工程地质学报
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2019年 27卷 2期
刊出日期 2019-03-25


岩体工程地质
土体工程地质
地质灾害
219 张咸恭先生百年诞辰纪念组织委员会
中国工程地质界的一代宗师——张咸恭教授
2019 Vol. 27 (2): 219-229 [摘要] ( 80 ) [HTML 1KB] [PDF 1549KB] ( 156 )
岩体工程地质
230 崔凯, 王珮, 谌文武, 吴国鹏
不同干湿作用下斜坡表层千枚岩劣化实验研究
甘肃白龙江流域、四川嘉陵江流域和云南小江流域等地区干湿气候特征复杂,泥石流沟道中边坡表层千枚岩易受干湿作用影响,发生崩塌脱落,为该类区域泥石流提供了丰富的物源物质。通过对研究区气候条件进行调查,选取极干-极湿、常规干湿、日常干湿等3种对岩石破坏极为有利的干湿条件,以泥石流沟壁表层千枚岩为研究对象,对其进行上述3种干湿条件养护,对循环后岩样的宏观形态、质量、纵波波速进行测试,并结合单轴无侧限抗压实验以及与新生成分的矿物分析,阐述了千枚岩分别在不同干湿作用下的劣化响应行为与机理,揭示了斜坡表层千枚岩对极干-极湿条件的劣化响应行为优于其他干湿作用的规律,为该地区泥石流灾害的区划评价和防治提供有益的参考。
2019 Vol. 27 (2): 230-238 [摘要] ( 51 ) [HTML 1KB] [PDF 3592KB] ( 114 )
239 于慧, 王昕, 崔振东, 韩伟歌, 张建勇, 王燚钊
二氧化碳注入砂岩透镜体中裂缝扩展模拟
二氧化碳地质封存技术是一种减少二氧化碳排放量的有效方式。砂岩透镜体具有良好的储-盖组合,是较为理想的二氧化碳封存场址。砂岩透镜体中注入超临界二氧化碳引起的裂缝萌生、扩展、演化等一系列复杂问题直接决定着封存的安全性。利用ABAQUS数值模拟软件,基于扩展有限元法(XFEM)建立流-固耦合模型,通过将超临界二氧化碳注入砂岩透镜体,观察透镜体内部砂岩储层裂缝破裂过程。数值模拟研究得出结论:在透镜体产状不同的条件下,倾斜透镜体相对于水平透镜体封存能力较差,不适宜进行二氧化碳封存;将二氧化碳以3种不同的流速充注到砂岩透镜体中,流速增加不利于封存的安全性,但是裂缝长度和形态没有发生明显变化;裂缝在扩展过程中裂缝首先变宽成为导流通道,然后变长扩展,裂缝尖端应力先增大达到峰值然后逐渐降低,最终裂缝停止扩展。
2019 Vol. 27 (2): 239-249 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [PDF 4659KB] ( 68 )
250 杨继华, 闫长斌, 苗栋, 王耀
双护盾TBM施工隧洞综合超前地质预报方法研究
由于受护盾、管片及电磁干扰的影响,地质素描、炸药激振地震法、电磁法等超前地质预报方法在双护盾TBM施工中无法使用。根据双护盾TBM技术特点,以CCS水电站引水隧洞为工程背景,提出了以地质分析法、物探法、和超前钻探等为主的综合超前地质预报方法。综合超前地质预报采用"由粗到细、点面结合"的原则。地质分析法包括隧洞沿线地质分析、施工地质观察、岩渣及掘进参数分析等,不占用TBM掘进时间,成本低,可全洞段采用。物探法包括ISIS地震法和BEAM电法。物探法和超前钻探占用TBM掘进时间,且预报成本较高。因此,应根据预报精度、预报成本及是否占用掘进时间综合权衡后,确定采用何种预报方法。基于综合超前地质预报结果,针对不良地质条件,提出了相应的处理措施。研究结果表明,综合超前地质方法符合双护盾TBM施工特点,能有效识别掌子面前方的不良地质条件,同时可为工程应对措施提供基础支撑,从而有效避免或降低不良地质条件的影响。
2019 Vol. 27 (2): 250-259 [摘要] ( 53 ) [HTML 1KB] [PDF 3418KB] ( 62 )
260 张平松, 张丹, 孙斌杨, 施斌, 许时昂
巷道断面空间岩层变形与破坏演化特征光纤监测研究
