2011年  19卷  第2期

边(斜)坡稳定性与地质灾害研究
摘要:
汶川地震过去3a了。3a来,大量的国内外学者对地震灾区地震地质灾害的发育分布规律、形成机理及防治对策给予了高度关注,发表了大量的研究成果。人们在关注同震地质灾害的同时,更对地震灾区今后地质灾害的发生规律及演化趋势、持续时间倾注了极大的关心,因为震后连续3a,尤其是2010年,灾区地质灾害的频率和规模均出现较震前显著增大的现象。本文收集整理了震前和震后灾区地质灾害的数据资料,尤其研究了震后3a灾区重大地质灾害的特点和发生规律,在此基础上,分析了震后灾区地质灾害可能的持续时间、演化趋势以及高风险区的范围。分析和研究结果认为,震后汶川地震灾区的地质灾害将持续20~25a; 在这段时间内,地质灾害将以4~5a一个高峰为周期,呈震荡式的衰减下降,并最终恢复到震前的水平。震后地质灾害的高风险区将出现在耿达-映秀、小鱼洞、红白-茶坪、擂鼓-陈家坝和青川东河口-窝前这5个地段上。 汶川地震过去3a了。3a来,大量的国内外学者对地震灾区地震地质灾害的发育分布规律、形成机理及防治对策给予了高度关注,发表了大量的研究成果。人们在关注同震地质灾害的同时,更对地震灾区今后地质灾害的发生规律及演化趋势、持续时间倾注了极大的关心,因为震后连续3a,尤其是2010年,灾区地质灾害的频率和规模均出现较震前显著增大的现象。本文收集整理了震前和震后灾区地质灾害的数据资料,尤其研究了震后3a灾区重大地质灾害的特点和发生规律,在此基础上,分析了震后灾区地质灾害可能的持续时间、演化趋势以及高风险区的范围。分析和研究结果认为,震后汶川地震灾区的地质灾害将持续20~25a; 在这段时间内,地质灾害将以4~5a一个高峰为周期,呈震荡式的衰减下降,并最终恢复到震前的水平。震后地质灾害的高风险区将出现在耿达-映秀、小鱼洞、红白-茶坪、擂鼓-陈家坝和青川东河口-窝前这5个地段上。
摘要:
2011年3月10日中缅边境附近的云南省德宏傣族景颇族自治州盈江县发生Ms5.8级地震,震源深度10km,造成25人死亡, 250人受伤, 13万人口受灾,众多构(建)筑物损毁,砂土液化广泛发育,约19km长的盈江河堤开裂。5.8级地震诱发如此大的次生灾害是近年来少有的。通过对本次地震地质背景和地质灾害调查分析,初步认识到:(1)本次地震是2011年初盈江4级震群继续增强活动的结果,近年来盈江地区地震群总体上呈现沿苏典断裂带从北至南逐渐迁移的趋势,本次地震是这一趋势的延续,位于苏典断裂南端,主余震显示本次地震破裂为苏典断裂与大盈江断裂的共轭破裂; (2)砂土液化是本次盈江地震震损严重的主要原因之一,在地表产生喷沙冒水、砂土体侧向滑动、地面开裂和下沉等次生地质灾害,对房屋、江堤、道路、水利设施和电线杆等构(建)筑物造成了较大破坏作用; (3)砂土液化主要发育在大盈江全新世粉细砂冲积层分布区,严重液化区主要为盈江的老河道,构(建)筑物损毁程度与液化区范围和强度有较好的对应关系,而晚更新世砂砾地层作为盈江的二级阶地不仅地势高、防洪能力强,其地基基础承载力高,抗砂土液化能力强,是盈江盆地内工程地质条件较好的地块,未发现砂土液化且构(建)筑震损轻微,可作为当地城镇未来规划发展的首选区域。 2011年3月10日中缅边境附近的云南省德宏傣族景颇族自治州盈江县发生Ms5.8级地震,震源深度10km,造成25人死亡, 250人受伤, 13万人口受灾,众多构(建)筑物损毁,砂土液化广泛发育,约19km长的盈江河堤开裂。5.8级地震诱发如此大的次生灾害是近年来少有的。通过对本次地震地质背景和地质灾害调查分析,初步认识到:(1)本次地震是2011年初盈江4级震群继续增强活动的结果,近年来盈江地区地震群总体上呈现沿苏典断裂带从北至南逐渐迁移的趋势,本次地震是这一趋势的延续,位于苏典断裂南端,主余震显示本次地震破裂为苏典断裂与大盈江断裂的共轭破裂; (2)砂土液化是本次盈江地震震损严重的主要原因之一,在地表产生喷沙冒水、砂土体侧向滑动、地面开裂和下沉等次生地质灾害,对房屋、江堤、道路、水利设施和电线杆等构(建)筑物造成了较大破坏作用; (3)砂土液化主要发育在大盈江全新世粉细砂冲积层分布区,严重液化区主要为盈江的老河道,构(建)筑物损毁程度与液化区范围和强度有较好的对应关系,而晚更新世砂砾地层作为盈江的二级阶地不仅地势高、防洪能力强,其地基基础承载力高,抗砂土液化能力强,是盈江盆地内工程地质条件较好的地块,未发现砂土液化且构(建)筑震损轻微,可作为当地城镇未来规划发展的首选区域。
