2019年  27卷  第s1期

城市地质与地下空间开发
摘要:
在对天津中心城区(含环城4区)及滨海新区海绵城市建设地质影响因素分析的基础上,建立了适宜天津南部平原区海绵城市建设地质适宜性评价指标体系;通过AHP法确定了海绵城市建设地质适宜性的评价指标权重,采用综合评分法对影响海绵城市建设的各地质影响因素进行了评分,并利用ARCGIS对两者进行了加权叠加,最终实现了天津地区海绵城市建设地质适宜性分区;结合各区的总体评分、分布范围、区域性质,本文给出了适宜天津南部平原区海绵城市建设的LID设施类型。研究结果表明:天津中心城区(含环城4区)及滨海新区海绵城市建设地质适宜性可分为适宜建设区、较适宜建设区、一般建设区和控制建设区,各区的分布范围、性质受包气带厚度影响明显;与其他城市相比,天津市中心城区(含环城4区)及滨海新区海绵城市建设适宜性分区受地形坡度影响较小。 在对天津中心城区(含环城4区)及滨海新区海绵城市建设地质影响因素分析的基础上,建立了适宜天津南部平原区海绵城市建设地质适宜性评价指标体系;通过AHP法确定了海绵城市建设地质适宜性的评价指标权重,采用综合评分法对影响海绵城市建设的各地质影响因素进行了评分,并利用ARCGIS对两者进行了加权叠加,最终实现了天津地区海绵城市建设地质适宜性分区;结合各区的总体评分、分布范围、区域性质,本文给出了适宜天津南部平原区海绵城市建设的LID设施类型。研究结果表明:天津中心城区(含环城4区)及滨海新区海绵城市建设地质适宜性可分为适宜建设区、较适宜建设区、一般建设区和控制建设区,各区的分布范围、性质受包气带厚度影响明显;与其他城市相比,天津市中心城区(含环城4区)及滨海新区海绵城市建设适宜性分区受地形坡度影响较小。
摘要:
地下空间的开发利用已成为未来城市的发展趋势,地质条件的复杂性与特殊性对地下空间开发利用的安全性和经济性影响极大,城市地下空间开发利用受关键地质影响因素的制约。文章基于岳阳市的区域地质、地质构造、地震效应、地表水与地下水、特殊性岩土、不良地质作用及地质灾害等工程地质问题的综合分析,探讨了它们对地下空间开发利用的影响程度,并从工程地质角度将岳阳市城区地下空间划分为适宜、较适宜、适宜性差和不适宜4个分区。研究成果可为岳阳市城区地下工程建设的前期规划和设计方案决策提供地质依据。 地下空间的开发利用已成为未来城市的发展趋势,地质条件的复杂性与特殊性对地下空间开发利用的安全性和经济性影响极大,城市地下空间开发利用受关键地质影响因素的制约。文章基于岳阳市的区域地质、地质构造、地震效应、地表水与地下水、特殊性岩土、不良地质作用及地质灾害等工程地质问题的综合分析,探讨了它们对地下空间开发利用的影响程度,并从工程地质角度将岳阳市城区地下空间划分为适宜、较适宜、适宜性差和不适宜4个分区。研究成果可为岳阳市城区地下工程建设的前期规划和设计方案决策提供地质依据。
摘要:
南京某深大基坑位于长江下游岸边,场地地层为典型的二元结构且淤泥质软土广泛分布,承压水位高,基坑场地地质条件十分复杂。基坑邻近一个高层建筑,开挖范围涉及到厚层淤泥质土,且支护结构全部埋设于淤泥质软土中,基坑的开挖顺序直接关系到基坑工程及周围建筑物的安全。基于该基坑最深的部位,这里将基坑的开挖顺序分为:I、先开挖主隧道再开挖匝道;Ⅱ、先开挖匝道再开挖主隧道;Ⅲ、主隧道和匝道同时开挖3种开挖方式,运用FLAC3D模拟软件对3种工况下基坑支护结构及周围建筑物的变形进行对比分析,得知先开挖主隧道再开挖匝道或先开挖匝道后开挖主隧道对基坑支护结构和周围建筑物的影响最小,应优先选择这两种开挖方式,尽量避免主隧道和匝道同时开挖的开挖方式。该研究可为类似深厚淤泥质土中深大基坑的开挖与设计提供经验。 南京某深大基坑位于长江下游岸边,场地地层为典型的二元结构且淤泥质软土广泛分布,承压水位高,基坑场地地质条件十分复杂。基坑邻近一个高层建筑,开挖范围涉及到厚层淤泥质土,且支护结构全部埋设于淤泥质软土中,基坑的开挖顺序直接关系到基坑工程及周围建筑物的安全。基于该基坑最深的部位,这里将基坑的开挖顺序分为:I、先开挖主隧道再开挖匝道;Ⅱ、先开挖匝道再开挖主隧道;Ⅲ、主隧道和匝道同时开挖3种开挖方式,运用FLAC3D模拟软件对3种工况下基坑支护结构及周围建筑物的变形进行对比分析,得知先开挖主隧道再开挖匝道或先开挖匝道后开挖主隧道对基坑支护结构和周围建筑物的影响最小,应优先选择这两种开挖方式,尽量避免主隧道和匝道同时开挖的开挖方式。该研究可为类似深厚淤泥质土中深大基坑的开挖与设计提供经验。
摘要:
单层衬砌在欧洲已是一项非常成熟的技术,是基于Q系统在硬岩地下工程施工过程中不断发展起来的。我国自20世纪60年代引进单层衬砌技术以来,先后在十几个工程部分采用了单层衬砌作为永久衬砌,并取得了较好的效果,但由于施工技术、材料、设备和管理等的原因,至今未能全面推广使用。依托青岛地铁西镇站单层衬砌研究课题,介绍了隧道施工地质编录作用、内容,并详细阐述了单层衬砌全断面地质展开图绘制的具体要求、原则、要点和步骤。最后,结合地质编录及全断面展开图的成果,分段对Q系统的6个参数赋值,并计算出相应的Q值,根据(Q,De)在Q系统支护图中初步确定隧道支护参数,利用Unwedge程序对主要结构面组合的楔形块体进行支护前后的稳定性分析,并参考地质条件和当地以往类似工程的经验,最终确定了单层衬砌支护设计参数。 单层衬砌在欧洲已是一项非常成熟的技术,是基于Q系统在硬岩地下工程施工过程中不断发展起来的。我国自20世纪60年代引进单层衬砌技术以来,先后在十几个工程部分采用了单层衬砌作为永久衬砌,并取得了较好的效果,但由于施工技术、材料、设备和管理等的原因,至今未能全面推广使用。依托青岛地铁西镇站单层衬砌研究课题,介绍了隧道施工地质编录作用、内容,并详细阐述了单层衬砌全断面地质展开图绘制的具体要求、原则、要点和步骤。最后,结合地质编录及全断面展开图的成果,分段对Q系统的6个参数赋值,并计算出相应的Q值,根据(Q,De)在Q系统支护图中初步确定隧道支护参数,利用Unwedge程序对主要结构面组合的楔形块体进行支护前后的稳定性分析,并参考地质条件和当地以往类似工程的经验,最终确定了单层衬砌支护设计参数。