煤层开采过程中巷道围岩会发生变形、移动与破坏,其动态变化特征对巷道设计、支护等技术参数的选择具有重要的参考意义。论文结合淮南矿区某工作面回采进程,在煤巷中布设测试断面,通过钻孔布置分布式光纤传感器,对煤岩层变形与破坏过程中产生的应变参数进行实测与分析,讨论断面空间岩层变形发育规律及其采动影响特征。井下2个监测钻孔的16组监测数据分析结果表明:工作面回采过程中,底板岩层受采动影响发生变形产生位移特征明显,且受岩层界面控制,变形位置多自层面开始逐渐发育,探查区底板岩层破坏的最大深度达14.1 m,与电阻率CT结果基本一致,且超前应力显现明显,整体监测效果良好。认为分布式光纤测试技术可精确分辨采动作用下岩层的变形演化过程,有利于研究不同条件下岩层受力后发生变形及破裂的规律。
2019 Vol. 27 (2): 260-266 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [PDF 3783KB] ( 36 )
267 李玉涛, 张彬, 石磊, 彭振华, 李俊彦
海岛环境下地下水封油库竖直水幕系统水封可靠性研究
我国地下水封油库多建造在沿海地区陆地岸线以内,在海岛建造地下水封油库尚未有先例。海岛四周为海水包围,地下洞室的开挖会导致海水入侵,影响地下油库的使用寿命。为保证地下洞库的水封可靠性需布置水幕系统,现今已建油库的水幕系统多以水平水幕为主,尚未有专门针对竖直水幕系统水封可靠性的相关研究。竖直水幕系统相比于水平水幕系统具有操作简单、对原岩扰动小等优点,且可以起到对海水的"屏障"作用,因此开展海岛环境下地下水封油库竖直水幕系统的水封可靠性研究具有重要意义。论文采用数值模拟方法,研究竖直水幕孔的布置方式,根据正交试验确定竖直水幕孔的最佳布置参数;以浙江某海岛地下水封油库为依托,通过无水幕、设置水平水幕和设置竖直水幕3种情况的对比分析,研究竖直水幕系统的水封可靠性。研究得出:在只设置竖直水幕系统情况下,可以满足水封条件,且相较于水平水幕系统,竖直水幕系统可以更好地隔绝相邻主洞室间的串油。该研究成果为海岛环境下地下水封油库水幕系统优化设置提供了理论依据。
2019 Vol. 27 (2): 267-276 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 4721KB] ( 52 )
277 黄维新, 吴寒, 王杰, 夏明
偏压软弱围岩隧道开挖顺序比较研究
针对偏压软弱围岩隧道预留核心土法不同开挖顺序造成围岩不同变形量的问题,结合洞头山工程实例,运用现场监控量测结合MIDAS数值模拟的方法,分析比较偏压软弱围岩隧道在不同开挖顺序下各阶段围岩位移变形量。研究表明:开挖顺序的改变能够有效减小隧道各部围岩变形量,且减小程度从大到小的岩体位置依次为浅埋拱腰处、浅埋拱脚处、深埋拱腰处、深埋拱脚与拱顶;拱浅埋侧最大主应力明显减小。因此对于偏压软弱围岩隧道先开挖深埋侧比先开挖浅埋侧更为安全合理。研究成果为隧道信息化施工提供依据,也为洞头山及具有类似地质地形情况的隧道施工提供借鉴与指导。
2019 Vol. 27 (2): 277-285 [摘要] ( 40 ) [HTML 1KB] [PDF 4063KB] ( 39 )
286 张埕豪, 赵其华, 娄琛, 穆红海
考虑基岩层面影响的水平受荷嵌岩桩模型试验研究
西南地区常见碎石土-基岩斜坡地基,在此类地基上的嵌岩桩基础,其上覆土层、嵌固段基岩多为倾斜。然而岩石试样中结构面倾角改变时,岩石试样的强度也随之发生变化。故当嵌固段基岩存在层面且层面具有倾角时,往往对桩基的水平承载特性影响很大,所以基岩层面是影响嵌岩桩水平承载性能的主要因素之一。本文采用物理模型试验,通过改变嵌固段基岩层面倾角,得出嵌固段基岩不同层面倾角对于桩顶位移,桩身内力的发展规律,进而研究其对水平受荷嵌岩桩承载性能的影响。试验结果表明:在碎石土-层状基岩斜坡地基场地中,嵌固段基岩存在层面会降低嵌岩桩水平承载性能。相对于完整基岩,嵌固段层状基岩存在水平层面时,临界荷载下降了17%、最大弯矩值下降了23%、最大剪力值下降了37.5%;而嵌固段基层层面为倾斜时,嵌岩桩水平承载性能下降的更多,且层面倾角为逆向30°时比顺向30°更加不利于嵌岩桩的水平受荷;桩身最大弯矩点与最大剪力点位置随嵌固段层状基岩倾角变化影响比较小,最大弯矩点位置几乎没有变化,最大剪力点位置在嵌固段基岩层面为顺向30°与逆向30°时下降了1倍桩径。该项研究可为在不同层面倾角下的层状岩体斜坡地基上受水平荷载的嵌岩桩设计作一定的指导。
