2013年  21卷  第6期

论文
摘要:
在全球气候变暖、异常天气频发、全球性自然灾害严重和日益加剧的形势下,我国众多水电、核电等大工程快速上马的同时,也面临着生态环境影响、安全运营风险管理等诸多问题和挑战。这是一个极需深入思考、有待联合攻关解决的重大课题。需要从全国乃至全球角度出发,全方位、多层次、多学科,而不仅局限在某一部门或行业内,进行反复论证,以实现工程经济社会环境能源和资源复杂巨系统的和谐调控和可持续发展。在对众多地质工程事故及其有关灾害反思基础上,作者认为有必要从全球变化和可持续发展角度,系统总结以往工程失败或事故教训,建立交叉学科生态地质工程学,推动复杂巨系统的理论研究和工程应用。这样才能超出单纯工程选址安全性和岩土体稳定性评价的狭隘工程安全理念,更好地实现工程建设生态环境保护经济可持续发展的长远目标。 在全球气候变暖、异常天气频发、全球性自然灾害严重和日益加剧的形势下,我国众多水电、核电等大工程快速上马的同时,也面临着生态环境影响、安全运营风险管理等诸多问题和挑战。这是一个极需深入思考、有待联合攻关解决的重大课题。需要从全国乃至全球角度出发,全方位、多层次、多学科,而不仅局限在某一部门或行业内,进行反复论证,以实现工程经济社会环境能源和资源复杂巨系统的和谐调控和可持续发展。在对众多地质工程事故及其有关灾害反思基础上,作者认为有必要从全球变化和可持续发展角度,系统总结以往工程失败或事故教训,建立交叉学科生态地质工程学,推动复杂巨系统的理论研究和工程应用。这样才能超出单纯工程选址安全性和岩土体稳定性评价的狭隘工程安全理念,更好地实现工程建设生态环境保护经济可持续发展的长远目标。
工程地质信息
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岩土体工程地质
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在水利水电等地下工程的常规压水试验中,一般以1Lu(吕荣值)作为防渗灌浆结束的标准。近年来,随着科学技术水平的不断提高,我国的高水头抽水蓄能电站得到了迅速发展,也进行了相应的高压压水试验。对于高水头的水电工程,现场高压压水试验结果和常规压水试验结果对比发现,对于同一试验段,高压压水试验计算的岩体透水率反而比常规压水试验计算的透水率小,由此计算的岩体渗透系数也偏小,但在高压水作用下岩体渗透性会不同程度地增加。如果岩体透水率还用《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL31-2003)中的公式计算,则由于压力的增加计算的Lu变小,防渗的标准会相应提高。针对规范中岩体透水率的适用性问题,提出了基于高压压水试验的高压单位吸水量的概念,即在直径75mm、试段长度约5m的孔内高压压水试验中,围岩在设计水头(2MPa)作用下,单位长度上的压入流量,用DK表示,单位为Lmin-1m-1。基于这一概念,应用数值模型计算了岩体试段的压入量,通过与某抽水蓄能电站高压压水试验的实际岩体试段的压入量进行的对比,获得了最大压力为4MPa时,岩体注浆结束标准为2DK(0.5Lu)。因此,对于不同的高水头水电工程,隧洞注浆结束标准(高压单位吸水量)要根据设计水头进行调整,而不能以常水头那样始终以1Lu作为防渗结束标准。 在水利水电等地下工程的常规压水试验中,一般以1Lu(吕荣值)作为防渗灌浆结束的标准。近年来,随着科学技术水平的不断提高,我国的高水头抽水蓄能电站得到了迅速发展,也进行了相应的高压压水试验。对于高水头的水电工程,现场高压压水试验结果和常规压水试验结果对比发现,对于同一试验段,高压压水试验计算的岩体透水率反而比常规压水试验计算的透水率小,由此计算的岩体渗透系数也偏小,但在高压水作用下岩体渗透性会不同程度地增加。如果岩体透水率还用《水利水电工程钻孔压水试验规程》(SL31-2003)中的公式计算,则由于压力的增加计算的Lu变小,防渗的标准会相应提高。针对规范中岩体透水率的适用性问题,提出了基于高压压水试验的高压单位吸水量的概念,即在直径75mm、试段长度约5m的孔内高压压水试验中,围岩在设计水头(2MPa)作用下,单位长度上的压入流量,用DK表示,单位为Lmin-1m-1。基于这一概念,应用数值模型计算了岩体试段的压入量,通过与某抽水蓄能电站高压压水试验的实际岩体试段的压入量进行的对比,获得了最大压力为4MPa时,岩体注浆结束标准为2DK(0.5Lu)。因此,对于不同的高水头水电工程,隧洞注浆结束标准(高压单位吸水量)要根据设计水头进行调整,而不能以常水头那样始终以1Lu作为防渗结束标准。
摘要:
黄河上游某巨型倾倒体主要由反倾层状砂岩和板岩相间分布构成,砂岩层以倾倒拉裂为主,板岩层以弯曲变形为主,两种不同的时效变形组合导致整个倾倒体的演化具有长期性、累进性和阶段性的特征。基于岩体组合模式和变形破坏表现形式,研究两种岩层的时效变形空间分布特征,总结整个坡体的时空演化规律,并探究其成因机理,论述岩体组合模式、岩体结构、卸荷裂隙以及地形地貌等因素对倾倒体演化的影响。 黄河上游某巨型倾倒体主要由反倾层状砂岩和板岩相间分布构成,砂岩层以倾倒拉裂为主,板岩层以弯曲变形为主,两种不同的时效变形组合导致整个倾倒体的演化具有长期性、累进性和阶段性的特征。基于岩体组合模式和变形破坏表现形式,研究两种岩层的时效变形空间分布特征,总结整个坡体的时空演化规律,并探究其成因机理,论述岩体组合模式、岩体结构、卸荷裂隙以及地形地貌等因素对倾倒体演化的影响。
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本文通过建立一个不同地面覆盖层土体温湿度监测试验场,对沥青、水泥、多孔砖、草地和裸土5种覆盖层条件下的土体进行了为期2a的观测。观测结果表明:不同覆盖层介质对于下覆土体温湿度场的影响是不同的。在混凝土、沥青、多孔砖、草地和裸土5种地面覆盖层中,混凝土、沥青和多孔砖等硬质地面所对应的土体温度场明显高于裸土和草地,而在3种硬质地面覆盖层中,沥青地面的土体温度场最高,多孔砖最低。在湿度场观测中,多孔砖覆盖层下的土体湿度最大,其次是混凝土和沥青,草地和裸土的湿度最小。因此,多孔砖硬化地面具有很好的保湿性和降低地温场的效果,在城市建设中,应大力推广铺设这类多孔介质硬化地面,以提高城市的生态功能,减少城市热岛效应。 本文通过建立一个不同地面覆盖层土体温湿度监测试验场,对沥青、水泥、多孔砖、草地和裸土5种覆盖层条件下的土体进行了为期2a的观测。观测结果表明:不同覆盖层介质对于下覆土体温湿度场的影响是不同的。在混凝土、沥青、多孔砖、草地和裸土5种地面覆盖层中,混凝土、沥青和多孔砖等硬质地面所对应的土体温度场明显高于裸土和草地,而在3种硬质地面覆盖层中,沥青地面的土体温度场最高,多孔砖最低。在湿度场观测中,多孔砖覆盖层下的土体湿度最大,其次是混凝土和沥青,草地和裸土的湿度最小。因此,多孔砖硬化地面具有很好的保湿性和降低地温场的效果,在城市建设中,应大力推广铺设这类多孔介质硬化地面,以提高城市的生态功能,减少城市热岛效应。
摘要:
目前,非饱和土的工程性质已成为岩土工程界研究的热点问题,而非饱和土的抗剪强度的研究对土的工程性质尤为重要。笔者总结了4种用土-水特征曲线预测非饱和土的抗剪强度的公式,用5个Bar的压力板仪测得了马家沟Ⅰ号滑坡体上土体的土-水特征曲线,并采用MATLAB软件,利用Van Genuchten模型对试验数据进行拟合;用国际先进的GDS非饱和反压剪切仪对控制基质吸力为50kPa和100kPa的非饱和土进行直剪试验,得到了相应的抗剪强度。用土-水特征曲线对非饱和土抗剪强度的4种预测值与试验结果进行对比分析,验证各预测公式的准确性,总结其优缺点。最后得出Fredlund预测公式的准确性最高,黄润秋预测公式最为简单易行。 目前,非饱和土的工程性质已成为岩土工程界研究的热点问题,而非饱和土的抗剪强度的研究对土的工程性质尤为重要。笔者总结了4种用土-水特征曲线预测非饱和土的抗剪强度的公式,用5个Bar的压力板仪测得了马家沟Ⅰ号滑坡体上土体的土-水特征曲线,并采用MATLAB软件,利用Van Genuchten模型对试验数据进行拟合;用国际先进的GDS非饱和反压剪切仪对控制基质吸力为50kPa和100kPa的非饱和土进行直剪试验,得到了相应的抗剪强度。用土-水特征曲线对非饱和土抗剪强度的4种预测值与试验结果进行对比分析,验证各预测公式的准确性,总结其优缺点。最后得出Fredlund预测公式的准确性最高,黄润秋预测公式最为简单易行。
摘要:
湿陷性黄土模型试验相似材料一直是地质力学模型试验相似材料研制的瓶颈,限制了湿陷性黄土地区模型试验的开展。本文基于Monte Carlo方法,采用空中自由下落技术,研制出了能够模拟湿陷性黄土的模型试验相似材料。在研制出湿陷性黄土相似材料的基础上,进行单桩负摩阻力模型试验,探讨在湿陷性黄土地区广泛存在于桩基工程中的负摩阻力。研究结果表明:桩身轴力沿桩身大致呈B形态分布,中性点位于湿陷性土层与砂层的交界处。在自重湿陷作用下,桩顶的沉降远小于土体的湿陷变形,桩侧负摩阻力沿深度增大,在中性点处达到峰值。在浸水1h内,摩阻力随时间大致呈D形态分布。在整个测试阶段,负摩阻力出现了第二次峰值,曲线分布呈形态。由于负摩阻力的作用,使桩顶产生0.54mm的沉降变形。本文的研究方法和成果可为分析湿陷性黄土地区桩基的受力特性提供参考。 湿陷性黄土模型试验相似材料一直是地质力学模型试验相似材料研制的瓶颈,限制了湿陷性黄土地区模型试验的开展。本文基于Monte Carlo方法,采用空中自由下落技术,研制出了能够模拟湿陷性黄土的模型试验相似材料。在研制出湿陷性黄土相似材料的基础上,进行单桩负摩阻力模型试验,探讨在湿陷性黄土地区广泛存在于桩基工程中的负摩阻力。研究结果表明:桩身轴力沿桩身大致呈B形态分布,中性点位于湿陷性土层与砂层的交界处。在自重湿陷作用下,桩顶的沉降远小于土体的湿陷变形,桩侧负摩阻力沿深度增大,在中性点处达到峰值。在浸水1h内,摩阻力随时间大致呈D形态分布。在整个测试阶段,负摩阻力出现了第二次峰值,曲线分布呈形态。由于负摩阻力的作用,使桩顶产生0.54mm的沉降变形。本文的研究方法和成果可为分析湿陷性黄土地区桩基的受力特性提供参考。