摘要:
提出了广东某电力工程5000~6000 kN ·m能级的强夯地基预处理方案,进行了不同能级的分区强夯试验,并通过孔隙水压力检测、夯点周边地表变形观测、重型动力触探试验、瑞雷波测试、平板载荷试验等手段对强夯地基处理效果进行对比分析,综合检测结果表明强夯法适宜于处理抛石填海地基,处理后的地基性能得到了明显改善,同时也查明了不同能级下的有效加固深度和地基承载力,为后续大面积施工提供了科学依据。 提出了广东某电力工程5000~6000 kN ·m能级的强夯地基预处理方案,进行了不同能级的分区强夯试验,并通过孔隙水压力检测、夯点周边地表变形观测、重型动力触探试验、瑞雷波测试、平板载荷试验等手段对强夯地基处理效果进行对比分析,综合检测结果表明强夯法适宜于处理抛石填海地基,处理后的地基性能得到了明显改善,同时也查明了不同能级下的有效加固深度和地基承载力,为后续大面积施工提供了科学依据。
摘要:
基于基坑沉降监测问题,提出了4种监测模型。模型1为传统的灰色Verhulst模型。模型2为采用变换倒数和优化的约束模型来求解背景值参数与初值参数的优化灰色Verhulst模型。模型3为采用离散化思维对原数据序列进行倒数变换,完成从连续的形式向离散的形式变化的优化灰色离散Verhulst模型。模型4为采用新陈代谢方法的优化灰色离散Verhulst模型。利用提出的4种模型对中国深圳龙城工业园某基坑的沉降进行预测计算。计算结果与实测结果比较表明,采用新陈代谢方法的优化灰色离散Verhulst模型具有较高的预测精度和稳定性,能较好地描述基坑沉降。 基于基坑沉降监测问题,提出了4种监测模型。模型1为传统的灰色Verhulst模型。模型2为采用变换倒数和优化的约束模型来求解背景值参数与初值参数的优化灰色Verhulst模型。模型3为采用离散化思维对原数据序列进行倒数变换,完成从连续的形式向离散的形式变化的优化灰色离散Verhulst模型。模型4为采用新陈代谢方法的优化灰色离散Verhulst模型。利用提出的4种模型对中国深圳龙城工业园某基坑的沉降进行预测计算。计算结果与实测结果比较表明,采用新陈代谢方法的优化灰色离散Verhulst模型具有较高的预测精度和稳定性,能较好地描述基坑沉降。
摘要:
以某加筋路基工程为背景,利用数值分析软件FLAC3D开展数值分析工作,探讨了该工程的静力学特性,并进一步分析了该工程在静力和不同幅值日本Kobe地震波(PGA=0.15,0.45,0.62 g)作用下的抗震稳定性。研究表明该路基在日本Kobe地震波(PGA=0.62 g)作用下变形相对较小,具体研究结果分述如下:在地震作用下,不论是水平加速度还是竖向加速度,两者沿高程均具有放大效应,坡面加速度的放大性大于坡体内,具有明显的临空面放大效应;在地震作用下,随着高程的增大,高频段的能量越来越小,体现了路基结构对高频波的滤波作用;通长加筋能提升路堤结构的整体性,不同幅值输入均会产生不同的变形规律。 以某加筋路基工程为背景,利用数值分析软件FLAC3D开展数值分析工作,探讨了该工程的静力学特性,并进一步分析了该工程在静力和不同幅值日本Kobe地震波(PGA=0.15,0.45,0.62 g)作用下的抗震稳定性。研究表明该路基在日本Kobe地震波(PGA=0.62 g)作用下变形相对较小,具体研究结果分述如下:在地震作用下,不论是水平加速度还是竖向加速度,两者沿高程均具有放大效应,坡面加速度的放大性大于坡体内,具有明显的临空面放大效应;在地震作用下,随着高程的增大,高频段的能量越来越小,体现了路基结构对高频波的滤波作用;通长加筋能提升路堤结构的整体性,不同幅值输入均会产生不同的变形规律。
摘要:
广义位势理论避开了传统屈服面的概念,为研究岩土工程材料本构模型提供了新的思路。基于广义位势理论的多重势面模型能够采用与土石坝计算中常用的邓肯-张模型和沈珠江双屈服面模型完全相同的参数进行计算,具有很好的通用性。将多重势面模型用于典型土石坝的工程计算,并与沈珠江模型进行比较。计算中采用沈珠江的简化非饱和理论以近似模拟土的非饱和性质及其对应力-应变和浸润线的影响。计算表明相同情况下多重势面模型计算的位移小于沈珠江双屈服面模型的计算结果,进而影响浸润线的发展。 广义位势理论避开了传统屈服面的概念,为研究岩土工程材料本构模型提供了新的思路。基于广义位势理论的多重势面模型能够采用与土石坝计算中常用的邓肯-张模型和沈珠江双屈服面模型完全相同的参数进行计算,具有很好的通用性。将多重势面模型用于典型土石坝的工程计算,并与沈珠江模型进行比较。计算中采用沈珠江的简化非饱和理论以近似模拟土的非饱和性质及其对应力-应变和浸润线的影响。计算表明相同情况下多重势面模型计算的位移小于沈珠江双屈服面模型的计算结果,进而影响浸润线的发展。