2019 Vol. 27 (2): 286-293 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [PDF 2813KB] ( 40 )
294 马正婧, 张中俭, 詹涛, 杨业, 徐嘉谟, 李丽慧, 李峨
黑龙江五大连池喷气锥(碟)表壳裂隙成因研究
喷气锥(碟)是五大连池世界地质公园内重点保护的熔岩地貌,它们是熔岩喷发冷却后形成的。目前,许多喷气锥(碟)表壳上分布有裂隙。这些裂隙造成了喷气锥(碟)的破坏。本文根据喷气锥(碟)的形成过程,分析了熔岩的温度变化。建立喷气锥(碟)的三维模型,通过数值计算得到熔岩降温后的温度应力分布。在此基础上,运用断裂力学理论分析喷气锥(碟)上裂隙的形态及分布特征。研究表明:熔岩喷发冷却形成喷气锥(碟)时会产生温度应力,并且最大主拉应力迹线呈环状分布。该温度应力作用下形成的裂隙具有竖直、相互平行、近似等距、由表及里等特征。故此认为喷气锥(碟)竖直状裂隙为熔岩冷却过程中产生的原生裂隙。本文还分析了喷气锥(碟)上裂隙尖端钝化现象以及裂隙密度差异现象的原因。
2019 Vol. 27 (2): 294-301 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 6141KB] ( 43 )
302 何栋梁, 杨伟军, 林杭, 曹日红, 成彦惠
锚固节理直剪力学行为的颗粒流数值分析
为探究锚固节理在直剪加载作用下的细观力学响应,利用颗粒流数值计算方法建立不同锚固角度下的锚固节理数值模型,并进行不同法向荷载下的直剪试验。之后,通过分析和对比剪切-位移曲线和峰值剪切强度来对锚固节理宏观力学性质进行研究。与此同时,基于微裂纹分布规律,从细观角度揭示了剪切荷载下不同锚固角度的岩石节理面的破坏特征;研究结果显示。(1)不同于非锚固节理,锚固节理的剪切-位移曲线在剪切后期呈现出一定的增长趋势,且粗糙度不同曲线变化特征存在一定的差异。(2)不同锚固角度下,锚固节理的破坏模式存在着较为明显的差异。当锚固角为90°时,锚固节理模型的破坏主要集中于锚杆与上下节理面接触位置,且破坏主要为挤压式破坏。随着锚固角度的减小,接触位置的破碎区域不断减小,节理破坏主要表现为沿着锚杆的轴向拉伸变形破坏及内部的拉伸破坏。(3)锚固角度的变化对锚固节理的抗强度的影响程度与节理面的粗糙度存在一定关联。具体而言,较为平直节理抗剪强度随着锚固角度的增大,增长趋势明显,而粗糙节理面随着锚固角度的增大峰值抗剪强度的变化趋势相对较为平缓。
2019 Vol. 27 (2): 302-310 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 7134KB] ( 49 )
土体工程地质
311 陈建峰, 梅森, 冯守中
双向土工格栅加筋碎石桩单轴压缩试验
对拉伸塑料、焊接聚酯和经编涤纶等3种双向土工格栅加筋碎石桩桩体进行单轴压缩试验,以研究不同双向土工格栅加筋碎石桩桩体的变形和强度特性。研究结果表明:拉伸塑料和经编涤纶格栅加筋碎石桩桩体强度与筋材强度之间呈较好的线性关系,而焊接聚酯格栅加筋碎石桩桩体强度与筋材强度之间的线性关系较差;拉伸塑料格栅加筋碎石桩桩体破坏时其格栅本身拉伸强度能充分发挥,而焊接聚酯格栅和经编涤纶格栅加筋碎石桩桩体,均在这两种格栅远未达到其本身拉伸强度前,因格栅焊接点脱开或横肋从纵肋中抽离而导致破坏,拉伸塑料格栅加筋碎石桩桩体强度要显著高于经编涤纶和焊接聚酯格栅加筋碎石桩桩体强度;在实际工程中可采用双向拉伸塑料格栅来加筋碎石桩桩体,其桩体强度可采用聚丙烯土工编织布加筋碎石桩桩体强度修正公式计算。