摘要:
常规二维滑坡推力计算没有考虑其横向变化,导致设计过于保守,三维推力计算方法的提出则能体现滑坡推力的空间分布,解决二维存在的问题。本文在三维极限平衡法统一模型的基础上,建立了求解三维滑坡推力的统一公式。利用实例,通过二维推力计算与三维计算结果的对比分析,获得三维推力的横向分布函数,有效反映出三维滑坡推力的空间分布状态,所得三维滑坡推力应用于设计更合理。 常规二维滑坡推力计算没有考虑其横向变化,导致设计过于保守,三维推力计算方法的提出则能体现滑坡推力的空间分布,解决二维存在的问题。本文在三维极限平衡法统一模型的基础上,建立了求解三维滑坡推力的统一公式。利用实例,通过二维推力计算与三维计算结果的对比分析,获得三维推力的横向分布函数,有效反映出三维滑坡推力的空间分布状态,所得三维滑坡推力应用于设计更合理。
摘要:
岩石高速远程崩滑是一种特殊的、危害性很大的地质灾害,崩滑后期形成的高速岩石碎屑流具有很高的运移能力,破坏力极强。以岩石碎屑流为研究对象,重点模拟岩石碎屑流形成后,碎屑流的运移堆积过程和最大运移堆积距离。利用二维颗粒离散元数值模拟方法,建立碎屑流二维运动堆积模型,分析了岩石碎屑流初始高度、体积、加速斜面坡度、堆积底面摩擦系数以及堆积底面地表起伏程度对于岩石碎屑流最大运移堆积距离的影响。实验结果显示:岩石碎屑流运移堆积过程体现出了碎屑流物质的离散性和流动性; 碎屑流最大堆积距离随高度、体积、斜面坡度增大而增大; 随堆积底面摩擦系数、堆积底面地表起伏程度增大而减小。 岩石高速远程崩滑是一种特殊的、危害性很大的地质灾害,崩滑后期形成的高速岩石碎屑流具有很高的运移能力,破坏力极强。以岩石碎屑流为研究对象,重点模拟岩石碎屑流形成后,碎屑流的运移堆积过程和最大运移堆积距离。利用二维颗粒离散元数值模拟方法,建立碎屑流二维运动堆积模型,分析了岩石碎屑流初始高度、体积、加速斜面坡度、堆积底面摩擦系数以及堆积底面地表起伏程度对于岩石碎屑流最大运移堆积距离的影响。实验结果显示:岩石碎屑流运移堆积过程体现出了碎屑流物质的离散性和流动性; 碎屑流最大堆积距离随高度、体积、斜面坡度增大而增大; 随堆积底面摩擦系数、堆积底面地表起伏程度增大而减小。
摘要:
在极限分析理论框架体系的基础上,提出了平面滑动型岩质边坡极限分析上限法。该方法按照外力所做的功率等于内力所消耗的功率,即滑体处于极限状态时两功率相等的条件虚功率方程,综合考虑作用在岩质边坡上的后缘裂缝静水压力、沿滑面扬压力、重力、水平地震作用力、锚固力等外力,按照强度折减法,推导得出了岩质边坡稳定性评价的极限分析上限解。锦屏一级水电站右岸泄洪洞引渠内侧工程边坡属于典型的多级台阶状岩质高边坡,该边坡岩体结构为层状结构,变形破坏模式为平面滑动。对引渠内侧岩质边坡稳定性分析结果表明,极限分析上限法对平面滑动型岩质边坡有较好的适用性。 在极限分析理论框架体系的基础上,提出了平面滑动型岩质边坡极限分析上限法。该方法按照外力所做的功率等于内力所消耗的功率,即滑体处于极限状态时两功率相等的条件虚功率方程,综合考虑作用在岩质边坡上的后缘裂缝静水压力、沿滑面扬压力、重力、水平地震作用力、锚固力等外力,按照强度折减法,推导得出了岩质边坡稳定性评价的极限分析上限解。锦屏一级水电站右岸泄洪洞引渠内侧工程边坡属于典型的多级台阶状岩质高边坡,该边坡岩体结构为层状结构,变形破坏模式为平面滑动。对引渠内侧岩质边坡稳定性分析结果表明,极限分析上限法对平面滑动型岩质边坡有较好的适用性。
摘要:
复杂边坡的安全系数可能存在多个局部极小值点,如何确定边坡的最小安全系数是复杂边坡稳定性分析中的一个关键问题。本文结合简化Bishop法,采用一种新的启发式全局优化算法智能单粒子算法(ISPO)来搜索复杂边坡的最危险滑动面。为帮助该算法快速跳出局部极值点,本文将模拟退火(SA)机制引入到智能单粒子算法中,结合了两种算法各自的优点,提出了引入退火机制的智能单粒子算法SA-ISPO。将本文提出的SA-ISPO算法用于搜索两个复杂边坡的最危险滑动面,并与其它方法相比较,验证了SA-ISPO算法的优越性,该算法搜索效率高,计算结果不受搜索范围的影响,是一种较好的全局优化算法。 复杂边坡的安全系数可能存在多个局部极小值点,如何确定边坡的最小安全系数是复杂边坡稳定性分析中的一个关键问题。本文结合简化Bishop法,采用一种新的启发式全局优化算法智能单粒子算法(ISPO)来搜索复杂边坡的最危险滑动面。为帮助该算法快速跳出局部极值点,本文将模拟退火(SA)机制引入到智能单粒子算法中,结合了两种算法各自的优点,提出了引入退火机制的智能单粒子算法SA-ISPO。将本文提出的SA-ISPO算法用于搜索两个复杂边坡的最危险滑动面,并与其它方法相比较,验证了SA-ISPO算法的优越性,该算法搜索效率高,计算结果不受搜索范围的影响,是一种较好的全局优化算法。
摘要:
吐鲁番交河故城台地高陡层状土质边坡的失稳过程受风蚀控制和影响非常典型; 在土层组合特征和抗风蚀能力差异以及当地终年多大风的气候特征的共同作用下,坡体土层形成风蚀空腔并在空腔的控制下发生变形破坏。以工程地质定性分析、风洞实验、物理模拟为主要手段,结合数值模拟,分析了该边坡在自然风蚀改造过程中表现出具有特殊性、多样性和阶段性特征的失稳过程,验证了边坡风蚀空腔形成与发展的存在性,揭示了边坡在风蚀失稳过程中的客观存在的差异风蚀和外挑块体变形破坏机理,为防治和监测此类边坡的变形破坏提供了有益的参考。 吐鲁番交河故城台地高陡层状土质边坡的失稳过程受风蚀控制和影响非常典型; 在土层组合特征和抗风蚀能力差异以及当地终年多大风的气候特征的共同作用下,坡体土层形成风蚀空腔并在空腔的控制下发生变形破坏。以工程地质定性分析、风洞实验、物理模拟为主要手段,结合数值模拟,分析了该边坡在自然风蚀改造过程中表现出具有特殊性、多样性和阶段性特征的失稳过程,验证了边坡风蚀空腔形成与发展的存在性,揭示了边坡在风蚀失稳过程中的客观存在的差异风蚀和外挑块体变形破坏机理,为防治和监测此类边坡的变形破坏提供了有益的参考。
摘要:
为了研究GPS RTK技术用于滑坡动态变形监测的精度和可靠性,本文结合某类滑坡的大型物理模型试验,在滑坡体上布设了若干监测点,并用GPS RTK技术、全站仪三维测量技术和GPS单历元定位技术实时跟踪监测了该滑坡在自然状态下从稳定到产生破坏的全部过程。通过对监测数据的处理和分析,获得了RTK技术用于滑坡变形监测的可靠性和精度等技术参数,即在基准站和流动站同步观测到的卫星数在7颗以上且RTK系统的数据链能够正常工作的情况下,RTK测量的平面和高程精度就能分别控制在15mm和20mm以内。研究结果表明,RTK技术在一定条件下完全可用于滑坡灾害的动态实时变形监测。 为了研究GPS RTK技术用于滑坡动态变形监测的精度和可靠性,本文结合某类滑坡的大型物理模型试验,在滑坡体上布设了若干监测点,并用GPS RTK技术、全站仪三维测量技术和GPS单历元定位技术实时跟踪监测了该滑坡在自然状态下从稳定到产生破坏的全部过程。通过对监测数据的处理和分析,获得了RTK技术用于滑坡变形监测的可靠性和精度等技术参数,即在基准站和流动站同步观测到的卫星数在7颗以上且RTK系统的数据链能够正常工作的情况下,RTK测量的平面和高程精度就能分别控制在15mm和20mm以内。研究结果表明,RTK技术在一定条件下完全可用于滑坡灾害的动态实时变形监测。
摘要:
在已有抗滑桩桩间距研究的基础上,对桩间土拱进行受力分析。从侧阻力条件和土拱强度条件两个方面对抗滑桩桩间距进行了计算,将统一强度理论引入土拱强度的分析,藉此分别判断拱顶前缘、后缘及拱脚处土体是否处于临界状态,可得3个桩间距值,取相应的最小桩间距作为设计桩间距。此方法对于滑坡推力的矩形、三角形和梯形分布形式均适用,并可考虑土体自重应力的影响,同时可推及锚索抗滑桩桩间距的计算。对两个计算实例进行了分析,本方法的计算值与已有计算值或设计值的比较表明本方法效果良好。具体计算中统一强度参数b取0.2~0.7较为合适,滑坡推力为矩形分布时b值约为0.3,滑坡推力为三角形分布时b值约为0.6,滑坡推力为梯形分布时b值介于两者之间。 在已有抗滑桩桩间距研究的基础上,对桩间土拱进行受力分析。从侧阻力条件和土拱强度条件两个方面对抗滑桩桩间距进行了计算,将统一强度理论引入土拱强度的分析,藉此分别判断拱顶前缘、后缘及拱脚处土体是否处于临界状态,可得3个桩间距值,取相应的最小桩间距作为设计桩间距。此方法对于滑坡推力的矩形、三角形和梯形分布形式均适用,并可考虑土体自重应力的影响,同时可推及锚索抗滑桩桩间距的计算。对两个计算实例进行了分析,本方法的计算值与已有计算值或设计值的比较表明本方法效果良好。具体计算中统一强度参数b取0.2~0.7较为合适,滑坡推力为矩形分布时b值约为0.3,滑坡推力为三角形分布时b值约为0.6,滑坡推力为梯形分布时b值介于两者之间。