摘要:
以工程实例为背景,利用数值分析软件FLAC3D,在墙面内夹角为90°的单级直立式加筋土挡墙基础上,通过改变辅筋方式建立三维数值分析模型研究不规则加筋土挡墙变形特征。结果表明:(1)增设辅筋能显著减小加筋土挡墙拐角部位的变形,缓解拐角顶部的集中变形效果;(2)在墙高上部增设一半辅筋对挡墙拐角变形的控制作用不如整体增设辅筋,但也能起到良好的效果,并且更加经济,可以根据需要选取具体的方案;(3)辅筋与主筋之间的间距变化对拐角部位的变形几乎没有影响,在设计和施工时可以根据实际情况灵活调整;(4)拐角部位土工格栅的最大拉应力分布呈现"X"形,明显区别于直线部位平行墙面的分布,并且变形量显著大于直线部位;(5)距拐角6 m处土工格栅外缘拉应力最大,可为具体工程提供借鉴,即在6 m左右加强挡土墙的变形控制。 以工程实例为背景,利用数值分析软件FLAC3D,在墙面内夹角为90°的单级直立式加筋土挡墙基础上,通过改变辅筋方式建立三维数值分析模型研究不规则加筋土挡墙变形特征。结果表明:(1)增设辅筋能显著减小加筋土挡墙拐角部位的变形,缓解拐角顶部的集中变形效果;(2)在墙高上部增设一半辅筋对挡墙拐角变形的控制作用不如整体增设辅筋,但也能起到良好的效果,并且更加经济,可以根据需要选取具体的方案;(3)辅筋与主筋之间的间距变化对拐角部位的变形几乎没有影响,在设计和施工时可以根据实际情况灵活调整;(4)拐角部位土工格栅的最大拉应力分布呈现"X"形,明显区别于直线部位平行墙面的分布,并且变形量显著大于直线部位;(5)距拐角6 m处土工格栅外缘拉应力最大,可为具体工程提供借鉴,即在6 m左右加强挡土墙的变形控制。
摘要:
浅表层黄土的力学性质主要受季节性降雨和干旱气候的影响,表现在黄土遇水后发生较大的沉陷及崩塌。开展浅表层黄土的力学特性研究可为防治黄土地区地质灾害提供一些参考。本文选取兰州某地区浅层黄土,进行重塑黄土的室内直剪试验与干湿循环条件下的直剪试验、无侧限抗压强度试验及渗透试验。结果表明:同一剪切速率下,含水率增加,黏聚力减小,内摩擦角变化很小;同一含水率下,剪切速率增加,黏聚力增加,内摩擦角变化也很小。重塑黄土的黏聚力随着干湿循环次数的增加而减小,内摩擦角变化不大。无侧限抗压强度随着含水率与干湿循环次数的增加而减小,超过4次干湿循环后其抗压强度差异不大,基本趋于稳定。重塑黄土渗透系数随着干湿循环次数增加而增大,随干密度增大而减小。 浅表层黄土的力学性质主要受季节性降雨和干旱气候的影响,表现在黄土遇水后发生较大的沉陷及崩塌。开展浅表层黄土的力学特性研究可为防治黄土地区地质灾害提供一些参考。本文选取兰州某地区浅层黄土,进行重塑黄土的室内直剪试验与干湿循环条件下的直剪试验、无侧限抗压强度试验及渗透试验。结果表明:同一剪切速率下,含水率增加,黏聚力减小,内摩擦角变化很小;同一含水率下,剪切速率增加,黏聚力增加,内摩擦角变化也很小。重塑黄土的黏聚力随着干湿循环次数的增加而减小,内摩擦角变化不大。无侧限抗压强度随着含水率与干湿循环次数的增加而减小,超过4次干湿循环后其抗压强度差异不大,基本趋于稳定。重塑黄土渗透系数随着干湿循环次数增加而增大,随干密度增大而减小。
摘要:
随着北方交通工程建设范围的不断扩大,很多高速公路不可避免地穿越草炭土分布区。季冻区草炭土具有高含水率,高有机质,低分解度等特殊工程地质性质,使沉降预测的理论计算误差较大不能满足实际工程需求。本文首先分析了季冻区草炭土路基沉降机理的特殊性,以此提出了优化的灰色沉降预测模型和二维-双隐层BP神经网络沉降预测模型。两种沉降预测模型不仅考虑了草炭土本身复杂的工程地质性质、北方地区季冻情况对土体自然沉降的影响,还引入了填筑情况等工程因素对路基沉降量的深度学习。以长白山吉林到延吉高速公路草炭土路基沉降实际监测数据为例,将两种模型拟合及预测结果进行对比分析,结果表明两种模型的拟合预测精度均较高,并且各有优势,由此本文对该类工程中两种预测模型各自的特点进行了总结,为北方地区草炭土路基沉降多因素预测模型的研究提供一定参考价值。 随着北方交通工程建设范围的不断扩大,很多高速公路不可避免地穿越草炭土分布区。季冻区草炭土具有高含水率,高有机质,低分解度等特殊工程地质性质,使沉降预测的理论计算误差较大不能满足实际工程需求。本文首先分析了季冻区草炭土路基沉降机理的特殊性,以此提出了优化的灰色沉降预测模型和二维-双隐层BP神经网络沉降预测模型。两种沉降预测模型不仅考虑了草炭土本身复杂的工程地质性质、北方地区季冻情况对土体自然沉降的影响,还引入了填筑情况等工程因素对路基沉降量的深度学习。以长白山吉林到延吉高速公路草炭土路基沉降实际监测数据为例,将两种模型拟合及预测结果进行对比分析,结果表明两种模型的拟合预测精度均较高,并且各有优势,由此本文对该类工程中两种预测模型各自的特点进行了总结,为北方地区草炭土路基沉降多因素预测模型的研究提供一定参考价值。
摘要:
针对薄层软土地基的特点,本文在简布条分法基础上研究建立加筋垫层路堤整体稳定性的分析方法。在一定假设条件下,根据加筋垫层的作用原理,通过对筋材受力分析和加筋垫层路堤的整体稳定极限平衡分析,推导出针对薄层软土地基的安全系数表达式和条间切向力H_i的表达式,通过迭代求解建立基于简布条分法的加筋垫层路堤整体稳定安全系数表达式。继而采用Python语言,对本文提出的加筋垫层路堤整体稳定性评价方法实现编程,并结合实际案例进行计算分析,验证所建立稳定性分析方法的可行性。 针对薄层软土地基的特点,本文在简布条分法基础上研究建立加筋垫层路堤整体稳定性的分析方法。在一定假设条件下,根据加筋垫层的作用原理,通过对筋材受力分析和加筋垫层路堤的整体稳定极限平衡分析,推导出针对薄层软土地基的安全系数表达式和条间切向力H_i的表达式,通过迭代求解建立基于简布条分法的加筋垫层路堤整体稳定安全系数表达式。继而采用Python语言,对本文提出的加筋垫层路堤整体稳定性评价方法实现编程,并结合实际案例进行计算分析,验证所建立稳定性分析方法的可行性。
摘要:
我国西北地区风能资源丰富,但处理该地区湿陷性黄土导致风电场土建成本增加。探索自重湿陷性黄土地区风机基础优化方案,对风能开发具有重要的意义。本文采用非饱和土有限元模拟雨水在黄土中的渗透过程,利用模拟结果确定上部隔水层的范围及位置。根据不同湿陷性系数确定对应的换填厚度,以满足承载力及湿陷性的要求。得到不同湿陷性系数条件下的换填方案。优化方案在保证安全的前提下,节约施工周期、节省了土建成本。宁夏风电场建成3年以来,检测结果表明优化方案安全可靠。 我国西北地区风能资源丰富,但处理该地区湿陷性黄土导致风电场土建成本增加。探索自重湿陷性黄土地区风机基础优化方案,对风能开发具有重要的意义。本文采用非饱和土有限元模拟雨水在黄土中的渗透过程,利用模拟结果确定上部隔水层的范围及位置。根据不同湿陷性系数确定对应的换填厚度,以满足承载力及湿陷性的要求。得到不同湿陷性系数条件下的换填方案。优化方案在保证安全的前提下,节约施工周期、节省了土建成本。宁夏风电场建成3年以来,检测结果表明优化方案安全可靠。
摘要:
软硬不均复合地层中地质条件频繁变化,盾构滚刀磨损加剧严重制约施工效率。为探索复合地层土压平衡盾构机滚刀耐磨蚀改进措施,准确预测复合地层土压平衡盾构滚刀的磨损量与切削距离寿命,本文采用统计回归法对广州地铁18号线工程ZDK30+433.76~ZDK31+150.61区间盾构滚刀更换情况及磨损量进行统计分析。通过利用滚刀磨损量以及盾构掘进参数得到了适用于软硬不均复合地层的滚刀磨耗系数K。根据磨耗系数K及相应的滚刀磨损计算模型,对复合地层中土压平衡盾构滚刀磨损量及切削距离寿命进行预测分析,从滚刀的设计制作、施工参数、现场监管和渣土改良4个方面提出了复合地层滚刀的耐磨蚀改进措施,并对土压平衡盾构掘进参数进行优化,提出了沙湾水道段的推荐刀盘转速值。该研究成果为广州地铁18号线工程及类似地层条件下盾构滚刀磨损预测及换刀时机选取提供了工程经验与理论依据。 软硬不均复合地层中地质条件频繁变化,盾构滚刀磨损加剧严重制约施工效率。为探索复合地层土压平衡盾构机滚刀耐磨蚀改进措施,准确预测复合地层土压平衡盾构滚刀的磨损量与切削距离寿命,本文采用统计回归法对广州地铁18号线工程ZDK30+433.76~ZDK31+150.61区间盾构滚刀更换情况及磨损量进行统计分析。通过利用滚刀磨损量以及盾构掘进参数得到了适用于软硬不均复合地层的滚刀磨耗系数K。根据磨耗系数K及相应的滚刀磨损计算模型,对复合地层中土压平衡盾构滚刀磨损量及切削距离寿命进行预测分析,从滚刀的设计制作、施工参数、现场监管和渣土改良4个方面提出了复合地层滚刀的耐磨蚀改进措施,并对土压平衡盾构掘进参数进行优化,提出了沙湾水道段的推荐刀盘转速值。该研究成果为广州地铁18号线工程及类似地层条件下盾构滚刀磨损预测及换刀时机选取提供了工程经验与理论依据。
摘要:
地震发生时,活动断层错动常常会导致上覆土层的变形破裂,进而对土层中的隧道结构造成严重破坏。本文运用有限元方法模拟60°活动逆断层错动下的覆土-隧道体系的破坏过程,探究隧道结构响应规律。结果表明,对于下盘隧道,靠近断裂带时承受巨大的弯矩和剪力,当隧道与断层保持一定安全距离后,所受弯矩、剪力迅速减小。为了保证使用安全,下盘隧道需要与断层保持30 m以上的安全距离。对于上盘隧道,在断层错动下受到很小的弯矩、剪力,但是会产生很大的位移。进一步研究揭示了土层参数(弹性模量、剪胀角)对隧道响应的影响。对于弹性模量取值较大的土层,土层发生贯通破裂时的断层错动量较小,隧道承受较小的峰值荷载。对于剪胀角取值较大的土层,破裂带倾角较小,隧道承受较大的峰值荷载。 地震发生时,活动断层错动常常会导致上覆土层的变形破裂,进而对土层中的隧道结构造成严重破坏。本文运用有限元方法模拟60°活动逆断层错动下的覆土-隧道体系的破坏过程,探究隧道结构响应规律。结果表明,对于下盘隧道,靠近断裂带时承受巨大的弯矩和剪力,当隧道与断层保持一定安全距离后,所受弯矩、剪力迅速减小。为了保证使用安全,下盘隧道需要与断层保持30 m以上的安全距离。对于上盘隧道,在断层错动下受到很小的弯矩、剪力,但是会产生很大的位移。进一步研究揭示了土层参数(弹性模量、剪胀角)对隧道响应的影响。对于弹性模量取值较大的土层,土层发生贯通破裂时的断层错动量较小,隧道承受较小的峰值荷载。对于剪胀角取值较大的土层,破裂带倾角较小,隧道承受较大的峰值荷载。
地质环境保护与灾害防治
摘要:
频发的山地灾害是川藏铁路建设成功与否最为关键的因素之一。本研究结合野外调查遥感解译、数理统计等研究手段,对川藏铁路沿线崩滑灾害的类型、特征及其空间分布发育规律做了深入的分析和总结。研究查明川藏铁路沿线发育的崩滑灾害共747处,其中崩塌310处,滑坡413处,溜砂坡24处;全线崩滑灾害总体分布密度为0.40处/km,其中白玉至江达段最大,线密度为1.29处/km;对铁路工程存在潜在危害或影响的灾害点共258处,其中滑坡156处,崩塌91处、溜砂坡11处。此外,通过对崩滑灾害与主要孕灾背景因子的相关关系进行分析,发现崩滑灾害点的分布受岩性、构造、地貌及河流水系等因素的控制和影响,具有分布不匀、成群分布的特点。结合灾害发育程度指数与崩滑灾害发育程度分段标准,将铁路沿线崩塌滑坡的发育程度分为5个级别共14段,其中白玉至江达段、邦达至八宿段为极强发育段,天全至新都桥段、古乡至拉月段、朗县至加查段为强发育段。本研究可为川藏铁路的减灾选线及安全运营提供重要的科学决策支撑。 频发的山地灾害是川藏铁路建设成功与否最为关键的因素之一。本研究结合野外调查遥感解译、数理统计等研究手段,对川藏铁路沿线崩滑灾害的类型、特征及其空间分布发育规律做了深入的分析和总结。研究查明川藏铁路沿线发育的崩滑灾害共747处,其中崩塌310处,滑坡413处,溜砂坡24处;全线崩滑灾害总体分布密度为0.40处/km,其中白玉至江达段最大,线密度为1.29处/km;对铁路工程存在潜在危害或影响的灾害点共258处,其中滑坡156处,崩塌91处、溜砂坡11处。此外,通过对崩滑灾害与主要孕灾背景因子的相关关系进行分析,发现崩滑灾害点的分布受岩性、构造、地貌及河流水系等因素的控制和影响,具有分布不匀、成群分布的特点。结合灾害发育程度指数与崩滑灾害发育程度分段标准,将铁路沿线崩塌滑坡的发育程度分为5个级别共14段,其中白玉至江达段、邦达至八宿段为极强发育段,天全至新都桥段、古乡至拉月段、朗县至加查段为强发育段。本研究可为川藏铁路的减灾选线及安全运营提供重要的科学决策支撑。
摘要:
瑞丽市滑坡灾害频发,为揭示瑞丽市滑坡地质灾害成生因素,在调查统计成果的基础上,分析了滑坡时空分布特征,从影响滑坡发生的地形地貌、地质构造、岩土体结构类型、降雨、人类工程活动等因素的基础上,运用主成分(R-型因子)分析、逐步回归分析方法,得出岩土体类型是影响滑坡生成的主控因素,降雨及人类工程活动为主要触发因素的结论。 瑞丽市滑坡灾害频发,为揭示瑞丽市滑坡地质灾害成生因素,在调查统计成果的基础上,分析了滑坡时空分布特征,从影响滑坡发生的地形地貌、地质构造、岩土体结构类型、降雨、人类工程活动等因素的基础上,运用主成分(R-型因子)分析、逐步回归分析方法,得出岩土体类型是影响滑坡生成的主控因素,降雨及人类工程活动为主要触发因素的结论。
摘要:
改革开放以来,随着国家经济建设的快速发展,越来越多的工程项目位于地形复杂山区,由于场地条件的限制,必须对山体进行开挖,形成了滑坡、崩塌等地质灾害,对建设工程造成了严重威胁。我国黄土主要分布在黄河中游地区,占国土总面积的6.3%,形成了黄土梁峁、黄土台塬发等地貌,同时黄土也是极易形成滑坡、崩塌等地质灾害岩土体。本文以近期勘查、设计、施工治理完成的某电厂灰坝坝肩滑坡为例,对该黄土滑坡的特征、影响因素、稳定性分析、治理方案选择、治理效果、变形监测等方面进行了论述,以期为同类工程的治理设计及施工提供依据。 改革开放以来,随着国家经济建设的快速发展,越来越多的工程项目位于地形复杂山区,由于场地条件的限制,必须对山体进行开挖,形成了滑坡、崩塌等地质灾害,对建设工程造成了严重威胁。我国黄土主要分布在黄河中游地区,占国土总面积的6.3%,形成了黄土梁峁、黄土台塬发等地貌,同时黄土也是极易形成滑坡、崩塌等地质灾害岩土体。本文以近期勘查、设计、施工治理完成的某电厂灰坝坝肩滑坡为例,对该黄土滑坡的特征、影响因素、稳定性分析、治理方案选择、治理效果、变形监测等方面进行了论述,以期为同类工程的治理设计及施工提供依据。
摘要:
输电通道是现代社会最重要生命线工程之一,具有输送距离长,跨度大,沿途环境条件多变、地质地形复杂,容易受到地质灾害威胁等特点。特别是近年来,受极端气候的影响,重要输电通道沿线地质灾害呈现高发频发态势,防治形势严峻,为保障极端环境下的大电网安全稳定运行,急需开展重要输电通道的地质灾害危险性评价。本文选取了包括:坡度、坡向、坡长、地面曲率、切割深度、道路缓冲距、河流缓冲距、地表粗糙度、地表变形量、地表含水率等10个评价指标,采用贡献权重模型对四川地区典型输电通道——路茂线进行地质灾害危险性评价。结果表明:(1)该输电通道对地质灾害贡献率最大的因素是坡向,然后是坡度、河流缓冲距、道路缓冲距等。(2)整个输电通道主要以较低危险度区和中等危险度区为主,两者面积占到全区的58.22%。(3)从低危险度区到高危险度区灾害分布密度逐步增加,从无灾害到0.536个·km-2,并对每个杆塔所处的危险度区域做了分析与评价。 输电通道是现代社会最重要生命线工程之一,具有输送距离长,跨度大,沿途环境条件多变、地质地形复杂,容易受到地质灾害威胁等特点。特别是近年来,受极端气候的影响,重要输电通道沿线地质灾害呈现高发频发态势,防治形势严峻,为保障极端环境下的大电网安全稳定运行,急需开展重要输电通道的地质灾害危险性评价。本文选取了包括:坡度、坡向、坡长、地面曲率、切割深度、道路缓冲距、河流缓冲距、地表粗糙度、地表变形量、地表含水率等10个评价指标,采用贡献权重模型对四川地区典型输电通道——路茂线进行地质灾害危险性评价。结果表明:(1)该输电通道对地质灾害贡献率最大的因素是坡向,然后是坡度、河流缓冲距、道路缓冲距等。(2)整个输电通道主要以较低危险度区和中等危险度区为主,两者面积占到全区的58.22%。(3)从低危险度区到高危险度区灾害分布密度逐步增加,从无灾害到0.536个·km-2,并对每个杆塔所处的危险度区域做了分析与评价。