2019 Vol. 27 (2): 311-316 [摘要] ( 37 ) [HTML 1KB] [PDF 3525KB] ( 45 )
317 林海, 周创兵, 陈菲, 姜清辉
铜尾砂和钨尾砂的抗剪强度及宏细观分析
铜矿和钨矿在经过开采和选矿过程后产生大量的尾砂,尾砂的抗剪强度直接影响到尾砂筑坝的稳定安全性和材料的创新利用。尾矿库现场取回尾砂的级配曲线不同于选矿产生的全尾砂,选用合适的尾砂抗剪强度参数以及对不同尾砂抗剪强度的比较和分析有助于评估尾矿库的溃坝安全性。为了深入研究铜、钨两种尾砂的抗剪强度及异同点,针对不同粒径范围的铜、钨尾砂进行了直剪试验、X射线衍射分析和扫描电镜分析。直剪试验结果表明,干燥尾砂表现出无黏性土的强度性质,相同粒组尺寸的铜尾砂抗剪强度要高于钨尾砂的抗剪强度;铜尾砂和钨尾砂在含水率为15%情况下的抗剪强度表现出一定的黏聚力,使其抗剪强度相对于干燥状态下提高了16.7%~83.8%;随着含水率从10%增加到20%,细粒钨尾砂的内摩擦角变化不大,含水量的增加使得钨尾砂的黏聚力较明显地减小并使得抗剪强度降低。X射线衍射分析结果显示铜尾砂和钨尾砂都以石英为主晶相,其余矿物成分大都是以硅酸盐为主的次生矿物;5000倍扫描电镜照片显示细粒尾砂颗粒的表面附着一定量的黏土矿物,黏土矿物的存在导致了尾砂抗剪强度随含水率增加而发生变化。
2019 Vol. 27 (2): 317-324 [摘要] ( 32 ) [HTML 1KB] [PDF 1591KB] ( 39 )
325 汤明高, 杨何, 许强, 付小林, 祝权, 马新建
三峡库区滑坡土体渗透特性及参数研究
滑体渗透性及渗透系数取值对于水库滑坡渗流及稳定性分析计算具有非常重要的意义。本文通过三峡库区396个滑坡1188个试坑(样)的测试资料分析得出:(1)三峡库区滑坡体按物源岩性可分为白云岩和灰岩、泥灰岩、砂泥岩互层,按组成结构可分为均质细粒土、土含碎块石、土夹碎块石、碎块石土和裂隙岩体;(2)渗透性以中等和良好为主;且具有一定的区域分布特征,位于奉节、巫溪和忠县的滑坡体渗透性中等,其他区县滑坡体渗透性良好;渗透系数大小与滑坡土体中碎块石含量呈正相关,裂隙岩滑体渗透性则低于碎块石土滑体渗透性;(3)不同组成结构滑体的渗透系数平均值分别为均质细粒土1.28 m·d-1,土含碎块石1.41 m·d-1、土夹碎块石2.56 m·d-1、碎块石土3.84 m·d-1和裂隙岩体3.24 m·d-1
2019 Vol. 27 (2): 325-332 [摘要] ( 47 ) [HTML 1KB] [PDF 2711KB] ( 66 )
333 李旭昶, 孙德安, 徐永福
扬州土物理与力学性质指标的相关性分析
根据原状扬州各层土体的室内试验数据,采用数理统计的方法,研究了该地区土体的物理指标与力学参数间的相关性,并进行线性函数和指数函数拟合。研究结果表明:随着塑性指数的增加,压缩系数和体积压缩系数逐渐增大,内摩擦角和有效内摩擦角逐渐减小;土的黏聚力随着液限与天然含水量之差的增加而增加,随着液性指数的增加而减小,且黏聚力与液性指数间的相关性更好,当含水量超过液限时黏聚力不随上述两个参数的变化而变化;此外,压汞试验结果表明扬州原状土的孔隙结构均为明显的单峰孔径分布,其颗粒间孔隙的累计量随着塑性指数增大而增加;并且各层土体孔径分布的峰值所对应的孔径随着塑性指数的增大而减小。以上结果可以为扬州地区土体力学参数的估计提供参考。
2019 Vol. 27 (2): 333-340 [摘要] ( 43 ) [HTML 1KB] [PDF 2469KB] ( 69 )
341 曹世超, 黄志全, 吴琦, 闫亚景, 郭佳朋, 吴家琦
巨型蠕滑滑坡滑带土特征强度特性试验研究