摘要:
本文以拟建安康机场弱膨胀土为例,用石灰作为改良剂,对这种石灰改良膨胀土开展了一系列击实试验研究。试验样品来自于安康拟建机场跑道区和挖方区的膨胀土,采用CSK-V1型多功能电动击实仪进行重型击实试验。试验结果表明,石灰掺量、含水量、余土高度、焖料时间对干密度有一定的影响,其规律为:石灰掺量越高,最优含水量越大,最大干密度越小;在最优含水量附近,随着石灰掺量的增加,含水量对干密度的影响减小;在击实功、掺灰量、含水量一定时,余土高度越大,干密度越小;最大干密度随着焖料时间以一定的趋势减小,焖料时间48h以后变化不大;同一种石灰掺量时干密度的主要影响因素顺序是:含水量、焖料时间、余土高度。最后,还通过扫描电镜试验,从微观角度对石灰改良土和击实试验结果进行了描述与分析。 本文以拟建安康机场弱膨胀土为例,用石灰作为改良剂,对这种石灰改良膨胀土开展了一系列击实试验研究。试验样品来自于安康拟建机场跑道区和挖方区的膨胀土,采用CSK-V1型多功能电动击实仪进行重型击实试验。试验结果表明,石灰掺量、含水量、余土高度、焖料时间对干密度有一定的影响,其规律为:石灰掺量越高,最优含水量越大,最大干密度越小;在最优含水量附近,随着石灰掺量的增加,含水量对干密度的影响减小;在击实功、掺灰量、含水量一定时,余土高度越大,干密度越小;最大干密度随着焖料时间以一定的趋势减小,焖料时间48h以后变化不大;同一种石灰掺量时干密度的主要影响因素顺序是:含水量、焖料时间、余土高度。最后,还通过扫描电镜试验,从微观角度对石灰改良土和击实试验结果进行了描述与分析。
摘要:
随着城市地下空间的开发和利用,地下水位埋深较浅的地区,例如沈阳市,在施工过程中需要降水,工程完毕后停止降水又使水位恢复。水位的变化可能会导致地基土抗剪强度的变化、地基的回弹或沉降、渗透破坏引起地表塌陷等岩土问题,尤其是地基承载能力和既有建筑物的沉降是工程设计中必须考虑的岩土问题。对于辽沈地区,大多数文献只给出定性的回答,但工程设计需要的是定量回答,这是本文的研究目的。本文通过模型试验模拟粗砂地基上的浅基础,通过静载荷试验、水位观测、水压力和土压力传感器测试等方法测试地下水位升降时,粗砂地基的承载力、土中应力及基础沉降等的变化规律,并对试验结果进行分析和数值仿真分析,提出了利用拟合公式的方法弥补数值仿真分析与模型试验误差的思路。研究结果表明,对于密实的粗砂土地基,其地基承载力特征值在地下水位上升前后会降低,降低幅度达26%,主要原因是地基土抗剪强度降低导致承载力减小;在基础上施加一定荷载后,无论地下水位升和降,基础都会产生附加沉降。水位升高4.3m,沉降为0.565mm,主要原因是地基土的承载能力降低。水位下降4.3m,沉降0.315mm,主要原因是地下水位下降导致土中有效应力增大;数值仿真分析结果表明FLAC3D 可以较好地模拟试验过程,可用拟合公式的方法修正饱和砂土出现的误差。 随着城市地下空间的开发和利用,地下水位埋深较浅的地区,例如沈阳市,在施工过程中需要降水,工程完毕后停止降水又使水位恢复。水位的变化可能会导致地基土抗剪强度的变化、地基的回弹或沉降、渗透破坏引起地表塌陷等岩土问题,尤其是地基承载能力和既有建筑物的沉降是工程设计中必须考虑的岩土问题。对于辽沈地区,大多数文献只给出定性的回答,但工程设计需要的是定量回答,这是本文的研究目的。本文通过模型试验模拟粗砂地基上的浅基础,通过静载荷试验、水位观测、水压力和土压力传感器测试等方法测试地下水位升降时,粗砂地基的承载力、土中应力及基础沉降等的变化规律,并对试验结果进行分析和数值仿真分析,提出了利用拟合公式的方法弥补数值仿真分析与模型试验误差的思路。研究结果表明,对于密实的粗砂土地基,其地基承载力特征值在地下水位上升前后会降低,降低幅度达26%,主要原因是地基土抗剪强度降低导致承载力减小;在基础上施加一定荷载后,无论地下水位升和降,基础都会产生附加沉降。水位升高4.3m,沉降为0.565mm,主要原因是地基土的承载能力降低。水位下降4.3m,沉降0.315mm,主要原因是地下水位下降导致土中有效应力增大;数值仿真分析结果表明FLAC3D 可以较好地模拟试验过程,可用拟合公式的方法修正饱和砂土出现的误差。
地质灾害与斜坡稳定性
摘要:
川东红层地区修建的巴中达州万州高速公路在穿越第四系堆积层时,堆积层滑坡灾害频繁发生,这类滑坡滑动面为平缓的岩土界面。地下水渗流分布影响下的坡体非饱和强度特征和开挖卸荷是引发这类滑坡灾害的主要因素。在室内非饱和直剪试验提取土体力学参数基础上,结合非饱和土渗流分析软件和岩土应力变形分析软件对滑坡机制进行深入分析。分析表明:地下水的渗流分布孕育了岩土界面附近的滑带土,为边坡的滑动失稳提供潜在可能性。堆积层渗流场特征决定着坡体基质吸力的分布,基质吸力的分布特征导致了堆积层土体由顶部往底部的非饱和抗剪强度的逐层弱化,最终形成沿平缓岩土界面分布的抗剪强度最低的一层软弱土体。在路堑边坡开挖致使的不平衡力影响下,岩土界面附近的软弱土体表现出最为显著的屈服和变形,堆积层坡体中部沿着岩土界面的软弱土体发生剪切蠕滑,滑体后缘出现张拉破坏,形成拉裂缝和拉裂槽,并于滑体前缘发生剪切挤压,随着滑体的蠕滑发展,滑体内地下水逐渐消散并在开挖面处渗出。 川东红层地区修建的巴中达州万州高速公路在穿越第四系堆积层时,堆积层滑坡灾害频繁发生,这类滑坡滑动面为平缓的岩土界面。地下水渗流分布影响下的坡体非饱和强度特征和开挖卸荷是引发这类滑坡灾害的主要因素。在室内非饱和直剪试验提取土体力学参数基础上,结合非饱和土渗流分析软件和岩土应力变形分析软件对滑坡机制进行深入分析。分析表明:地下水的渗流分布孕育了岩土界面附近的滑带土,为边坡的滑动失稳提供潜在可能性。堆积层渗流场特征决定着坡体基质吸力的分布,基质吸力的分布特征导致了堆积层土体由顶部往底部的非饱和抗剪强度的逐层弱化,最终形成沿平缓岩土界面分布的抗剪强度最低的一层软弱土体。在路堑边坡开挖致使的不平衡力影响下,岩土界面附近的软弱土体表现出最为显著的屈服和变形,堆积层坡体中部沿着岩土界面的软弱土体发生剪切蠕滑,滑体后缘出现张拉破坏,形成拉裂缝和拉裂槽,并于滑体前缘发生剪切挤压,随着滑体的蠕滑发展,滑体内地下水逐渐消散并在开挖面处渗出。
摘要:
拉线式滑坡地表及深部位移实时监测系统是测量滑坡地表及深部相对位移的监测仪器。通过对内蒙胜利露天矿东帮滑坡现场地质条件调查,分析了该滑坡的地质环境和滑坡特征,研究了内蒙胜利露天矿东帮滑坡发生的地质成因和环境成因。砂类土+黏土+砂质泥岩地层结构是胜利露天矿东帮滑坡发生的控制因素;露天矿不间断进行的开挖、爆破及其他外荷载是胜利露天矿东帮滑坡发生的影响因素;高强度、大量的降雨是胜利露天矿东帮滑坡发生的主要诱发因素。通过对布设在胜利露天矿东帮的地表及深部位移监测数据分析,该滑坡在暴雨之前的3个月,地表位移速率为1mmd-1,处于匀速蠕变阶段,并且由坡顶到坡底,地表位移略有增大,呈牵引式下滑特点,深部位移基本没有变化,暴雨后,两者均发生突变,3种不同深部布设的位移监测点有效地捕捉了滑面大致位置及错动距离,可为该类滑坡的深部位移监测深度确定提供一定的借鉴和参考。 拉线式滑坡地表及深部位移实时监测系统是测量滑坡地表及深部相对位移的监测仪器。通过对内蒙胜利露天矿东帮滑坡现场地质条件调查,分析了该滑坡的地质环境和滑坡特征,研究了内蒙胜利露天矿东帮滑坡发生的地质成因和环境成因。砂类土+黏土+砂质泥岩地层结构是胜利露天矿东帮滑坡发生的控制因素;露天矿不间断进行的开挖、爆破及其他外荷载是胜利露天矿东帮滑坡发生的影响因素;高强度、大量的降雨是胜利露天矿东帮滑坡发生的主要诱发因素。通过对布设在胜利露天矿东帮的地表及深部位移监测数据分析,该滑坡在暴雨之前的3个月,地表位移速率为1mmd-1,处于匀速蠕变阶段,并且由坡顶到坡底,地表位移略有增大,呈牵引式下滑特点,深部位移基本没有变化,暴雨后,两者均发生突变,3种不同深部布设的位移监测点有效地捕捉了滑面大致位置及错动距离,可为该类滑坡的深部位移监测深度确定提供一定的借鉴和参考。
摘要:
将框架锚杆结构用于黄土边坡支护是一种新型的边坡防护加固方法。本文合理选取了该支护结构的土压力、框架和锚杆的设计计算模型,着重强调了横梁和立柱的计算单元,并指出梁、柱不仅承担坡体直接作用于梁截面上的均布荷载,而且还承担相邻挡土板传递来的三角形(或梯形)土压力荷载,是二者的叠加。此外,还对锚杆轴力的计算进行了改进。最后对某一黄土边坡进行了完整设计和稳定性分析,说明该设计方法既安全可靠又具有较好的经济性和适用性。 将框架锚杆结构用于黄土边坡支护是一种新型的边坡防护加固方法。本文合理选取了该支护结构的土压力、框架和锚杆的设计计算模型,着重强调了横梁和立柱的计算单元,并指出梁、柱不仅承担坡体直接作用于梁截面上的均布荷载,而且还承担相邻挡土板传递来的三角形(或梯形)土压力荷载,是二者的叠加。此外,还对锚杆轴力的计算进行了改进。最后对某一黄土边坡进行了完整设计和稳定性分析,说明该设计方法既安全可靠又具有较好的经济性和适用性。
摘要:
日益增多的地裂缝灾害受到人们的普遍关注,而隐伏地裂缝数量更加巨大,其破裂扩展的随机性及潜在的灾害效应是我们必须面临和解决的问题。隐伏地裂缝的破裂扩展方式受多种因素影响,包括地裂缝的位错量、倾角和活动速率,上覆土层的性质、厚度和地层结构,以及表水下渗、开采地下水、地震动和时间效应等,这些因素的组合和叠加,导致隐伏地裂缝的破裂力学机制复杂,破裂扩展过程难以再现。目前隐伏地裂缝的破裂扩展研究方法主要采用现场调查与勘探、模型试验、力学综合分析与解析和数值模拟等综合手段,研究内容包括地裂缝破裂扩展各种形成条件和诱发因素的影响效应。通过分析隐伏地裂缝破裂扩展在其形成的复杂环境地质条件、多期活动性、长期蠕动性和多种诱发因素共同作用下的综合效应与力学机制,研究其破裂扩展过程,追踪不同深度的破裂位置及影响带宽度,确定一定条件下隐伏地裂缝扩展引起的地表最大位错量和最小安全覆盖层厚度,制定统一的地裂缝影响带宽度确定方法和标准,可为解释实际地裂缝破裂现象和地裂缝灾害综合防治提供依据,也是今后的研究重点。 日益增多的地裂缝灾害受到人们的普遍关注,而隐伏地裂缝数量更加巨大,其破裂扩展的随机性及潜在的灾害效应是我们必须面临和解决的问题。隐伏地裂缝的破裂扩展方式受多种因素影响,包括地裂缝的位错量、倾角和活动速率,上覆土层的性质、厚度和地层结构,以及表水下渗、开采地下水、地震动和时间效应等,这些因素的组合和叠加,导致隐伏地裂缝的破裂力学机制复杂,破裂扩展过程难以再现。目前隐伏地裂缝的破裂扩展研究方法主要采用现场调查与勘探、模型试验、力学综合分析与解析和数值模拟等综合手段,研究内容包括地裂缝破裂扩展各种形成条件和诱发因素的影响效应。通过分析隐伏地裂缝破裂扩展在其形成的复杂环境地质条件、多期活动性、长期蠕动性和多种诱发因素共同作用下的综合效应与力学机制,研究其破裂扩展过程,追踪不同深度的破裂位置及影响带宽度,确定一定条件下隐伏地裂缝扩展引起的地表最大位错量和最小安全覆盖层厚度,制定统一的地裂缝影响带宽度确定方法和标准,可为解释实际地裂缝破裂现象和地裂缝灾害综合防治提供依据,也是今后的研究重点。
摘要:
王涛等基于简化Newmark位移模型的区域地震滑坡危险性快速评估以汶川MS8.0级地震为例一文的地震滑坡危险性快速评价结果与2008年汶川地震触发实际滑坡空间分布的相关性较低。本文试图通过对该文中基础数据、分析处理过程、研究结果的分析与讨论,找出这种相关性较低的原因。结果表明值得针对王涛等文章中的Arias烈度分布数据的准确性、工程地质岩组的划分情况、汶川地震滑坡危险性评价结果的客观性共三个方面开展更深入的分析与研究。本文对探索与发掘更客观的地震滑坡危险性评价模型起到了积极的作用。 王涛等基于简化Newmark位移模型的区域地震滑坡危险性快速评估以汶川MS8.0级地震为例一文的地震滑坡危险性快速评价结果与2008年汶川地震触发实际滑坡空间分布的相关性较低。本文试图通过对该文中基础数据、分析处理过程、研究结果的分析与讨论,找出这种相关性较低的原因。结果表明值得针对王涛等文章中的Arias烈度分布数据的准确性、工程地质岩组的划分情况、汶川地震滑坡危险性评价结果的客观性共三个方面开展更深入的分析与研究。本文对探索与发掘更客观的地震滑坡危险性评价模型起到了积极的作用。
摘要:
斜坡滚石运动速度特征与坡表覆盖层特征、滚石形状、坡面角度、滚石质量等主要因素有关,选择不同坡表覆盖层,对不同形状、质量的滚石,采用低角度直线坡段设计正交试验(L27(34)),研究斜坡滚石滚动状态下速度特征。分析得到滚石斜坡运动影响因子排序:坡表特性X1、坡角X3、滚石形状X2、滚石质量X4。回归分析得出斜坡滚石运动估算速度公式:vc=-7.85X10.50+0.47X23.22+2.97X30.24,与试验实测值进行对比,得出相对误差为8.2%,相关系数为r=0.92。利用回归方程分析单因素的影响趋势,结果表明:坡表特征与速度有明显线性负相关关系、滚石形状与速度呈上凹型曲线、坡角与速度呈下凹型曲线的数学关系。通过现场试验,实测得到斜坡滚石速度计算简化修正公式v=v0+(L/2.45) vc,对比验证与实测结果吻合较好,证明了本文计算公式对于总体平直、角度局部变化的直线型斜坡的适用性和有效性。所得成果可估算斜坡滚石的速度与冲击能量,对滚石防治措施的选择有参考价值。 斜坡滚石运动速度特征与坡表覆盖层特征、滚石形状、坡面角度、滚石质量等主要因素有关,选择不同坡表覆盖层,对不同形状、质量的滚石,采用低角度直线坡段设计正交试验(L27(34)),研究斜坡滚石滚动状态下速度特征。分析得到滚石斜坡运动影响因子排序:坡表特性X1、坡角X3、滚石形状X2、滚石质量X4。回归分析得出斜坡滚石运动估算速度公式:vc=-7.85X10.50+0.47X23.22+2.97X30.24,与试验实测值进行对比,得出相对误差为8.2%,相关系数为r=0.92。利用回归方程分析单因素的影响趋势,结果表明:坡表特征与速度有明显线性负相关关系、滚石形状与速度呈上凹型曲线、坡角与速度呈下凹型曲线的数学关系。通过现场试验,实测得到斜坡滚石速度计算简化修正公式v=v0+(L/2.45) vc,对比验证与实测结果吻合较好,证明了本文计算公式对于总体平直、角度局部变化的直线型斜坡的适用性和有效性。所得成果可估算斜坡滚石的速度与冲击能量,对滚石防治措施的选择有参考价值。
摘要:
黄土崩塌是黄土地区常见的一种地质灾害,威胁着人类生产生活的安全。通过现场调查,认为黄土崩塌形成的内因主要为黄土土性特征、节理裂隙切割程度,外因主要为降雨作用、人类工程活动及生物活动。根据黄土崩塌常见的运动形式,提出崩塌体自由飞落及滚动情况下影响范围的理论公式。实例计算表明:若坡底地面水平,无论什么运动方式,崩塌影响范围为斜坡高度的0.4~0.6倍。随着坡度的变陡,崩滑距与斜坡坡高的比值也变大。当崩塌体自由飞落时,崩塌体的影响范围和碰撞点前的坡度有关。当崩塌体在坡面滑动时,崩塌体的影响范围和斜坡的坡度有关。研究结果可作为黄土地区黄土崩塌致灾范围预测方法,为黄土崩塌的防治提供理论依据。 黄土崩塌是黄土地区常见的一种地质灾害,威胁着人类生产生活的安全。通过现场调查,认为黄土崩塌形成的内因主要为黄土土性特征、节理裂隙切割程度,外因主要为降雨作用、人类工程活动及生物活动。根据黄土崩塌常见的运动形式,提出崩塌体自由飞落及滚动情况下影响范围的理论公式。实例计算表明:若坡底地面水平,无论什么运动方式,崩塌影响范围为斜坡高度的0.4~0.6倍。随着坡度的变陡,崩滑距与斜坡坡高的比值也变大。当崩塌体自由飞落时,崩塌体的影响范围和碰撞点前的坡度有关。当崩塌体在坡面滑动时,崩塌体的影响范围和斜坡的坡度有关。研究结果可作为黄土地区黄土崩塌致灾范围预测方法,为黄土崩塌的防治提供理论依据。
摘要:
酸法地浸采铀对铀矿层的地下水环境有极大的破坏作用,当开采结束后将形成酸性地下水污染羽。为恢复含矿含水层的水质,必须采取有效的污染治理措施。自然净化是一种较经济的方法,但是必须对其有效性进行评价。本研究以某退役地浸铀矿采区含矿含水层为研究对象,采用反应溶质运移模拟方法来研究酸性污染羽在含水层中的自然净化作用。研究中使用PHT3D模型模拟污染羽的运移,模拟反应组分共12种、沉淀溶解矿物共6种,模拟时长为5a。模拟结果表明:酸性污染物进入地下水后,形成了由方解石、Al(OH)3(a)和 Fe(OH)3(a)反应所控制的pH缓冲区;随着酸性污染羽的向下游高pH值地下水区域移动,方解石溶解与石膏沉淀反应可使SO42-浓度产生明显下降,其他主要金属离子污染物也有明显的自净作用。 酸法地浸采铀对铀矿层的地下水环境有极大的破坏作用,当开采结束后将形成酸性地下水污染羽。为恢复含矿含水层的水质,必须采取有效的污染治理措施。自然净化是一种较经济的方法,但是必须对其有效性进行评价。本研究以某退役地浸铀矿采区含矿含水层为研究对象,采用反应溶质运移模拟方法来研究酸性污染羽在含水层中的自然净化作用。研究中使用PHT3D模型模拟污染羽的运移,模拟反应组分共12种、沉淀溶解矿物共6种,模拟时长为5a。模拟结果表明:酸性污染物进入地下水后,形成了由方解石、Al(OH)3(a)和 Fe(OH)3(a)反应所控制的pH缓冲区;随着酸性污染羽的向下游高pH值地下水区域移动,方解石溶解与石膏沉淀反应可使SO42-浓度产生明显下降,其他主要金属离子污染物也有明显的自净作用。
重大工程实践
摘要:
大型水利水电工程水库诱发地震历来受业主、工程技术人员的重视。三峡工程蓄水10多年来,在蓄水过程中,三峡库区较蓄水前地震明显增多。本文选择了三峡库区既有活动断裂,又有可溶岩和煤层分布的近坝库段作为研究对象,通过对库区地震活动与水位的关系和诱发地震空间展布特征分析,认为:三峡水库诱发地震,发生在有可溶岩和含煤地层部位的塌陷型地震占总数的90%,而非可溶岩和不含煤地层中只占总数的10%;近坝库段地震主要发生在仙女山断层北端,且有地震呈丛集活动的特征;九湾溪断层上盘远离长江部位地震零星分布,距长江较近地段地震相对增多,下盘地震极少。地震与水位的对应关系十分密切,三峡水位上升,长江两岸发生的小地震较多,当水位蓄至175m时,地震主要发生在仙女山断裂的北端和九湾溪断裂的上盘及北端。 大型水利水电工程水库诱发地震历来受业主、工程技术人员的重视。三峡工程蓄水10多年来,在蓄水过程中,三峡库区较蓄水前地震明显增多。本文选择了三峡库区既有活动断裂,又有可溶岩和煤层分布的近坝库段作为研究对象,通过对库区地震活动与水位的关系和诱发地震空间展布特征分析,认为:三峡水库诱发地震,发生在有可溶岩和含煤地层部位的塌陷型地震占总数的90%,而非可溶岩和不含煤地层中只占总数的10%;近坝库段地震主要发生在仙女山断层北端,且有地震呈丛集活动的特征;九湾溪断层上盘远离长江部位地震零星分布,距长江较近地段地震相对增多,下盘地震极少。地震与水位的对应关系十分密切,三峡水位上升,长江两岸发生的小地震较多,当水位蓄至175m时,地震主要发生在仙女山断裂的北端和九湾溪断裂的上盘及北端。
摘要:
滑坡成因机制是深入认识、合理评价与有效防治滑坡的关键难点,其中黄土滑坡成因机制一直是中国工程地质界的研究热点问题之一。利用DEM,Quick bird影像与地面调查相结合完成了宝鸡市区渭河北岸黄土塬边大型滑坡详细编录与GIS制图,结合典型滑坡的钻探、物探成果,利用第四纪地质的最新成果,重建了渭河河谷构造地貌演化过程、查清了斜坡地层岩性组合、获得了新近系黏土地层工程地质特性参数和活动断裂的特征,初步建立了宝鸡渭河北岸黄土塬边大型黄土滑坡的概化模型。初步研究认为:(1)宝鸡渭河北岸在上新世早更新世时期古地形由北向南渐低,古地貌由山前冲洪积平原向古三门湖变化,且古三门湖逐渐消亡,早更新世晚期现今渭河形成且主流总体向北偏移,直至全新世偏离北岸,形成现今地貌格局的地貌演化过程。(2)黄土塬边渭河北缘断裂为晚更新世以来的活动正断裂系,其不仅是地下水的导水通道,而且为滑坡后壁和次级滑面的形成提供了可追踪的软弱结构面。(3)渭河北岸黄土塬边古、老滑坡是在渭河侧蚀和地下水作用下,追踪断裂面沿新近系硬黏土界面或硬黏土层内部发生的地堑地垒式多级坡基旋转、坡体平移或复合型滑坡,是受新近系三趾马红土或三门系黏土地层和断裂控制的特殊类型黄土滑坡。 滑坡成因机制是深入认识、合理评价与有效防治滑坡的关键难点,其中黄土滑坡成因机制一直是中国工程地质界的研究热点问题之一。利用DEM,Quick bird影像与地面调查相结合完成了宝鸡市区渭河北岸黄土塬边大型滑坡详细编录与GIS制图,结合典型滑坡的钻探、物探成果,利用第四纪地质的最新成果,重建了渭河河谷构造地貌演化过程、查清了斜坡地层岩性组合、获得了新近系黏土地层工程地质特性参数和活动断裂的特征,初步建立了宝鸡渭河北岸黄土塬边大型黄土滑坡的概化模型。初步研究认为:(1)宝鸡渭河北岸在上新世早更新世时期古地形由北向南渐低,古地貌由山前冲洪积平原向古三门湖变化,且古三门湖逐渐消亡,早更新世晚期现今渭河形成且主流总体向北偏移,直至全新世偏离北岸,形成现今地貌格局的地貌演化过程。(2)黄土塬边渭河北缘断裂为晚更新世以来的活动正断裂系,其不仅是地下水的导水通道,而且为滑坡后壁和次级滑面的形成提供了可追踪的软弱结构面。(3)渭河北岸黄土塬边古、老滑坡是在渭河侧蚀和地下水作用下,追踪断裂面沿新近系硬黏土界面或硬黏土层内部发生的地堑地垒式多级坡基旋转、坡体平移或复合型滑坡,是受新近系三趾马红土或三门系黏土地层和断裂控制的特殊类型黄土滑坡。
摘要:
本文基于上海市流砂的特征及分布,构建了流砂风险评价指标体系,进行流砂灾害的风险评价、分区及管理区划。首先,根据②3、⑤2和⑦层粉砂性土的空间分布特征进行了危险性分析及分区;其次,基于行政区划、综合考虑社会经济统计类指标完成了易损性分析及分区,在此基础上对上海流砂地质风险做了综合评价和分区;最后,结合上海市十二五规划中关于经济和城市重点项目建设内容,提出了十二五期间流砂地质风险防治管理区划方案。其成果将为上海市地下工程(含基坑工程、地铁隧道、地下商城等)的勘察、设计、施工和运行中可能的流砂灾害的监测、预报及防治等提供指导及地质依据,并为管理部门的监督和管理提供决策参考。 本文基于上海市流砂的特征及分布,构建了流砂风险评价指标体系,进行流砂灾害的风险评价、分区及管理区划。首先,根据②3、⑤2和⑦层粉砂性土的空间分布特征进行了危险性分析及分区;其次,基于行政区划、综合考虑社会经济统计类指标完成了易损性分析及分区,在此基础上对上海流砂地质风险做了综合评价和分区;最后,结合上海市十二五规划中关于经济和城市重点项目建设内容,提出了十二五期间流砂地质风险防治管理区划方案。其成果将为上海市地下工程(含基坑工程、地铁隧道、地下商城等)的勘察、设计、施工和运行中可能的流砂灾害的监测、预报及防治等提供指导及地质依据,并为管理部门的监督和管理提供决策参考。
摘要:
膨胀土的膨胀潜势由于受到诸多因素的控制,其量化分级长期以来都是一个未能得到很好解决的难题。本文以南水北调中线引江济汉工程渠坡膨胀土为研究对象,通过对试验数据的分析,给出了膨胀土分类的建议取值;依据该分类标准,综合人工神经网络、Fisher判别分析以及粗糙集理论3种数学方法,对40组土样的膨胀等级进行了综合性指标的判别分析,通过比较研究,确定了最终的分级结果;根据每种数学方法的判别结果与操作方法,基于理论相对简单、操作简便、易于为广大科研工作者接受的原则,建议优先考虑Fisher判别方法对膨胀土进行分级评判;结合样品的蒙脱石含量,给出了分级标准的建议值,验证了膨胀土分级数学方法的可靠性,从而为引江济汉工程后续开挖渠道段膨胀土的分类及判别提供了理论依据。 膨胀土的膨胀潜势由于受到诸多因素的控制,其量化分级长期以来都是一个未能得到很好解决的难题。本文以南水北调中线引江济汉工程渠坡膨胀土为研究对象,通过对试验数据的分析,给出了膨胀土分类的建议取值;依据该分类标准,综合人工神经网络、Fisher判别分析以及粗糙集理论3种数学方法,对40组土样的膨胀等级进行了综合性指标的判别分析,通过比较研究,确定了最终的分级结果;根据每种数学方法的判别结果与操作方法,基于理论相对简单、操作简便、易于为广大科研工作者接受的原则,建议优先考虑Fisher判别方法对膨胀土进行分级评判;结合样品的蒙脱石含量,给出了分级标准的建议值,验证了膨胀土分级数学方法的可靠性,从而为引江济汉工程后续开挖渠道段膨胀土的分类及判别提供了理论依据。