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福建境内某高速K85边坡为典型福建山区路堑高边坡,在治理过程中边坡出现开裂与局部溜塌,形成滑坡病害,影响线路的顺利通车,故对该边坡的变形机理研究对类似边坡的治理具有重要意义。本文通过对该边坡地质环境及开挖过程变形的分析来阐述其变形破坏机理,表明其变形破坏模式为上覆风化岩土体沿其下伏基岩顶面产生的滑动变形和破坏。采用有限元数值模拟对设计方案和实际施工工况进行稳态分析,并结合现场监测成果印证该类边坡的变形机理。同时,分析了该类边坡治理过程的风险防控节点。最后,针对滑坡失稳情况进行边坡防治加固方案优化,以数值模拟和新设监测孔监测成果验证优化方案合理可行。 福建境内某高速K85边坡为典型福建山区路堑高边坡,在治理过程中边坡出现开裂与局部溜塌,形成滑坡病害,影响线路的顺利通车,故对该边坡的变形机理研究对类似边坡的治理具有重要意义。本文通过对该边坡地质环境及开挖过程变形的分析来阐述其变形破坏机理,表明其变形破坏模式为上覆风化岩土体沿其下伏基岩顶面产生的滑动变形和破坏。采用有限元数值模拟对设计方案和实际施工工况进行稳态分析,并结合现场监测成果印证该类边坡的变形机理。同时,分析了该类边坡治理过程的风险防控节点。最后,针对滑坡失稳情况进行边坡防治加固方案优化,以数值模拟和新设监测孔监测成果验证优化方案合理可行。
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论文针对巫峡老鼠错区域后缘陡崖滚石崩塌事件进行了详细的地质调查,并对该事件滚石崩塌运动特征进行了数值反分析计算及参数敏感性分析研究。通过对老鼠错滚石运动过程反分析并结合现场调查,可以看出老鼠错滚石运动整体呈自由跌落-撞击坡体(海拔550 m左右位置)-顺坡体滚动-二次撞击(海拔400 m左右位置)-顺坡体滚动运移模式,滚石能量急剧消减主要受滚石与坡体撞击时法向速度损失强度所影响。考虑到坡体覆盖层状态受自然界各种因素影响而变化,进而对表征滚石法向速度损失大小的法向恢复系数Rn进行敏感性分析,结果表明随着法向恢复系数Rn的增大,滚石最后阶段运动模式将由顺坡体滚动运移模式转变为顺坡体弹跳式运移模式。这导致滚石入水速度将显著增加,进而会对滚石入水处附近长江水体造成较大的冲击,影响靠近的来往船只的安全航行。论文建议未来对研究区域内高陡坡体后缘滚石崩塌灾害进行预防及评估时,需考虑坡体覆盖层实际情况及可能存在的不利情况。 论文针对巫峡老鼠错区域后缘陡崖滚石崩塌事件进行了详细的地质调查,并对该事件滚石崩塌运动特征进行了数值反分析计算及参数敏感性分析研究。通过对老鼠错滚石运动过程反分析并结合现场调查,可以看出老鼠错滚石运动整体呈自由跌落-撞击坡体(海拔550 m左右位置)-顺坡体滚动-二次撞击(海拔400 m左右位置)-顺坡体滚动运移模式,滚石能量急剧消减主要受滚石与坡体撞击时法向速度损失强度所影响。考虑到坡体覆盖层状态受自然界各种因素影响而变化,进而对表征滚石法向速度损失大小的法向恢复系数Rn进行敏感性分析,结果表明随着法向恢复系数Rn的增大,滚石最后阶段运动模式将由顺坡体滚动运移模式转变为顺坡体弹跳式运移模式。这导致滚石入水速度将显著增加,进而会对滚石入水处附近长江水体造成较大的冲击,影响靠近的来往船只的安全航行。论文建议未来对研究区域内高陡坡体后缘滚石崩塌灾害进行预防及评估时,需考虑坡体覆盖层实际情况及可能存在的不利情况。
摘要:
泥化夹层是一种典型的软弱结构面,经常引发许多工程地质问题,如斜坡和坝基失稳,地下洞室围岩变形等。开展泥化夹层的工程地质特征及其演化过程研究,探讨泥化夹层对岩质边坡稳定性的影响,一直是本课题的研究重点。根据近年来国内围绕泥化夹层所取得的研究成果,重点对泥化夹层的形成机理、分类和分布规律、力学特性、工程地质特征和抗滑稳定性研究进展进行了概述和总结,得出以下主要认识:泥化夹层的形成模式有3种,层间错动作用是最普遍的形成模式;泥化夹层的空间分布研究主要集中在定性描述和规律总结方面;泥化夹层是黏弹塑性体系,主要研究了其剪切蠕变特性。在此基础上,最后笔者对该领域今后的研究重点和方向提出了建议,包括:软弱夹层的泥化演化过程研究;泥化夹层的三维空间分布和可视化研究;泥化夹层的剪切蠕变理论模型,泥化夹层的细观损伤破坏动态演变规律、应力松弛特性和动力特性,泥化夹层与围岩间的接触面及组合岩体的力学特性;扩展和深入泥化夹层对边坡稳定性的影响研究。 泥化夹层是一种典型的软弱结构面,经常引发许多工程地质问题,如斜坡和坝基失稳,地下洞室围岩变形等。开展泥化夹层的工程地质特征及其演化过程研究,探讨泥化夹层对岩质边坡稳定性的影响,一直是本课题的研究重点。根据近年来国内围绕泥化夹层所取得的研究成果,重点对泥化夹层的形成机理、分类和分布规律、力学特性、工程地质特征和抗滑稳定性研究进展进行了概述和总结,得出以下主要认识:泥化夹层的形成模式有3种,层间错动作用是最普遍的形成模式;泥化夹层的空间分布研究主要集中在定性描述和规律总结方面;泥化夹层是黏弹塑性体系,主要研究了其剪切蠕变特性。在此基础上,最后笔者对该领域今后的研究重点和方向提出了建议,包括:软弱夹层的泥化演化过程研究;泥化夹层的三维空间分布和可视化研究;泥化夹层的剪切蠕变理论模型,泥化夹层的细观损伤破坏动态演变规律、应力松弛特性和动力特性,泥化夹层与围岩间的接触面及组合岩体的力学特性;扩展和深入泥化夹层对边坡稳定性的影响研究。