金坪子滑坡是一个位于金沙江右岸、上距乌东德水电站约900 m、总体积约6.25×108 m3的具有典型蠕滑特点的滑坡。为了进一步弄清控制该滑坡活动模式的内在机理,通过不同黏粒含量下滑带土的反复剪切试验,研究了滑坡滑带土的残余、峰值强度特性,以期为同类滑坡的防护和治理提供参考依据。研究结果显示,随着黏粒含量的增加,滑带土应变软化现象更加明显;而滑带土残余强度、峰值强度随着黏粒含量的增加,呈现非线性降低规律,但降低幅度随正压力的增大而增大;同时,残余内摩擦角、峰值内摩擦角与黏粒含量存在良好线性负相关关系,而残余黏聚力与峰值黏聚力随黏粒含量增加呈波动性增大,但在黏粒含量40%处出现一定降低幅度。关于黏聚力的波动性降低趋势,究其原因可能在于黏粒周围强结合水的分布对滑带土强度特性,尤其是黏聚力存在临界影响。本文数据和结论对金坪子滑坡的防护和治理以及不同粒径下蠕滑滑坡失稳演化进程有重要的借鉴意义。
2019 Vol. 27 (2): 341-349 [摘要] ( 39 ) [HTML 1KB] [PDF 2660KB] ( 70 )
350 陈志昊, 刘瑾, 钱卫, 汪勇, 孙少锐, 冯嘉馨, 李鼎, 修于清
高分子固化剂/纤维改良砂土的抗拉强度试验研究
本文采用高分子固化剂和聚丙烯纤维对砂土进行复合加固,通过对不同聚丙烯纤维含量、固化剂含量和干密度的重塑试样进行抗拉试验,测量试样破坏时的最大拉应力,对比不同试样抗拉强度的变化规律,并结合扫描电镜对复合加固机理进行较为深入的分析。试验结果表明,高分子固化剂和聚丙烯纤维的复合加固能够显著提高砂土的抗拉强度,纤维含量、固化剂含量和干密度对改良砂土的抗拉强度均具有较大的影响。当干密度和高分子固化剂含量一定时,砂土抗拉强度随纤维含量的增加逐渐增加,当固化剂含量为4%,干密度为1.5 g·cm-3时,纤维含量从0.2%到0.8%,抗拉强度从79.06 kPa增加到194.51 kPa;当干密度和纤维含量一定时,砂土抗拉强度随着高分子固化剂含量的增加而增加,当纤维含量为0.8%,干密度为1.5g·cm-3时,固化剂含量从1%到4%,抗拉强度从63.16 kPa增加到194.51 kPa;当高分子固化剂含量和纤维含量一定时,抗拉强度随着干密度的增加先增加后减小,在干密度为1.55 g·cm-3左右达到峰值。复合加固结合物理和化学加固的优点,通过纤维在颗粒间的相互作用力和固化剂在颗粒间的联结力,从而提高改良砂土的抗拉性能。本研究结果为进一步研究砂土复合加固及其工程应用提供一定的参考依据。
2019 Vol. 27 (2): 350-359 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 3866KB] ( 63 )
360 褚学伟, 许模, 段先前, 王中美
扎塘赤泥库赤泥颗粒分布特征及迁移规律
颗粒的迁移对地下水中污染物的迁移起着重要的作用。本文以扎塘赤泥库为例,通过现场采样和室内实验分析相结合的方法,分析了扎塘赤泥库赤泥颗粒的分布特征及赤泥颗粒的迁移规律。分析结果表明:赤泥为一种级配良好的类黏性土回填物;不同取样深度上,赤泥颗粒的分布特征基本趋于一致,不同粒径范围的赤泥颗粒迁移的规律存在着差异,水动力条件对赤泥颗粒迁移的最大粒径起着决定性的作用。
2019 Vol. 27 (2): 360-366 [摘要] ( 42 ) [HTML 1KB] [PDF 1699KB] ( 39 )
367 葛琦, 汪东飞, 孙红月, 帅飞翔, 陈中轩, 徐浩迪
基于动态空间面板模型的填方路基边坡坡面位移预测
传统的边坡位移预测由于监测周期长、主要解释变量难以独立监测,存在建模困难、模型冗余、不具备空间预测能力等问题。以某半填半挖的高填方路堤边坡为研究对象,基于坡面位移实测数据,引入空间计量经济学基本理论和动态面板数据分析方法,检验和量化了不同测点间的空间关系,建立了坡面位移的动态空间面板数据模型,并进一步地检验了模型的预测结果。研究结果表明,相较于传统的时间序列模型,该模型参数更加简洁,并可同时对空间所有测点进行预测。模型不仅在时间维度有良好的预测效果,还具有一定的空间预测能力。