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利用TSS10型三轴流变试验机对德州松软土开展不同围压下的三轴固结不排水蠕变试验,获得变形、应变率与应力和时间的变化关系,分析蠕变性状和特征,建立其分数阶类Maxwell蠕变模型。结果表明:德州松软土具有明显非线性蠕变特性,高应力水平的蠕变变形大于低应力下的蠕变变形;介绍分数阶蠕变模型原理,引用了分数阶类Maxwell蠕变模型,并求取德州松软土的类Maxwell蠕变模型参数和验证其描述德州松软土蠕变变形的适宜性。 利用TSS10型三轴流变试验机对德州松软土开展不同围压下的三轴固结不排水蠕变试验,获得变形、应变率与应力和时间的变化关系,分析蠕变性状和特征,建立其分数阶类Maxwell蠕变模型。结果表明:德州松软土具有明显非线性蠕变特性,高应力水平的蠕变变形大于低应力下的蠕变变形;介绍分数阶蠕变模型原理,引用了分数阶类Maxwell蠕变模型,并求取德州松软土的类Maxwell蠕变模型参数和验证其描述德州松软土蠕变变形的适宜性。
摘要:
土的结构性是引起天然土和重塑土各项性质差异的最主要原因。基于考虑土体结构性影响的岩土工程方法和手段应代表岩土工程实践发展方向的这一认识,本文以建立海口原状红黏土的结构性本构模式为研究目标。在结构性定量化指标上,引入综合结构势的概念,建立岩土微结构、胶结作用与宏观力学效应之间的定量表达关系。通过对海口地区所取原状红黏土和相应重塑土进行等向固结排水试验和p=常数的三轴压缩排水试验,分别定义应力型结构性参数和应变型结构性参数。同时发现两者相对于平均主应力存在着归一性化特性,能较好地描述海口原状红黏土的结构性。在此基础上对K-G模型进行了结构性的修正,并进行了数值模拟。结果显示,修正K-G模型能够定量描述海口红黏土的结构性,较好地反映原状红黏土的结构性及预测原状红黏土的应力应变关系。 土的结构性是引起天然土和重塑土各项性质差异的最主要原因。基于考虑土体结构性影响的岩土工程方法和手段应代表岩土工程实践发展方向的这一认识,本文以建立海口原状红黏土的结构性本构模式为研究目标。在结构性定量化指标上,引入综合结构势的概念,建立岩土微结构、胶结作用与宏观力学效应之间的定量表达关系。通过对海口地区所取原状红黏土和相应重塑土进行等向固结排水试验和p=常数的三轴压缩排水试验,分别定义应力型结构性参数和应变型结构性参数。同时发现两者相对于平均主应力存在着归一性化特性,能较好地描述海口原状红黏土的结构性。在此基础上对K-G模型进行了结构性的修正,并进行了数值模拟。结果显示,修正K-G模型能够定量描述海口红黏土的结构性,较好地反映原状红黏土的结构性及预测原状红黏土的应力应变关系。
摘要:
典型垃圾填埋场衬垫系统由土/土工膜、土工膜/土工织物等多个界面组成,这些界面抗剪强度低,成为潜在的滑裂面,容易使填埋场发生沿界面的失稳破坏。本文根据大量土/土工膜界面直剪试验的研究,针对该界面的变形机理和应变软化特性,在前人研究的基础上确定了接触面的厚度,定义了接触面的切向应变和法向应变,将界面的变形分为3个阶段:弹性阶段,塑性阶段和残余阶段。同时提出了适合于土与土工膜界面的弹塑性本构模型。该本构模型参数较少,物理意义明确,运用简单方便。最后,结合Filz接触面直剪试验和钱学德单剪试验的结果,将通过该模型得到的拟合结果与之进行了对比验证分析。研究结果表明:本文提出的土与土工膜界面弹塑性本构模型是合理可行的,且建模方便,适用于工程实践。 典型垃圾填埋场衬垫系统由土/土工膜、土工膜/土工织物等多个界面组成,这些界面抗剪强度低,成为潜在的滑裂面,容易使填埋场发生沿界面的失稳破坏。本文根据大量土/土工膜界面直剪试验的研究,针对该界面的变形机理和应变软化特性,在前人研究的基础上确定了接触面的厚度,定义了接触面的切向应变和法向应变,将界面的变形分为3个阶段:弹性阶段,塑性阶段和残余阶段。同时提出了适合于土与土工膜界面的弹塑性本构模型。该本构模型参数较少,物理意义明确,运用简单方便。最后,结合Filz接触面直剪试验和钱学德单剪试验的结果,将通过该模型得到的拟合结果与之进行了对比验证分析。研究结果表明:本文提出的土与土工膜界面弹塑性本构模型是合理可行的,且建模方便,适用于工程实践。
摘要:
采用V8多功能电法工作站在河南新安石寺北冶地区铝土矿调查评价项目中进行可控源音频大地电磁测深(CSAMT)。CSAMT法凭借其抗干扰能力强、探测深度大、资料解释手段成熟等特点,在铝土矿调查评价项目中起到了至关重要的作用。它清晰地反映了调查区铝土矿含矿目标层、奥陶系古风化壳形态沿走向的变化情况以及地层的产状,为地层的划分及后续铝土矿调查评价工作提供了深部电性信息,为钻孔布设和矿产预测提供了依据。 采用V8多功能电法工作站在河南新安石寺北冶地区铝土矿调查评价项目中进行可控源音频大地电磁测深(CSAMT)。CSAMT法凭借其抗干扰能力强、探测深度大、资料解释手段成熟等特点,在铝土矿调查评价项目中起到了至关重要的作用。它清晰地反映了调查区铝土矿含矿目标层、奥陶系古风化壳形态沿走向的变化情况以及地层的产状,为地层的划分及后续铝土矿调查评价工作提供了深部电性信息,为钻孔布设和矿产预测提供了依据。