摘要:
5 12 汶川地震的强震作用诱发产生了大量崩塌地质灾害,且多发生于碎裂结构岩体中。崩塌后斜坡后缘岩体及前缘堆积体的稳定性和后缘岩体对前缘堆积体稳定性的影响研究同样是震后灾害所面临的问题。以干河沟沟口斜坡为例,在分析该斜坡结构特征及崩塌机理的基础上,采用二维离散元软件UDEC模拟了斜坡在天然或强震条件下的稳定状态和可能失稳过程; 运用极限平衡法对陡壁岩体再次崩塌,产生新物质堆载在现有崩塌堆积体后缘前、后分别建立模型进行了稳定性分析。研究结果表明:碎裂岩体崩塌过程可分为应力重分布、潜在崩塌体形成和地震诱发崩塌3个阶段。崩塌堆积体在考虑后缘堆载作用之前,在天然或地震环境下均处于相对稳定状态,考虑堆载作用之后,其可能会在地震条件下失稳。离散元法和极限平衡法的组合使用,对于解决同类斜坡的同类问题切实可行。 5 12 汶川地震的强震作用诱发产生了大量崩塌地质灾害,且多发生于碎裂结构岩体中。崩塌后斜坡后缘岩体及前缘堆积体的稳定性和后缘岩体对前缘堆积体稳定性的影响研究同样是震后灾害所面临的问题。以干河沟沟口斜坡为例,在分析该斜坡结构特征及崩塌机理的基础上,采用二维离散元软件UDEC模拟了斜坡在天然或强震条件下的稳定状态和可能失稳过程; 运用极限平衡法对陡壁岩体再次崩塌,产生新物质堆载在现有崩塌堆积体后缘前、后分别建立模型进行了稳定性分析。研究结果表明:碎裂岩体崩塌过程可分为应力重分布、潜在崩塌体形成和地震诱发崩塌3个阶段。崩塌堆积体在考虑后缘堆载作用之前,在天然或地震环境下均处于相对稳定状态,考虑堆载作用之后,其可能会在地震条件下失稳。离散元法和极限平衡法的组合使用,对于解决同类斜坡的同类问题切实可行。
摘要:
红层岩体以其岩体结构的软硬相间及软弱夹层发育而在边坡稳定方面表现为易滑地层。瓦屋山水电站厂房区边坡为顺向坡,砂岩类岩石与黏土岩类岩石呈缓倾、互层状(倾角10~20)产出。构造与表生改造作用下,在这两类软硬相间的岩石界面上常形成分布较为连续的软弱夹层,这类岩体较易沿软弱夹层产生顺层滑动。地质历史时期,瓦屋山厂房区就是在这样的地质背景下,形成了多个古滑坡体,如颜湾和庙子岩古滑坡,它们在自然状态下已基本稳定。随后因风化剥蚀等作用,古滑坡体形态被改变或被来自后缘斜坡的坡残积层所掩埋,使其在勘察期间难以被发现。庙子岩滑坡即是这样一个被掩埋的古滑坡体坡,施工开挖过程中,由于切脚及降雨作用,使其重新滑动复活。本文以反复剪试验得到的滑动面抗剪参数,采用边坡稳定极限分析能量法(Energy Method Upper Baond Limit Analysis),简称EMU法,对庙子岩古滑坡在各种工况下的稳定作了计算,并据其结果采取了相应的抗滑处理。本文可作为红层岩体地区该类型滑坡勘察和工程处理设计的参考。 红层岩体以其岩体结构的软硬相间及软弱夹层发育而在边坡稳定方面表现为易滑地层。瓦屋山水电站厂房区边坡为顺向坡,砂岩类岩石与黏土岩类岩石呈缓倾、互层状(倾角10~20)产出。构造与表生改造作用下,在这两类软硬相间的岩石界面上常形成分布较为连续的软弱夹层,这类岩体较易沿软弱夹层产生顺层滑动。地质历史时期,瓦屋山厂房区就是在这样的地质背景下,形成了多个古滑坡体,如颜湾和庙子岩古滑坡,它们在自然状态下已基本稳定。随后因风化剥蚀等作用,古滑坡体形态被改变或被来自后缘斜坡的坡残积层所掩埋,使其在勘察期间难以被发现。庙子岩滑坡即是这样一个被掩埋的古滑坡体坡,施工开挖过程中,由于切脚及降雨作用,使其重新滑动复活。本文以反复剪试验得到的滑动面抗剪参数,采用边坡稳定极限分析能量法(Energy Method Upper Baond Limit Analysis),简称EMU法,对庙子岩古滑坡在各种工况下的稳定作了计算,并据其结果采取了相应的抗滑处理。本文可作为红层岩体地区该类型滑坡勘察和工程处理设计的参考。