2019 Vol. 27 (2): 367-375 [摘要] ( 32 ) [HTML 1KB] [PDF 2950KB] ( 34 )
376 刘方成, 吴孟桃, 王海东
粒径比和配比对橡胶砂力学性能的影响研究
橡胶砂作为一种新型的廉价隔震材料具有广泛的应用前景,其力学变形特性受两种母材的配合比、粒径比等影响较大。为促进橡胶砂的工程应用,对3种粒径比、6种配比橡胶砂进行了一系列双轴压缩离散元模拟试验,从宏细观角度研究了胶-砂粒径比对橡胶砂力学行为的影响。结果表明:(1)橡胶砂应力-应变曲线在小应变下表现为近似线性增长关系,随着橡胶含量的增加,偏应力逐渐减小,减小程度随粒径比的增大而减弱;(2)随着橡胶颗粒含量的增加,橡胶砂模量降低、应力-应变曲线向硬化型转变、线性关系增强,粒径比越大,硬化特性越明显;(3)随着橡胶颗粒含量的增加,橡胶砂剪胀特性减弱、剪缩增大,粒径比越大,剪缩程度越明显;(4)橡胶砂应力-应变关系可用扩展邓肯-张模型进行模拟,模型参数受粒径比和橡胶颗粒含量影响的规律明显;(5)橡胶砂力学特性受粒径比影响的细观机制可由颗粒接触特性、颗粒配位数、力链分布、能耗发展等变化情况来描述。
2019 Vol. 27 (2): 376-389 [摘要] ( 38 ) [HTML 1KB] [PDF 9409KB] ( 46 )
390 秦爱芳, 李天义, 裴杨从琪, 傅贤雷
半渗透边界下非饱和土砂井地基固结特性
以往的非饱和土砂井地基研究中未考虑砂井的涂抹作用,均按理想砂井进行研究。然而在实际工程中,施工的扰动会导致砂井内壁附近的土体渗透性减弱,从而影响地基的固结。针对这种情况,本文以均布荷载作用下非饱和土砂井地基为模型,考虑涂抹作用,并将其形成的边界假设为半渗透边界;引入Bessel函数,根据超孔隙压力的耦合控制方程推导了半渗透边界条件下非饱和土砂井地基在Laplace变换域内的固结半解析解,并且采用Crump方法进行Laplace逆变换,得到了时间域内的解;将该砂井地基模型退化为理想砂井模型,与现有文献结果对比,验证了本文研究方法的可靠性。最后通过算例来考察半渗透系数对非饱和土砂井地基固结特性的影响。研究表明,半渗透系数对砂井地基的固结有着重要的影响,且半渗透系数越大,超孔隙压力消散越快。
2019 Vol. 27 (2): 390-397 [摘要] ( 43 ) [HTML 1KB] [PDF 2225KB] ( 31 )
398 王凤, 肖勇杰, 陈福全, 汪达鹏
储油罐环形加筋防护墙变形特征及其影响因素
储油罐环形加筋防护墙是由填土、筋体、格栅返包式面板组成的一个环形整体复合结构,具有明显的空间特性及其与储油罐之间复杂的相互作用,相关研究理论明显滞后于工程应用。由于环形加筋防护墙无法忽略其空间特性的影响,通过Plaxis 3D三维有限元软件进行数值模拟,采用小应变土体硬化模型作为加筋土体本构模型,研究储油罐环形加筋防护墙墙体的变形特征及加筋材料的受力特征,探讨墙体高度、厚度、墙面坡度及土工格栅刚度、加筋间距等因素对墙体变形特征的影响。结果表明:防护墙墙面侧位移随着防护墙高度、厚度和墙面倾斜角度的减小而减小,但墙体厚度过小和加筋间距过大将导致防护墙倾覆趋势增大,过小的土工格栅刚度会导致墙侧位移过大,因此需严格控制以上设计参数;加筋防护墙墙体的修筑将加大储油罐边缘处地基沉降,储油罐内燃油的装载状态不影响加筋防护墙地基沉降情况,但油罐地基最大沉降差随着储油罐内装载燃油的增多而减小;根据格栅最大拉应力位置所推测的加筋防护墙破坏面经过墙趾曲线,墙后土压力受墙面坡度影响巨大,设计时应根据坡度选择合适的设计方法。
2019 Vol. 27 (2): 398-407 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 4218KB] ( 38 )
地质灾害
408 霍沿东, 年廷凯, 焦厚滨, 郑德凤, 印萍
基于极限分析上限方法的海底斜坡地震稳定性
