新疆伊犁黄土的物性指标、动力学特性与滑坡

分析了伊犁谷地28个黄土样品的粒径、密度、含水量和孔隙比,测试了震陷、湿陷、动弹模量和塑性指数,探讨了伊犁谷地黄土的物性、动力学特征,讨论了它们与滑坡之间的关系。伊犁谷地的原生黄土主要以粉粒为主,含量为74%,大于75μm的颗粒含量为10%,小于5μm的颗粒含量为15%;黄土天然含水量为4%~16.1%,谷地东部的黄土明显地比谷地西部的更细,伊犁黄土的孔隙比在0.832~0.907之间,有相当的湿陷性。在含水量低于20%时,还会有湿陷。黄土的塑性指数为9左右,比较小,粘粒含量低,易损性大,抗震性能差,具有较强的震陷性。在同样的动应变下,伊犁黄土的动模量较小,随着动应变的增大,其动模量衰减较快。冻融季节是伊犁地区滑坡的多发季节,构造活动强烈的地段也是地质灾害的多发地段。     

黄土地基动力沉降特性试验研究

路基工后沉降控制是客运专线路基工程研究的重点内容,其中地基在列车荷载长期重复作用下的累积沉降不可忽视。为揭示黄土地基在列车振动荷载长期作用下的沉降变形,通过对原状黄土试样的循环三轴试验,模拟实际列车荷载瞬时加载状态,采用不等向长持时加载,得出了在不同围压条件下黄土的动强度特性和循环应力-累积应变关系,并对较小循环应力下的循环应力-累积应变关系进行了归一化处理,得到了以下结论：①黄土的累积应变随时间的增加而增大,当循环应力不超过临界应力时,应变会最终达到稳定;反之,黄土结构遭到破坏,应变不能达到稳定;②不同围压下的黄土累积应变均随循环应力的增大而增大,且临界循环应力随围压的增大而增大。③在同一围压状态和同一应变破坏标准下,动强度随振次的增加而减小;④在不同围压、相同振次条件下达到相同的应变所需要的循环应力随围压的增大而增大;⑤在较小循环应力作用下,不同围压下黄土的累积应变随循环应力增加呈线性增长。     

山西黄土动剪切模量与阻尼比试验研究

土的动剪切模量与阻尼比作为土动力特性研究的重要参数,一直备受关注。为了研究山西地区黄土的动力特性,对山西某土石坝坝基黄土进行了共振柱与动三轴试验,获得了在较大应变范围内的动剪切模量与阻尼比试验数据。试验结果表明,山西黄土动剪切模量与阻尼比均显著受初始含水率影响,其归一化的动剪切模量能够用修正的Hardin模型进行拟合,并给出了相关参数;阻尼比可以采用本文建议的公式进行拟合,拟合效果良好。最后,采用经验公式确定了不同围压下的最大动剪切模量的参数。     

结构性黄土的双曲线强度公式及其破坏应力修正

抗剪和抗拉强度是结构性土体力学特性的两个方面。通过试验研究了结构性黄土原状土和重塑土的抗拉和抗剪强度。结合抗拉和抗剪强度的试验结果,建立了适用于结构性黄土的双曲线强度公式,进一步研究了相应的破坏应力的修正算法,并将应力比结构性参数引入到结构性黄土的双曲线强度公式中。研究结果表明,建立的结构性黄土双曲线强度可以克服在Mohr-Coulomb强度理论中夸大了的土体抗拉强度缺陷,可为结构性黄土地区的工程灾害评价提供更加切合实际的强度理论。     

黄土斜坡桩基竖向荷载传递规律现场试验研究

结合某黄土斜坡桥梁桩基工程,对同一坡度相近位置的两根桩基开展现场试验,研究其在不同竖向荷载工况下的桩身上、下坡面两侧的轴力、桩侧摩阻力及桩侧土压力的传递规律与分布特征。试验表明：桩基荷载传递具有明显的区域性,第1区域是从桩顶至约3倍桩径深度处,此区域上坡面桩侧轴力较下坡面相应位置小,且其轴力随深度递减幅度及侧摩阻力发挥程度均较下坡面桩侧大;第2区域是从约3倍桩径至10倍桩径深度处,桩身上坡面一侧竖向受力减小幅度小于桩基下坡面一侧,但此时下坡面桩侧摩阻力发挥幅度大于桩基上坡面一侧;第3区域是从约10倍桩径直至桩端,该区桩身两侧轴力差异不大,摩阻力发挥幅度相近,荷载平衡协调且向下传递稳定。针对斜坡桥梁桩基上、下坡面两侧所受土压力的不均匀性,对设计桩基竖向承载力进行了一定程度地折减,并对计算公式作了相应修正,研究结论可供类似工程参考、借鉴。     

含水量对晋西黄土抗剪强度影响的试验

以晋西黄土为研究对象,采用常规直剪试验和不排水不固结三轴试验,对不同含水量下土样的抗剪强度参数进行了测定,得出晋西黄土抗剪强度随含水量变化的规律。试验表明:直剪试验条件下,随着含水量的增加,土的抗剪强度降低。当含水量小于12%左右时,随着含水量的增大,黏聚力c降低迅速;当含水量在12%~23%时,随含水量的增大,黏聚力降低缓慢,降低幅度较小,当含水量大于23%左右时,随含水量的增大,黏聚力降低趋势再次变陡;抗剪强度参数内摩擦角φ随着含水量的增大,变化趋势不明显,其取值大致在14°~32°。三轴不固结不排水剪切试验中,随着含水量的增加,抗剪强度参数c降低,在小于12%含水量时,降低趋势陡,大于12%含水量后,降低趋势变缓;内摩擦角φ随着含水量的增大呈线性降低,且相关性较好。      