岩(土)体工程地质研究
摘要:
特定模数硅酸钾溶液(PS)已广泛的用于我国西北干旱地区土遗址加固保护工程中,并且取得了显著的效果。但是PS对潮湿地区遗址土加固效果,目前尚缺乏成熟的理论和实验验证。本文从室内试验的资料出发,研究PS对潮湿地区土遗址非饱和土的增强效应。本次研究土样取自位于潮湿环境中的浙江杭州良渚土遗址(3000 B C.),在实验室内对高含水量(13% ~25%)的重塑土样进行了PS渗透加固。通过研究对比加固前后重塑土样的固结特性和抗剪强度,发现 PS对潮湿地区遗址土也有一定的加固效果。加固效果随初始饱和度的不同而不同,但初始含水量达25%的土在PS作用下仍可能得到增强。经PS渗透的土样不仅提高了初始固结性能和抗剪强度,而且加固土样而且呈现出一定的弹脆性特征,呈现出塑脆性转化,表明PS渗透可能产生对土初始结构的稳固作用。这一探索研究将为扩大PS在土遗址加固保护工程的应用提供一定的理论支持。 特定模数硅酸钾溶液(PS)已广泛的用于我国西北干旱地区土遗址加固保护工程中,并且取得了显著的效果。但是PS对潮湿地区遗址土加固效果,目前尚缺乏成熟的理论和实验验证。本文从室内试验的资料出发,研究PS对潮湿地区土遗址非饱和土的增强效应。本次研究土样取自位于潮湿环境中的浙江杭州良渚土遗址(3000 B C.),在实验室内对高含水量(13% ~25%)的重塑土样进行了PS渗透加固。通过研究对比加固前后重塑土样的固结特性和抗剪强度,发现 PS对潮湿地区遗址土也有一定的加固效果。加固效果随初始饱和度的不同而不同,但初始含水量达25%的土在PS作用下仍可能得到增强。经PS渗透的土样不仅提高了初始固结性能和抗剪强度,而且加固土样而且呈现出一定的弹脆性特征,呈现出塑脆性转化,表明PS渗透可能产生对土初始结构的稳固作用。这一探索研究将为扩大PS在土遗址加固保护工程的应用提供一定的理论支持。
摘要:
岩体启动压力梯度的大小是石油开采,工程防渗处理等方面需要考虑的影响因素。非线性渗流现象已被广泛所认同,低渗透性岩渗流存在启动压力梯度,它基本代表了流体产生渗流时的压力梯度大小。试验对试样进水端水压进行长期稳定控制,出水端采用精确测定流出水体积变化量的方法进行流量测定; 当渗出端水体积的变化量与时间呈直线关系时,即认为该时段渗透特征符合达西定律。通过对具有不同渗透性的软弱岩系统的试验测试,根据实测渗透系数与压力梯度的正相关关系,提出了拟启动压力梯度推算的三次平均法,即:首先统一调整实测渗透系数值,然后确定绝对渗透系数值,再根据该值确定V0值, 3次取平均推算拟启动压力梯度的方法。分析表明:拟启动压力梯度随围压升高而增大,随岩石的绝对渗透系数降低而增大; 在渗透压差增大过程测得的拟启动压力梯度大于降低过程的拟启动压力梯度,这些都与理论分析结果相吻合。实例说明拟启动压力梯度推算三次平均法较为合理,易于推广使用。这为通过室内试验确定工程岩体启动渗流压力梯度的大小,提出了一种新的思路。 岩体启动压力梯度的大小是石油开采,工程防渗处理等方面需要考虑的影响因素。非线性渗流现象已被广泛所认同,低渗透性岩渗流存在启动压力梯度,它基本代表了流体产生渗流时的压力梯度大小。试验对试样进水端水压进行长期稳定控制,出水端采用精确测定流出水体积变化量的方法进行流量测定; 当渗出端水体积的变化量与时间呈直线关系时,即认为该时段渗透特征符合达西定律。通过对具有不同渗透性的软弱岩系统的试验测试,根据实测渗透系数与压力梯度的正相关关系,提出了拟启动压力梯度推算的三次平均法,即:首先统一调整实测渗透系数值,然后确定绝对渗透系数值,再根据该值确定V0值, 3次取平均推算拟启动压力梯度的方法。分析表明:拟启动压力梯度随围压升高而增大,随岩石的绝对渗透系数降低而增大; 在渗透压差增大过程测得的拟启动压力梯度大于降低过程的拟启动压力梯度,这些都与理论分析结果相吻合。实例说明拟启动压力梯度推算三次平均法较为合理,易于推广使用。这为通过室内试验确定工程岩体启动渗流压力梯度的大小,提出了一种新的思路。
摘要:
前期研究已认识到,土的宏观力学性质及其表现从本质上应取决于土的微观结构。在结构性较强的软土中沉桩,桩周土体内部结构会发生显著变化,土体的强度与变形性质是这种内在变化的宏观表现,研究土体微观结构与宏观力学行为变化之间的关系,对认知土体的力学性质,从微观出发去认识沉桩挤土效应的机理,指导工程实践具有重要地理论和现实意义。本文基于天津滨海地基土实际静压桩工程,在沉桩的不同时刻、沿桩身的不同位置取桩周土体原状土样进行室内三轴固结不排水剪切试验,得到土体强度指标参数,同时进行对应的微观结构试验,得到垂直与水平方向的10个微结构指标。采用主成分分析方法,在微结构指标中提取3个主成分,较好地分析了土体微结构特征。研究表明: 3个主成分与黏聚力之间存在较好的相关关系,而与内摩擦角之间的相关性相对较弱; 第一主成分对各微结构信息的提取比较充分,第二、第三主成分是对第一主成分未反映信息的进一步补充。同时主成分分析表明,土体微结构性质对强度性质起控制作用,在沉桩过程中,近地表和下部土层宏观力学指标表现出了相反的变化规律。主成分分析方法较好地表述了土体的微结构性质,为进一步从微观入手解释沉桩挤土效应机理提供了有力依据。 前期研究已认识到,土的宏观力学性质及其表现从本质上应取决于土的微观结构。在结构性较强的软土中沉桩,桩周土体内部结构会发生显著变化,土体的强度与变形性质是这种内在变化的宏观表现,研究土体微观结构与宏观力学行为变化之间的关系,对认知土体的力学性质,从微观出发去认识沉桩挤土效应的机理,指导工程实践具有重要地理论和现实意义。本文基于天津滨海地基土实际静压桩工程,在沉桩的不同时刻、沿桩身的不同位置取桩周土体原状土样进行室内三轴固结不排水剪切试验,得到土体强度指标参数,同时进行对应的微观结构试验,得到垂直与水平方向的10个微结构指标。采用主成分分析方法,在微结构指标中提取3个主成分,较好地分析了土体微结构特征。研究表明: 3个主成分与黏聚力之间存在较好的相关关系,而与内摩擦角之间的相关性相对较弱; 第一主成分对各微结构信息的提取比较充分,第二、第三主成分是对第一主成分未反映信息的进一步补充。同时主成分分析表明,土体微结构性质对强度性质起控制作用,在沉桩过程中,近地表和下部土层宏观力学指标表现出了相反的变化规律。主成分分析方法较好地表述了土体的微结构性质,为进一步从微观入手解释沉桩挤土效应机理提供了有力依据。
摘要:
结构面平均迹长估算的Laslett算法和广义H-H算法虽然在理论上具有严密的推导过程,但实际应用时,由于迹长层次不同,两种算法估值精度不同。在利用开挖边坡所揭露的全迹长资料对不同迹长层次下两种算法的估值精度进行检验的基础上,讨论了两种算法的适用性,并针对工程中所采用的测量窗口高度通常较小这一实际情况,对广义H-H算法在小窗口长迹长层次下的迹长估计值进行适当修正。综合研究结果,建议:(1)小窗口短小迹长层次情况下采用Laslett算法进行迹长估计; (2)小窗口长大迹长层次情况下采用乘以修正系数x=2的广义H-H算法。 结构面平均迹长估算的Laslett算法和广义H-H算法虽然在理论上具有严密的推导过程,但实际应用时,由于迹长层次不同,两种算法估值精度不同。在利用开挖边坡所揭露的全迹长资料对不同迹长层次下两种算法的估值精度进行检验的基础上,讨论了两种算法的适用性,并针对工程中所采用的测量窗口高度通常较小这一实际情况,对广义H-H算法在小窗口长迹长层次下的迹长估计值进行适当修正。综合研究结果,建议:(1)小窗口短小迹长层次情况下采用Laslett算法进行迹长估计; (2)小窗口长大迹长层次情况下采用乘以修正系数x=2的广义H-H算法。
摘要:
采用强度折减有限元法,研究非均值堤防塑性区的开展特征和失稳破坏过程,并根据堤防应力场分布和临界滑动面的形成来分析堤岸整体失稳破坏的机理。结果表明:把强度折减有限元应用到非均质土层的堤防边坡稳定分析,在理论上、数值模拟实现上都是可行的; 有限元静力平衡和位移计算不收敛作为堤防边坡整体失稳的标志,同时考察滑移面上某些特征点的位移与荷载增量的关系、参考土体内坡脚向坡顶上方贯通的塑性滑动带的形成,可以准确判别堤防边坡失稳破坏状态; 此外,堤防失稳时的应力场分布特征表明,有必要应用张拉-剪切复合屈服准则,以真实反映堤防边坡的临界滑动面形成机理。 采用强度折减有限元法,研究非均值堤防塑性区的开展特征和失稳破坏过程,并根据堤防应力场分布和临界滑动面的形成来分析堤岸整体失稳破坏的机理。结果表明:把强度折减有限元应用到非均质土层的堤防边坡稳定分析,在理论上、数值模拟实现上都是可行的; 有限元静力平衡和位移计算不收敛作为堤防边坡整体失稳的标志,同时考察滑移面上某些特征点的位移与荷载增量的关系、参考土体内坡脚向坡顶上方贯通的塑性滑动带的形成,可以准确判别堤防边坡失稳破坏状态; 此外,堤防失稳时的应力场分布特征表明,有必要应用张拉-剪切复合屈服准则,以真实反映堤防边坡的临界滑动面形成机理。