极限分析上限方法在海底斜坡稳定性评价中受到了广泛关注,但已有成果未考虑地震荷载以及多土层海底斜坡可能出现的局部破坏机制。基于上限定理,推导了拟静力水平地震条件下多土层海底斜坡外力功率与内能耗散率平衡方程;结合强度折减技术和最优化方法,求解了海底斜坡整体和局部地震稳定性安全系数,并实现了多土层海底斜坡的局部滑动面搜索;通过典型算例分析,验证了本文方法的有效性。在此基础上,探讨了不同水平地震条件下两种组合土层海底斜坡的整体和局部稳定性,通过与数值解对比,其结果可以较准确地评价海底斜坡稳定性并有效预测滑移面位置。最后,将极限分析上限方法应用于一海底斜坡工程实例。
2019 Vol. 27 (2): 408-414 [摘要] ( 34 ) [HTML 1KB] [PDF 1581KB] ( 53 )
415 冯文凯, 张国强, 白慧林, 周玉龙, 许强, 郑光
金沙江“10·11”白格特大型滑坡形成机制及发展趋势初步分析
2018年10月11日,西藏昌都市江达县波罗乡白格村发生大规模滑坡,约有3165×104 m3的山体高速冲入金沙江形成堰塞坝,13日9时堰塞坝体被自然泄流冲开,堰塞湖威胁解除。11月3日,在时隔短短23 d后,该滑坡后缘约215×104 m3高位滑体再次发生滑动破坏,高速运动的滑体沿途铲刮坡体并冲入金沙江,再次形成堰塞坝。现场调查研究得出白格滑坡主要是受其后缘逆冲分支断层f2(不整合接触面)控制,并在长期重力卸荷、降雨和地下水的反复浸润作用影响下,最终整体失稳破坏。通过对滑坡演化过程分析得出,其变形破坏过程可分为5个阶段,即:后缘蠕滑和沉降下错阶段(Ⅰ)、坡体裂缝发展、贯通阶段(Ⅱ)、整体启动"锁固端"剪断阶段(Ⅲ)、高速凌空滑跃阶段(Ⅳ)、碰撞、破碎、堆积成坝阶段(Ⅴ)。一期变形破坏机制模式可归结为蠕滑-下错-剪断-滑跃式,破坏方式表现为推移式,后期临空条件较好,破坏将以牵引式为主。在此基础上,结合残留强变形区块(K1、K2、K3)及其周边影响区形貌特征和变形迹象,对其变形破坏特征和发展趋势进行了预测分析,认为后期强变形区总体将以渐进解体方式破坏为主。
2019 Vol. 27 (2): 415-425 [摘要] ( 87 ) [HTML 1KB] [PDF 11731KB] ( 112 )
426 赵建军, 解明礼, 余建乐, 柴贺军, 李涛, 赵伟华
工程荷载诱发填方边坡变形破坏机制试验研究
填方路堤在堆填碾压夯实后自然状态下具有较好的稳定性,但在先期施工与后期公路运营期间,受工程荷载、动荷载等多因素作用将会出现大量变形破坏现象。针对这一问题,本文以某填方路堤边坡为例,运用室内物理模拟技术探讨研究工程荷载诱发填方边坡变形破坏机制。研究结果表明:填方体在上部不断施加堆载后,坡体内部应力条件改变,产生不均匀沉降现象。填方体边坡变形破坏主要受控于填方体在加载过程中坡顶堆载处拉应力的集中与坡体内剪应力的集中程度,潜在滑动面沿张拉裂缝延伸方向扩展,同时在堆载体下部逐步过渡为压剪塑形带,两者逐步贯通并向下部扩展延伸,最终产生边坡整体变形破坏。其变形演化机制为:堆载作用下坡体内部应力重分布→堆载区边缘张拉裂缝形成并扩展、堆载体下部产生压剪塑形带→张拉裂缝、压剪塑形带贯通形成滑动面→推力作用下整体滑动,此变形为典型的蠕滑-拉裂式滑坡。此研究可以为相似工程提供借鉴。
2019 Vol. 27 (2): 426-436 [摘要] ( 32 ) [HTML 1KB] [PDF 7377KB] ( 88 )
437 崔圣华, 裴向军, 黄润秋, 朱凌, 孟祥瑞
汶川地震黄洞子沟右岸大型滑坡地质构造特征及成因
"5·12"汶川地震发生于龙门山逆冲构造带映秀-北川断裂,此次地震沿约300 km地表破裂带触发了大型滑坡百余处,其中大光包滑坡、红石沟滑坡和老鹰岩滑坡发育于绵阳安州区黄洞子沟右岸不到5 km区段内,规模均超过千万方,且大光包滑坡是此次地震中最大滑坡,也是世界罕见的巨型滑坡。本研究通过大量现场照片、遥感影像和实地测绘,结合XRD、岩石薄片手段在此3个滑坡滑源区展开了详细的地质调查。结果表明:(1)先期深埋的中-缓倾构造层带为大光包滑坡提供了潜在侧滑面,与岩体结构面组合触发了大光包大型楔形体破坏;(2)红石沟滑坡发育于含多级角砾、糜棱质次级错动带的碎裂结构坡体,地震中这些倾坡外的次级错动带快速贯通形成滑坡底滑面;(3)老鹰岩滑坡主控于厚层陡倾构造带,地震中该带沿走向拉裂破坏,加之两侧陡倾结构面组合切割触发了老鹰岩大型楔形体破坏。研究进一步发现,红石沟斜坡紧临大水闸背斜轴部、老鹰岩和大光包斜坡位于其两翼,认为该背斜构造对研究区斜坡地震稳定性有较大影响。本研究仅揭示了3个典型地质构造滑坡类型,汶川地震百余处大型滑坡地质构造成因有待进一步研究。
