节理型黄土开挖边坡塌滑破坏机理

黄土节理控制着黄土区地下水或者地表水的运输通道,黄土节理的发育致使黄土节理扩张为局部大的拉张裂隙,在拉张力作用下使得黄土高原地区塌滑灾害频繁发生。通过野外调查和分析,提出了黄土开挖边坡塌滑破坏可分为4个阶段:坡脚侵蚀剥落阶段、坡顶拉裂阶段、垂直裂隙扩展阶段、边坡整体塌滑破坏阶段。结合工程实例,通过概化的三维数值分析模型,使用岩土工程软件FLAC3D模拟分析了在3种降雨量条件(40 mm/d、80 mm/d、100 mm/d)下,降雨2 d后概化模型的塌滑破坏情况,这可为工程地质条件相同地区的黄土开挖边坡塌滑变形破坏的分析以及防治提供一种有效分析范例。     

Inverse Analysis of Deep Excavation Using Differential Evolution Algorithm

This paper presents the applications of the differential evolution (DE) algorithm in back analysis of soil parameters for deep excavation problems. A computer code, named Python‐based DE, is developed and incorporated into the commercial finite element software ABAQUS, with a parallel computing technique to run an FE analysis for all trail vectors of one generation in DE in multiple cores of a cluster, which dramatically reduces the computational time. A synthetic case and a well‐instrumented real case, that is, the Taipei National Enterprise Center (TNEC) project, are used to demonstrate the capability of the proposed back‐analysis procedure. Results show that multiple soil parameters are well identified by back analysis using a DE optimization algorithm for highly nonlinear problems. For the synthetic excavation case, the back‐analyzed parameters are basically identical to the input parameters that are used to generate synthetic response of wall deflection. For the TNEC case with a total of nine parameters to be back analyzed, the relative errors of wall deflection for the last three stages are 2.2, 1.1, and 1.0%, respectively. Robustness of the back‐estimated parameters is further illustrated by a forward prediction. The wall deflection in the subsequent stages can be satisfactorily predicted using the back‐analyzed soil parameters at early stages. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

嵌岩桩承载变形特性的数值分析

嵌岩桩的单桩极限承载力高,现场试桩试验加载至极限状态代价和难度均较大,试验取得的数据较难全面反映嵌岩桩的承载变形特性。基于武汉绿地中心嵌岩桩试桩试验成果,采用ABAQUS有限元软件建立桩-土-岩共同作用模型,分析了基岩岩性、嵌岩深径比以及上覆土层厚度等对嵌岩桩承载变形特性的影响。数值计算表明,基于合理的本构模型、合理地参数取值,采用有限元方法对嵌岩桩试桩试验开展模拟分析,可以取得较为合理的拟合结果。基岩岩性、嵌岩深径比、上覆土层厚度对嵌岩桩的承载变形特性均有较大的影响。基岩岩性和嵌岩深度对上覆土层段侧摩阻力的发挥影响不大。嵌岩段的承载力是嵌岩桩总承载力的主要组成部分,但对穿越深厚上覆土层的嵌岩桩,上覆土层段桩侧摩阻力是嵌岩桩总承载力的重要组成部分,不应忽视。     

基于隧洞超前地质探测和地应力场反演的岩爆预测研究

岩爆是高地应力地区影响地下工程施工的主要地质灾害,岩爆预测已成为地下工程的世界性难题之一。地层的岩性条件和地应力的大小是影响岩爆发生的两个最根本因素,对这两个因素的准确判别将直接关系到岩爆预测的成功与否。根据工程的区域地质资料,利用FLAC3D程序建立了该区域的数值计算模型,并结合工程现场实测点的主应力数据,采用径向基函数神经网络,反演了计算区域的初始地应力场。基于现场岩石力学试验和TSP203探测技术,获取了岩爆高风险区域的地层岩性条件。最后结合地应力反演数据和TSP探测结果,对掌子面前面长距离范围内的岩爆强度进行精细预测。工程实际应用表明,该方法可操作性强,岩爆预测结果与实际开挖情况较吻合。     

金沙江流域降水和径流时空演变的非一致性分析

基于金沙江流域1966~2010年降水和径流资料,采用单变量Mann-Kendall(MK)趋势分析法、突变检验法和多变量MK法对金沙江流域近几十年来的降水和径流变化进行了非一致性分析。结果表明:金沙江流域年降水和年径流整体呈上升趋势,特别是从20世纪90年代之后增大趋势较为明显。其中金沙江流域中游以上区域的年降水通过显著性检验,上升趋势较为明显,而各个水文站点的年径流均未通过显著性检验,仅存在微弱的上升趋势。中游攀枝花站集水区域的面平均年降水趋势存在突变点,在1997年之后显著增加,而其年径流则不存在突变点,其他站点面平均年降水和年径流趋势都不存在突变。此外,中游龙街站集水区域的面平均年降水和年径流通过多变量MK显著性检验,表明龙街站降水和径流联合变量呈显著增加趋势。     

