其预测精度,并基于所提出的拟合指标及预测指标,分析郑西客运专线实测数据后提出了适用于黄土路基沉降预测的预测方法。并根据组合预测的思想,通过加权系数调整各单一预测模型的比例,基于最小二乘法进行求解,建立了组合预测模型。探讨了其拟合及预测精度,指出使用组合预测模型可综合利用各种方法所提供的信息,有效地减少单个预测模型受随机因素的影响,较大地提高预测精度,其拟合精度比任何单一预测模型高得多。但用其预测之前,必须将参与组合的模型进行筛选,预测精度与所选取的筛选准则是否合理息息相关,如何选择一个比较合理的筛选准则使得在保证被筛选用于最优组合模型的预测模型其权系数均大于0的前提下,误差平方和最小,仍需进一步研究。     

下蜀土边坡地震稳定性的大型振动台试验研究（Ⅰ）——模型试验设计

为研究下蜀土边坡的地震稳定性,选用天然下蜀土,按照Meymand的相似法则,对一坡高为0.5m、宽度为1.05m、坡角为45°的模型边坡进行了几何相似常数为20的1g大型振动台模型试验详细设计。首先,运用数值模拟的方法确定了模型边坡尺寸适当的边界范围,模型边坡地基厚度、坡脚前缘和坡肩后缘长度均取为0.5m;其次,按照确定的模型几何尺寸设计了符合试验要求的模型箱,其内壁净尺寸（长×宽×高）为1500mm×1050mm×1100mm,属刚性模型箱,且不会与模型边坡发生共振;最后,制定了包括加速度和位移在内的数据量测策略,运用拟静力法求得下蜀土边坡平均屈服加速度为0.561g,综合确定了地震动峰值（PGA）按0.1g、0.3g、0.6g和0.9g的顺序逐级加载的原则,并制定了详细的试验步骤,从而可保障试验得到可靠的结果。     

Loess magnetic properties in the Ili Basin and their correlation with the Chinese Loess Plateau

Over the past two decades, magnetoclimatological studies of loess-paleosol sequences in the Chinese Loess Plateau (CLP) have made outstanding achievements, which greatly promote the understanding of East Asian paleomonsoon evolution, inland aridification of Asia, and past global climate changes. Loess magnetic properties of the CLP have been well studied. In contrast, loess magnetic properties from outside the CLP in China have not been fully understood. We have little knowledge about the magnetic properties of loess in the Ili Basin, an intermontane depression of the Tianshan (or Tien Shan) Mountains. Here, we present the results of rock magnetic measurements of the Ili loess including mass magnetic susceptibility (χ) and anhysteretic remanent magnetization (ARM), high/low temperature dependence of susceptibility (TDS) and hysteresis, as well as X-ray diffraction (XRD) for mineral analysis. Based on the comparison with loess-paleosol sequences in the CLP (hereafter referred to as the Chinese loess), we discuss the possible magnetic susceptibility enhancement mechanism of the Ili loess. The results show that 1) the total magnetic mineral concentration of the Ili loess is far lower than that of the Chinese loess, though they have similar magnetic mineral compositions. The ferrimagnetic minerals in the Ili loess are magnetite and maghemite, and the antiferromagnetic mineral is hematite; XRD analysis also identifies the presence of ilmenite. The ratio of maghemite is lower in the Ili loess than in the Chinese loess, but the ratios of magnetite and hematite are higher in the Ili loess than in the Chinese loess. 2) The granularity of magnetic minerals in the Ili loess, dominated by pseudo-single domain (PSD) and multi-domain (MD) grains, is generally much coarser than that of the Chinese loess. Ultrafine pedogenically-produced magnetic grains have a very limited contribution to the susceptibility enhancement. Rather, PSD and MD particles of magnetite and maghemite are the main contributors to the enhancement of susceptibility in the Ili loess. 3) The susceptibility enhancement mechanism for the Ili loess is complicated and superimposes both a wind velocity/vigor model (Alaskan or Siberian model) and the in situ ultrafine grain pedogenic model; the former might play an important role in the Ili loess. 4) Magnetic susceptibility enhancements of the Ili loess are related not only to the eolian input of the source area, but also to the local climate, landform, and geological background. Therefore, great care should be taken when reconstructing paleoclimate using magnetic susceptibility data from the Ili loess.     

平行小净距盾构与CRD法黄土地铁隧道施工力学研究

西安轨道交通工程是目前首例在我国黄土地区修建的地铁隧道,一号线枣园北路站至汉城路站K12+792.744～K12+889.899区间隧道为同时满足双线正常行车和右线停车线扩大断面的功能需要,选取了左线小断面隧道为盾构法与右线大断面隧道为CRD法相结合的施工方案。针对该地铁隧道的施工过程,进行了三维动态数值模拟和施工力学分析,通过分析施工引起的地表变形、中间土体应力和围岩塑性区的特征和规律,从而研究得出CRD法与盾构法隧道先后施工相互影响的规律性成果：先行大断面隧道采取CRD法施工对后行小断面盾构隧道上方地表沉降的影响较后者对前者的影响大;后行隧道的贯通使得先行隧道开挖形成的地表变形轴线向后行隧道侧偏移了约0.5倍净距,并且地表变形的横向影响范围和地表沉降量均有增大,主要表现在靠后行隧道一侧;先行大断面隧道的开挖较后者对中间土体应力影响大,对相邻洞土体的影响在同掌子面处最为显著。结合西安地铁隧道工程实践开展的数值模拟分析研究,可为今后在黄土地区修建地铁隧道提供具有指导意义的研究成果和宝贵的工程实践经验。     

下穿高速公路浅埋大跨度黄土隧道施工措施研究

依托郑西客运专线阌乡隧道,开展浅埋大跨黄土隧道优化施工研究。对隧道进入下穿高速公路前的地表沉降,拱顶下沉及初支钢架应力进行现场监测,结果表明,土体沉降及初支应力不能得到有效控制,现有的施工方案无法满足下穿段施工安全要求,需要及时对其调整;经综合分析,提出了减小开挖面积、侧导多台阶开挖、预留核心土、快速封闭及加强初期支护等一系列优化措施,并采用数值计算软件FLAC3D验证其安全性和可靠性。通过现场实施及监测结果的反馈,证明优化措施效果明显,保障了阌乡隧道顺利下穿连霍高速公路。研究成果为类似施工中采取相应措施控制土体沉降、保护周边建筑设施的安全使用提供了依据