2019 Vol. 27 (2): 437-450 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 16010KB] ( 62 )
451 苏永华, 李帅, 方砚兵, 苏雅
基于上限分析的边坡稳定可靠性评估
从塑性极限分析出发,基于上限分析构建边坡极限状态可靠度计算模型;针对状态函数高度非线性导致常规可靠度方法求解时存在困难的问题,将响应面模型作为极限状态函数与可靠度计算间"桥梁",利用二次正交原理优化取样点,建立考虑参数相关性的二次响应面替代函数。利用JC法直接求得边坡可靠指标的一个上限解,讨论了单个及多个参数变异性对边坡可靠度的影响。
2019 Vol. 27 (2): 451-458 [摘要] ( 35 ) [HTML 1KB] [PDF 1018KB] ( 46 )
459 鄢好, 李绍红, 吴礼舟
联合多种数据驱动建模方法的滑坡位移预测研究
边坡位移是滑坡演化的宏观体现,分析并预测滑坡位移发展态势对于防灾减灾具有重要意义。由于滑坡位移曲线具有明显的非线性特征,单一模型往往难以刻画其非线性与复杂性。为发展一种普遍适用于滑坡位移的预测方法,提出了一种联合多种数据驱动模型的新方法。该方法根据时间序列分析理论,将滑坡位移序列分解为趋势项和周期项,趋势项采用并联型灰色神经网络处理,周期项则采用人工蜂群算法(ABC)优化后的极限学习机模型(ELM)处理,从而充分应用各种模型的优点。以三峡库区白水河和八字门滑坡为例,对位移数据进行分析处理后,灰色神经网络模型预测其趋势性位移,改进后的极限学习机模型对周期性位移进行训练及预测。结果表明:在预测精度上,优化后的极限学习机模型准确度高于极限学习机模型及小波神经网络等方法,提出的灰色神经网络与ABC-ELM的组合模型可作为实际工程的一个参考。
2019 Vol. 27 (2): 459-465 [摘要] ( 41 ) [HTML 1KB] [PDF 3099KB] ( 40 )
466 孙萍, 王刚, 李荣建, 张真, 霍旭挺, 李振菲, 祝恩珍
降雨条件下黄土边坡现场试验研究
黄土边坡的变形破坏多发生于降雨期间,由此也造成了大量的损失。为减小降雨诱发黄土滑坡的影响,开展降雨型滑坡现场实验研究,具有现实意义。本文选取泾阳一天然黄土边坡为研究对象,利用自行设计的模拟降雨系统,设计并进行了3组不同雨强下的大型黄土边坡人工模拟降雨试验,旨在研究不同雨强条件下天然黄土边坡的入渗规律及变形破坏模式。通过对边坡内埋设的土壤水分传感仪、土压力盒和张力计管的读数变化及试验现象进行分析,进而得出降雨条件下大型黄土边坡现场试验的变形破坏规律,总结出该类边坡的水分入渗规律和变形破坏模式。试验结果表明,边坡入渗呈现一定的规律:降雨条件下,坡肩入渗深度和速率最大,坡脚次之,坡面最小;同时,降雨强度越大,雨水入渗速率越快,入渗时间越长,边坡相同位置处体积含水率和土压力增大幅度越大,基质吸力减小的幅度越大。降雨条件下天然黄土边坡的变形破坏模式为:坡肩侵蚀及侵蚀扩展→坡面裂隙形成扩展→坡肩裂隙形成扩展→局部滑塌;若继续降雨,则坡肩局部裂隙逐渐贯通进而形成滑面,最终导致滑坡发生。
2019 Vol. 27 (2): 466-476 [摘要] ( 46 ) [HTML 1KB] [PDF 4872KB] ( 88 )
工程地质学报


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