摘要:
采用法向矢量单位圆描述结构面剖面线粗糙度,从各微分段的角度关系阐述粗糙度,进而将二维问题转化为一维问题处理并提出角度粗糙度的概念。考虑到各微分段的实际长度对粗糙度的贡献,采用加权均值与加权方差定量描述角度粗糙度; 角度粗糙度越大表明该剖面越粗糙。对规则剖面线与不规则剖面线采用角度粗糙度进行描述,所得结果跟已有的剖面线粗糙性表征方法相比,二者具有较好的一致性,表明新方法评价的正确性与可行性。 采用法向矢量单位圆描述结构面剖面线粗糙度,从各微分段的角度关系阐述粗糙度,进而将二维问题转化为一维问题处理并提出角度粗糙度的概念。考虑到各微分段的实际长度对粗糙度的贡献,采用加权均值与加权方差定量描述角度粗糙度; 角度粗糙度越大表明该剖面越粗糙。对规则剖面线与不规则剖面线采用角度粗糙度进行描述,所得结果跟已有的剖面线粗糙性表征方法相比,二者具有较好的一致性,表明新方法评价的正确性与可行性。
重大工程建设研究
摘要:
攀枝花地区冰期膨胀土生成于二冰期晚期中更新统冰期,通过室内和现场物理力学试验和分析,揭示攀枝花地区冰期膨胀土的物理力学性质具有很大的离散性,其性质受土体的矿物成分、含水率、裂隙面、埋藏深度、级配、试验条件等因素、条件的影响。试验研究表明:膨胀土中的裂隙面按光滑程度不相同,可分为两种类型,即光滑裂隙面和光滑擦痕裂隙面; 粗粒矿物对胀缩性影响不大,而细粒矿物对胀缩性影响较大; 裸露或近地表,土层风化剧烈,裂隙较发育,膨胀力度就稍大; 同一地区的膨胀土,蒙脱石含量愈高,自由膨胀率愈大,其膨胀等级就愈高; 不同场地内的膨胀土其物理力学性质指标存在一些差异,但差异性较小; 攀枝花冰期膨胀土层的黏粒含量并不大; 不同场地内的膨胀土抗剪强度值变化较大,同一场地内的膨胀土抗剪强度值有起伏; 攀枝花冰期膨胀土多数呈硬塑-坚硬状,自然状态下其抗压变形能力较好,在浸水饱和状态下,膨胀土的承载力几乎成倍数下降。 攀枝花地区冰期膨胀土生成于二冰期晚期中更新统冰期,通过室内和现场物理力学试验和分析,揭示攀枝花地区冰期膨胀土的物理力学性质具有很大的离散性,其性质受土体的矿物成分、含水率、裂隙面、埋藏深度、级配、试验条件等因素、条件的影响。试验研究表明:膨胀土中的裂隙面按光滑程度不相同,可分为两种类型,即光滑裂隙面和光滑擦痕裂隙面; 粗粒矿物对胀缩性影响不大,而细粒矿物对胀缩性影响较大; 裸露或近地表,土层风化剧烈,裂隙较发育,膨胀力度就稍大; 同一地区的膨胀土,蒙脱石含量愈高,自由膨胀率愈大,其膨胀等级就愈高; 不同场地内的膨胀土其物理力学性质指标存在一些差异,但差异性较小; 攀枝花冰期膨胀土层的黏粒含量并不大; 不同场地内的膨胀土抗剪强度值变化较大,同一场地内的膨胀土抗剪强度值有起伏; 攀枝花冰期膨胀土多数呈硬塑-坚硬状,自然状态下其抗压变形能力较好,在浸水饱和状态下,膨胀土的承载力几乎成倍数下降。
摘要:
文家沟位于绵竹市清平乡,属于 5 12 汶川Ms8.0级地震极重灾区。地震发生后的3个汛期内,文家沟曾先后发生5次典型泥石流灾害,其中以2010年8月13日泥石流灾害最为严重,规模与灾情巨大,社会影响深远。在对文家沟泥石流跟踪调查的基础上,探讨了泥石流的成灾机理和特征。研究表明:(1)文家沟泥石流是地震和强降雨共同作用的结果,其成因可归纳为震因与物源以及雨因与水源两个方面,在整个泥石流形成和发生的过程中,呈现出洪流-侵蚀下切-崩滑-席卷-进一步侵蚀下切-进一步崩滑-增大泥石流规模的滚雪球式循环过程; (2)泥石流发生所需的雨量、雨强条件和水动力条件都显著降低,泥石流规模和雨量之间呈现出明显幂函数关系; (3)发生过程呈现出持续时间长、运动距离远的特征; (4)成灾过程呈现出明显的链式效应,危害形式多样; (5)泥石流频率呈现出高发性,规模呈现出放大性。