黑方台地区马兰黄土渗透特性及结构损伤试验研究

持续引水灌溉改变了马兰黄土的结构,降低了土体的抗剪强度,导致黑方台地区黄土滑坡频繁发生,严重影响着当地居民生命和财产安全。为了明析马兰黄土的渗透过程,取黑方台马兰黄土为研究对象,分别开展核磁共振(NMR)试验及扫描电镜(SEM)试验,以解释此类黄土在不同初始含水率及不同干密度下的渗透特性及结构损伤微观特征。研究结果表明：入渗速率与土体初始含水率呈负相关关系,土体初始含水率越高,其充水微小孔隙增加速率越慢,充水中大孔隙增加速率越快;入渗速率与土体干密度呈负相关关系,且会率先形成高含水率区域,土体干密度越大,其充水微小孔隙增加越慢,充水中大孔隙增加越快。入渗前后对比发现,试样初始含水率越高,微小孔隙增加比例越小,颗粒间接触方式变化越不明显;干密度越大的试样不同孔隙体积基本按等量变化,接触面积明显减少,形成更多的架空孔隙,连通性较好,具有较好的储水能力。入渗后试样原本的致密结构丧失,颗粒破碎严重,部分细长状颗粒向似椭圆状颗粒演化,颗粒间接触方式变为点边接触,粒间胶结作用遭受损伤破坏,甚至部分团粒中颗粒分离、脱落,使得土体强度丧失,最终导致滑坡发生。研究结果可为黄土滑坡的防治提供依据。     

冻融循环下滑坡古土壤细微观结构及力学性能研究

黄土与红黏土这一地层结构组合在黑方台地区普遍存在,黄土与红黏土之间存在渗透差,在持续灌溉条件下红黏土层会出现滞水效应,从而发生层带软化现象,最终诱发滑坡。本文分别开展室内土工试验、核磁共振试验(NMR)以及颗分试验,进而研究增湿条件下黄土-红黏土界面处非饱和入渗情况以及充水孔隙变化规律。得出以下结论：(1)在入渗过程中充水孔隙体积分布曲线中峰值不断向右迁移,充水孔隙半径不断增大且分布范围逐渐变广。黄土-红黏土组合样与纯黄土相比,充水孔隙体积分布曲线中最大峰值向右迁移较慢且分布范围较窄,入渗结束后红黏土层富含水分。(2)在相同流量条件下,黄土-红黏土组合样初始含水率越高,充水孔隙体积分布曲线中最大峰值向右迁移得越慢,所对应的充水孔隙半径变化越小且在界面处滞水效应越不明显。在相同初始含水率条件下,流量越大,充水孔隙体积分布曲线中峰值向右迁移得越快,水分进入中大孔隙越多且在界面处滞水现象越明显。(3)黄土-红黏土组合样在增湿过程中发生颗粒运移,导致颗粒间接触方式发生改变,最终试样底部细颗粒含量较多,界面处粗颗粒含量较多。     

甘肃黑方台“10·5”黄土滑坡启动及运动特征分析

数十年的塬上大面积灌溉导致甘肃黑方台地下水位不断提升,迄今为止已有约200余起黄土滑坡发生,造成了大量伤亡,给当地居民生活和财产安全带来了巨大的影响。针对黑方台黄土滑坡启动迅速、运动速度快、影响范围广的特征,文中以2019年10月5日发生在黑方台党川村附近的一起黄土滑坡为研究对象,通过野外调研和无人机手段,获取该滑坡的发育特征和地形数据。基于Massflow软件再现了该滑坡运动全过程,最终得到堆积厚度及运动速度2个方面特征,得出以下结论：（1）“10·5”黄土滑坡体积约2.7×104 m3,最大滑距355 m,属于小型黄土滑坡;（2）模拟结果显示,滑坡运动持续时间约45 s,最大运动速度为26 m/s,反演结果与实际情况较吻合。运动过程可分为启动加速阶段、稳定加速阶段、减速堆积阶段三个阶段;（3）对滑坡堆积厚度进行分析发现,该滑坡在主滑方向上平均厚度约0.59 m,最大堆积厚度为1.35 m,沿滑坡运动方向,堆积厚度呈现先增大后减小的趋势,堆积区最大堆积厚度为0.82 m。该研究成果可为黑方台黄土滑坡风险防控提供一定的技术支持。