山东埠西黄土剖面沉积特征及古气候环境意义

对山东济南章丘埠西黄土剖面进行了系统的野外调查,并对山东章丘埠西黄土剖面进行了粒度、磁化率以及光释光测年等指标研究分析,结果表明：① 根据粒度测量数据和粒度参数变化特征,并运用萨胡判别公式对其沉积环境进行判别,可知山东埠西剖面黄土沉积主要为风成沉积。通过粒级—标准偏差方法提取的环境敏感粒级分别为7.08~8.91 µm和39.81~50.12 µm;② 磁化率变化与不同粒级百分含量的变化之间具有明显的相关性,其中低频磁化率变化范围为32.38×10^-8~138.46×10^-8m³kg^-1,高频磁化率在 30.62×10^-8~123.31×10^-8m³kg^-1 之间变化,其变化特征一定程度上反映了埠西黄土剖面形成时的古气候环境信息;③ 结合光释光年代的测量数据与前人的研究成果,可将该黄土剖面划分为3个黄土层和3个古土壤层,该剖面记录了末次冰期以来该区域古气候环境的变化历史过程。     

黄土坡面发育平稳的细沟流水动力学特性

由于天然降雨存在间歇性,常会出现前期降雨已经发育成型的细沟又经历了二次降雨的情况,但目前对这一条件下细沟流水动力学特性的研究还很少。本文采用室内人工模拟降雨的方法,通过间隔24 h两场不同雨强的降雨,研究黄土坡面经过第一场降雨形成比较稳定的细沟之后,在第二场较小雨强降雨过程中,细沟发育平稳时的流水动力学特性。研究结果表明:①细沟流速大小受坡长影响并不显著,相同坡度下不同坡长的细沟流平均流速差别不大;细沟流速受细沟形态影响较大,25°坡面比20°坡面细沟密度大,流速相对较小;②剪切力大小受流量和坡度共同作用;雷诺数与水流剪切力呈显著正相关关系,弗洛德数与水流剪切力则呈显著负相关关系;③随着距坡顶距离的增加,阻力系数呈增大趋势;第二次降雨强度相同,坡度大的坡面上阻力系数也较大,可见阻力系数与径流量和坡度的关系十分紧密;阻力系数与雷诺数之间呈显著正相关关系,雷诺数的增加意味着平均流速增大,水流强度增大导致细沟形态更为复杂,水流受到的阻力增大;虽然雷诺数增加同时也意味着水流深度增大,但从试验结果可见,陡坡条件下阻力系数受流速的影响较大。     

基于DEM的黄土塬形态特征分析及发育阶段划分

基于DEM的地形分析方法已被广泛应用于地貌学研究中,但当前研究以定性或半定量居多,利用各类参数对大面积区域的量化分析研究较少。本文以黄土高原为研究区,利用GIS 及DEM地形分析方法,将坡度小于15°的正地貌提取出来,然后利用坡度与起伏度结合分析得到黄土塬顶面,两者相减得到黄土塬坡面,最终提取黄土塬1106 个;选取黄土塬核心区的106 个样本,分别计算坡面平均坡度、顶面长短轴比、沟壑密度、顶面与底面比、地面裂度5 个指标,然后对其分别进行等级划分,计算5 个指标的几何平均值,作为评价研究区黄土塬相对年龄的指标;对组合指标（I）进行分析后,将其划分为3 级,分别为早期（I<1.74）、中期（1.74≤I<2.12）和晚期（I≥2.12）。研究结果显示,在黄土塬的不同发育阶段,各个形态指标整体上存在差异,各子类型内部也存在发育先后不一致的情况。在对黄土塬各子类型计算发育阶段指数之后发现,从黄土塬、黄土残塬到黄土梁塬,I值逐渐增大。形态指标的有序变化与前人研究所得的黄土地貌发育过程十分一致。     

从中沟与王圪垱遗址看公元前三千纪前后洛阳盆地的生业经济

作为早期王权国家诞生的核心区域,洛阳盆地新石器时代晚期至青铜时代早期发生了剧烈的社会变革,对这一过程中该地区生业经济状况的研究主要集中于动植物考古方面,尚需其他证据予以全面评估。为此,本文对仰韶晚期的中沟遗址和龙山晚期至二里头早期的王圪垱遗址出土人骨开展了碳氮稳定同位素分析。研究发现,中沟(δ^13C=-7.5±1.4 ‰,δ^15N=8.5±0.8 ‰,n=28)与王圪垱遗址人群(δ^13C=-9.9±1.9 ‰,δ^15N=8.8±1.1 ‰,n=14)的δ^13C值略有差异,而δ^15N却比较接近。结合植物考古等相关研究结果,我们认为两遗址先民虽然均主要以粟、黍等C4类食物为食,但王圪垱先民食物中水稻的比例有所增加。这种状况可能与龙山晚期之后本地与南方稻作农业人群文化交流更加密切有关。本研究的另一发现是,中沟与王圪垱遗址中墓葬人群(δ^15N=8.9±0.6 ‰,n=17;δ^15N=9.2±1.0 ‰,n=9)的δ^15N值明显高于灰坑人群(δ^15N=7.8±0.7 ‰,n=11;δ^15N=7.9±0.7 ‰,n=5),即前者饮食中肉类比例高于后者。考虑到仰韶中期以来中原地区社会分层越演愈烈,肉食消费的多少一定程度上是人群分化的体现。