最后提出了文家沟泥石流研究与防治的建议。 文家沟位于绵竹市清平乡,属于 5 12 汶川Ms8.0级地震极重灾区。地震发生后的3个汛期内,文家沟曾先后发生5次典型泥石流灾害,其中以2010年8月13日泥石流灾害最为严重,规模与灾情巨大,社会影响深远。在对文家沟泥石流跟踪调查的基础上,探讨了泥石流的成灾机理和特征。研究表明:(1)文家沟泥石流是地震和强降雨共同作用的结果,其成因可归纳为震因与物源以及雨因与水源两个方面,在整个泥石流形成和发生的过程中,呈现出洪流-侵蚀下切-崩滑-席卷-进一步侵蚀下切-进一步崩滑-增大泥石流规模的滚雪球式循环过程; (2)泥石流发生所需的雨量、雨强条件和水动力条件都显著降低,泥石流规模和雨量之间呈现出明显幂函数关系; (3)发生过程呈现出持续时间长、运动距离远的特征; (4)成灾过程呈现出明显的链式效应,危害形式多样; (5)泥石流频率呈现出高发性,规模呈现出放大性。最后提出了文家沟泥石流研究与防治的建议。
摘要:
河北省宽城县遵(化)小(寺沟)铁路穿越一个体积约77104m3的古滑坡体,因在滑坡前缘以路堑方式穿过,开挖施工导致古滑坡复活。为保障未来铁路的运营安全,需要对其进行彻底治理。在现场地质调查及试验,以及分别对沿复活滑坡体新滑面和古滑面在不同工况下的稳定性计算的基础上,结合复活滑坡体的具体特征,提出2种治理方案,即抗滑桩方案和削方+抗滑桩+桩间挡土墙方案。通过综合比选确定后者为采用方案,并具体进行了削方、抗滑桩、截排水系统和坡面防护等设计。 河北省宽城县遵(化)小(寺沟)铁路穿越一个体积约77104m3的古滑坡体,因在滑坡前缘以路堑方式穿过,开挖施工导致古滑坡复活。为保障未来铁路的运营安全,需要对其进行彻底治理。在现场地质调查及试验,以及分别对沿复活滑坡体新滑面和古滑面在不同工况下的稳定性计算的基础上,结合复活滑坡体的具体特征,提出2种治理方案,即抗滑桩方案和削方+抗滑桩+桩间挡土墙方案。通过综合比选确定后者为采用方案,并具体进行了削方、抗滑桩、截排水系统和坡面防护等设计。
摘要:
上海地区第四纪时期古河道发育,其中晚更新世以来的古河道对工程建设影响最大。根据大量钻孔及测试资料,研究了晚更新世末期古河道、全新世晚期吴淞江古河道和近代古河道的成因、分布规律及沉积物特征。在此基础上,结合上海市工程建设特点,系统分析了古河道对工程建设,尤其是地下空间开发的影响,成果可为工程勘察、设计、施工提供基础地质依据。 上海地区第四纪时期古河道发育,其中晚更新世以来的古河道对工程建设影响最大。根据大量钻孔及测试资料,研究了晚更新世末期古河道、全新世晚期吴淞江古河道和近代古河道的成因、分布规律及沉积物特征。在此基础上,结合上海市工程建设特点,系统分析了古河道对工程建设,尤其是地下空间开发的影响,成果可为工程勘察、设计、施工提供基础地质依据。
摘要:
滑坡监测的目的是获取滑坡变形特征和演变过程。对于一些重要场地,判断其是否存在潜在滑坡时,深部位移监测是最直接和最有成效一种手段。通过在某厂房后坡两个监测断面设置5个深部位移监测孔,根据监测结果对滑坡体的范围、整体活动性、滑动方向、滑动面进行以及滑坡类型进行探讨和分析。监测结果表明:厂房后坡具有牵引式滑动特征,活动性明显; 坡体位移速度较大,雨季有加速变形的特征; 坡体前缘滑面已局部贯通,中、后部滑带也处于蠕动变形状态。 滑坡监测的目的是获取滑坡变形特征和演变过程。对于一些重要场地,判断其是否存在潜在滑坡时,深部位移监测是最直接和最有成效一种手段。通过在某厂房后坡两个监测断面设置5个深部位移监测孔,根据监测结果对滑坡体的范围、整体活动性、滑动方向、滑动面进行以及滑坡类型进行探讨和分析。监测结果表明:厂房后坡具有牵引式滑动特征,活动性明显; 坡体位移速度较大,雨季有加速变形的特征; 坡体前缘滑面已局部贯通,中、后部滑带也处于蠕动变形状态。
摘要(2332)
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2011开放课题申请表
2011, 19(2): 291-291.
摘要(2389)
102KB(969)
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