湘南地区红黏土动态回弹模量试验与预估模型研究

湘南地区广泛分布红黏土,它具有天然含水率高、孔隙比大及结构性强等特点,可用于特殊路基填料。为获得红黏土的动态回弹性能,利用动三轴试验研究了偏应力、围压应力和体应力对红黏土动态回弹模量的影响。结果表明：动态回弹模量随围压和压实度的提高而增大,随偏应力的增大而减小;动态回弹模量受含水率影响较大,并在最佳含水率附近达到最大值。基于试验揭示的动态回弹模量与应力的相关性,采用3种应力相关的典型动态回弹模量预估模型对试验数据进行回归分析,进而遴选出最佳预估模型。误差分析表明,对于湘南地区红黏土,考虑偏应力和围压应力的回弹模量预估模型具有更高的决定系数,能更好地拟合红黏土的动态回弹模量。动态回弹模量试验结果和遴选的预估模型将为湘南地区红黏土路基设计提供试验和理论依据。     

塔里木盆地巴楚地区T_7~4界面生屑灰岩微相分析及成岩作用研究

前人对塔里木盆地巴楚地区T74界面的研究主要以在地震反射剖面中大的不整合面形式为基础进行的,对界面具体的岩性、微相和成岩作用研究较少。位于塔里木盆地巴楚县东北方向一间房地区的T74露头剖面为上奥陶统与中—下奥陶统的分界面,岩性以生物碎屑泥粒灰岩和粒泥灰岩为主。镜下分析表明:T74界面生屑灰岩中生物碎屑以棘皮动物(主要为海百合碎片)和介形虫为主,其他生物碎屑包括腕足动物、软体动物、三叶虫、钙球粒、粗枝藻、龙介虫、有孔虫、海绵和苔藓等。通过镜下微相、C-O同位素以及X射线荧光等多种分析方法,认为T74界面地层沉积相为较温暖的低能陆棚相,后期经历了埋藏压实成岩作用、地层抬升后的淡水成岩作用和风化剥蚀作用等。岩石的缝合线发育,孔渗性较好,利于地下流体的运移和渗透,对中—下奥陶统的岩溶发育起着控制作用。     

多目标区域地球化学调查:分析测试面临的机遇和挑战

文章简要地回顾了多目标区域地球化学调查与生态地球化学评价的发展历史,以及近年来多目标区域地球化学调查样品测试方法及质量监控方面取得的主要成就。指出随着生态地球化学评价逐渐成为研究的重点和核心,作为关键支撑技术的分析测试面临重大机遇和挑战:一是要求分析测试具有更高的准确度和精密度,以满足区域地球化学编图、环境监测及变化研究的需要,建议以现有54项指标分析测试方法及质量监控体系为基础,进一步提高某些介质及测试指标的分析测试水平;二是要求开发形成能满足多介质分析、多指标测定、经济有效的一整套分析测试方法体系,以适应生态地球化学评价的需要。     

输电线路杆塔危岩威胁等级评价方法研究

从影响滚石击中塔体时的能量以及塔体被滚石击中的可能性出发,提出现场评价危岩对塔体威胁等级的方法。该方法考虑了边坡形状、塔位与山体的相对位置、坡上危岩的数量和大小以及坡脚滚石的数量和大小等因素。当边坡总体坡度相同时,上缓下陡的折线边坡,滚石落地速度最大;而内凹的曲线边坡,滚石落地速度最小。位于山体内凹一侧的塔位,塔体受危岩威胁最大,而位于山体凸出一侧的塔位,受危岩威胁最小。     

极限蓄水位下洞坪水库大沟湾滑坡稳定性预测

滑坡灾害具有很强的空间变异性和随机性,应作非线性动态系统考虑。利用传递系数法,反演出极限蓄水位时大沟湾滑坡在不同安全系数下临界状态的剪切强度参数关系,对试验得到的剪切强度参数进行分析,结合工程地质类比法,由统计方法得到滑带土剪切强度参数的分布规律,并生成随机剪切参数。假设Mohr-Coulomb准则在滑坡体自重应力范围内服从线性分布,由试验参数在? -? 坐标内的分布曲线,结合天然状况下滑坡体正应力范围得到c-? 包络多边形,由此考虑剪切参数相关性,筛选出有效的随机剪切参数。通过Monte Carlo模拟,统计有效样本与反演得到的不同安全系数条件下极限平衡c-? 关系曲线的位置分布关系,得到不同安全系数滑坡的破坏概率。对极限蓄水位条件洞坪水库大沟湾滑坡稳定状况进行预测,结果表明,滑坡届时处于极高风险状态,稳定性很差。结合蓄水过程中两次对滑坡体实地考察得到的滑坡体变形特征表明,研究结果吻合。