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2017年6月24日清晨,位于汶川震区的新磨村滑坡崩塌失稳,造成约80人伤亡,大量房屋、公路及基础设施被毁,崩塌体积高达约8×106 m3,引起了世界范围的广泛关注。对新磨村滑坡的初步研究认为,历史地震对新磨村滑坡造成了严重的损伤,并在滑坡后缘(山脊处)产生多条裂缝,但由于此滑坡地处很难到达的高陡山区,加上当地仅有的观测设备观测能力有限,未能监测到滑坡一直处于慢速滑动状态,也未能及时采取有效的防御措施,进而发生了灾难性的滑坡。降雨是除地震以外诱发滑坡的主要因素,而且灾害前新磨村长期处于阴雨连绵的天气。因此,本文提取滑坡区附近3个降雨观测站的降雨数据,通过定量分析年降雨量、月降雨量、日降雨量和小时降雨量的特征及规律,进而分析降雨对新磨村滑坡的作用和影响。分析结果发现灾害前长期的阴雨连绵天气是造成新磨村滑坡加速失稳的主要原因,尤其是4月9日突然增大的日降雨量激发了一直处于慢速滑动状态的滑坡,使之滑动加速。针对5月11日和6月14日相对较强的降雨影响,新磨村滑坡表现出了一定的滞后性。因此,临界小时降雨强度和单次的降雨事件都不足以作为评判慢速滑动滑坡最终失稳的标准。长期的低强度降雨对慢速滑坡的累积影响效应不可忽视。 2017年6月24日清晨,位于汶川震区的新磨村滑坡崩塌失稳,造成约80人伤亡,大量房屋、公路及基础设施被毁,崩塌体积高达约8×106 m3,引起了世界范围的广泛关注。对新磨村滑坡的初步研究认为,历史地震对新磨村滑坡造成了严重的损伤,并在滑坡后缘(山脊处)产生多条裂缝,但由于此滑坡地处很难到达的高陡山区,加上当地仅有的观测设备观测能力有限,未能监测到滑坡一直处于慢速滑动状态,也未能及时采取有效的防御措施,进而发生了灾难性的滑坡。降雨是除地震以外诱发滑坡的主要因素,而且灾害前新磨村长期处于阴雨连绵的天气。因此,本文提取滑坡区附近3个降雨观测站的降雨数据,通过定量分析年降雨量、月降雨量、日降雨量和小时降雨量的特征及规律,进而分析降雨对新磨村滑坡的作用和影响。分析结果发现灾害前长期的阴雨连绵天气是造成新磨村滑坡加速失稳的主要原因,尤其是4月9日突然增大的日降雨量激发了一直处于慢速滑动状态的滑坡,使之滑动加速。针对5月11日和6月14日相对较强的降雨影响,新磨村滑坡表现出了一定的滞后性。因此,临界小时降雨强度和单次的降雨事件都不足以作为评判慢速滑动滑坡最终失稳的标准。长期的低强度降雨对慢速滑坡的累积影响效应不可忽视。
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降雨诱发的滑坡是一种常见的地质灾害。滑坡灾害的后果与其运动距离密切相关。对降雨条件下滑坡距离进行预测是进行灾害定量风险评价的基础。本文系统地搜集309例降雨型滑坡案例,建立了降雨条件下滑坡水平运动距离数据库。基于建立的数据库,对降雨诱发滑坡的体积、初始坡度、表面长宽比、以及运动距离等指标进行了统计分析。建立了可考虑有阻碍滑坡和无阻碍滑坡案例影响的降雨型滑坡水平运动距离预测模型的标定方法。提出的方法不但可以预测滑坡水平运动距离,而且可以得到其模型误差和置信区间。单因素分析表明,滑坡水平运动距离与滑坡垂直运动距离相关性最高,之后依次是滑坡体积、滑坡表面长宽比,与滑坡原始角度相关性最差。逐步线性回归分析表明,基于垂直运动距离、滑坡体积和表面长宽比的滑坡水平运动距离预测模型的拟合优度最高。 降雨诱发的滑坡是一种常见的地质灾害。滑坡灾害的后果与其运动距离密切相关。对降雨条件下滑坡距离进行预测是进行灾害定量风险评价的基础。本文系统地搜集309例降雨型滑坡案例,建立了降雨条件下滑坡水平运动距离数据库。基于建立的数据库,对降雨诱发滑坡的体积、初始坡度、表面长宽比、以及运动距离等指标进行了统计分析。建立了可考虑有阻碍滑坡和无阻碍滑坡案例影响的降雨型滑坡水平运动距离预测模型的标定方法。提出的方法不但可以预测滑坡水平运动距离,而且可以得到其模型误差和置信区间。单因素分析表明,滑坡水平运动距离与滑坡垂直运动距离相关性最高,之后依次是滑坡体积、滑坡表面长宽比,与滑坡原始角度相关性最差。逐步线性回归分析表明,基于垂直运动距离、滑坡体积和表面长宽比的滑坡水平运动距离预测模型的拟合优度最高。
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滑坡的渐进破坏是量变积累到质变的破坏过程,一般是由坡脚开始破坏,并沿着某一软弱面不断破坏,直至形成贯通的滑动带。为了研究峰值强度与残余强度对滑坡失稳的影响,本文对滑带土采用应变软化模型。首先利用二维算例说明了滑坡的滑动面形态、塑性区与位移量的变化规律,反演了滑坡在二维空间内的渐进破坏过程,并根据位移变化情况,将滑坡的失稳过程划分为蠕动阶段、挤压阶段与滑动阶段3个阶段。在二维算例的基础上,采用滑带土应变软化理论进一步研究滑坡在三维空间内的渐进破坏过程与破坏规律,说明了滑坡在三维空间内,首先在坡脚与滑坡周界处形成塑性区,之后塑性区沿着滑坡周界向对称面增大,最后形成贯通的塑性区。将二维与三维算例相对比,说明了三维滑带土应变软化模型更真实的反应滑坡渐进破坏的全过程。因此,采用滑带土应变软化模型能较真实的反映坡渐进破坏的过程,为滑坡的预警与监测提供了一定的理论依据。 滑坡的渐进破坏是量变积累到质变的破坏过程,一般是由坡脚开始破坏,并沿着某一软弱面不断破坏,直至形成贯通的滑动带。为了研究峰值强度与残余强度对滑坡失稳的影响,本文对滑带土采用应变软化模型。首先利用二维算例说明了滑坡的滑动面形态、塑性区与位移量的变化规律,反演了滑坡在二维空间内的渐进破坏过程,并根据位移变化情况,将滑坡的失稳过程划分为蠕动阶段、挤压阶段与滑动阶段3个阶段。在二维算例的基础上,采用滑带土应变软化理论进一步研究滑坡在三维空间内的渐进破坏过程与破坏规律,说明了滑坡在三维空间内,首先在坡脚与滑坡周界处形成塑性区,之后塑性区沿着滑坡周界向对称面增大,最后形成贯通的塑性区。将二维与三维算例相对比,说明了三维滑带土应变软化模型更真实的反应滑坡渐进破坏的全过程。因此,采用滑带土应变软化模型能较真实的反映坡渐进破坏的过程,为滑坡的预警与监测提供了一定的理论依据。
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近年来,在无锡的城市建设过程中,覆盖型岩溶引发的地质灾害问题越来越多。本文针对无锡地铁某区段地基中的浅覆盖型岩溶,运用跨孔地震CT技术对场地内的岩溶发育情况进行探测,发现:(1)场地内溶洞发育数量多,规模一般较小,溶洞埋深变化大;(2)场地内的溶洞往往与第四系地层贯通,溶洞之间联通性和富水性较好,溶洞顶板岩体强度低、稳定性差,对工程建设的影响较大;(3)根据溶洞的形状、发育位置、充填状态和充填物类型,本文将场地内的溶洞分为5种。针对这5种不同类型的溶洞,结合场地的工程地质条件,对隧道施工过程中可能出现的地质灾害问题进行了分析,同时给出相应的防治措施。该研究对拟建的地铁隧道的施工设计具有一定的参考和指导意义。 近年来,在无锡的城市建设过程中,覆盖型岩溶引发的地质灾害问题越来越多。本文针对无锡地铁某区段地基中的浅覆盖型岩溶,运用跨孔地震CT技术对场地内的岩溶发育情况进行探测,发现:(1)场地内溶洞发育数量多,规模一般较小,溶洞埋深变化大;(2)场地内的溶洞往往与第四系地层贯通,溶洞之间联通性和富水性较好,溶洞顶板岩体强度低、稳定性差,对工程建设的影响较大;(3)根据溶洞的形状、发育位置、充填状态和充填物类型,本文将场地内的溶洞分为5种。针对这5种不同类型的溶洞,结合场地的工程地质条件,对隧道施工过程中可能出现的地质灾害问题进行了分析,同时给出相应的防治措施。该研究对拟建的地铁隧道的施工设计具有一定的参考和指导意义。
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2018年12月16日12时46分四川省宜宾兴文县MS5.7级地震诱发了多处滑坡。通过震前震后遥感图像,在GIS平台下,本研究在地震Ⅵ~Ⅶ烈度区通过目视解译方法制作了本次地震触发滑坡的分布图,并分析了这些滑坡与相关环境因子(高程、坡度、坡向、曲率等)的关系。结果表明本次地震触发288处滑坡,总面积达到0.49 km2,平均面积为1701 m2。这些滑坡中大部分规模较小,最大滑坡面积达到51 745 m2,最小滑坡面积为111 m2。这些滑坡多发育于700~1000 m高程范围、坡度为5°~15°范围、坡向240°和180°方向、距离震中0~10 km区间、岩性为砾岩、灰岩和页岩的岩层的区域内。本研究对进一步研究地震滑坡的空间分布,机理,危险性评价及预测等工作提供了基础。 2018年12月16日12时46分四川省宜宾兴文县MS5.7级地震诱发了多处滑坡。通过震前震后遥感图像,在GIS平台下,本研究在地震Ⅵ~Ⅶ烈度区通过目视解译方法制作了本次地震触发滑坡的分布图,并分析了这些滑坡与相关环境因子(高程、坡度、坡向、曲率等)的关系。结果表明本次地震触发288处滑坡,总面积达到0.49 km2,平均面积为1701 m2。这些滑坡中大部分规模较小,最大滑坡面积达到51 745 m2,最小滑坡面积为111 m2。这些滑坡多发育于700~1000 m高程范围、坡度为5°~15°范围、坡向240°和180°方向、距离震中0~10 km区间、岩性为砾岩、灰岩和页岩的岩层的区域内。本研究对进一步研究地震滑坡的空间分布,机理,危险性评价及预测等工作提供了基础。
摘要:
常规的滑坡计算方法认为土的内摩擦角保持不变,但是实际上土的摩擦系数在边坡滑动过程中是变化的。本文考虑边坡滑动过程中摩擦系数的变化,基于摩擦系数随运动过程变化的本构关系,采用物质点法对边坡滑动过程进行模拟计算。计算中用质点离散滑坡体,记录区域信息,每个计算时间步后将变形的网格抛弃,新的时间步采用未变形的网格。算例边坡滑动过程中惯性数始终比较小,在低惯性数下,摩擦系数变化的计算结果与摩擦系数取其下限值的结果比较接近。进一步对比分析了不同界限摩擦系数对边坡滑动过程的影响,发现界限摩擦系数越小,滑坡体形状越扁平,滑坡前沿滑动距离越远。 常规的滑坡计算方法认为土的内摩擦角保持不变,但是实际上土的摩擦系数在边坡滑动过程中是变化的。本文考虑边坡滑动过程中摩擦系数的变化,基于摩擦系数随运动过程变化的本构关系,采用物质点法对边坡滑动过程进行模拟计算。计算中用质点离散滑坡体,记录区域信息,每个计算时间步后将变形的网格抛弃,新的时间步采用未变形的网格。算例边坡滑动过程中惯性数始终比较小,在低惯性数下,摩擦系数变化的计算结果与摩擦系数取其下限值的结果比较接近。进一步对比分析了不同界限摩擦系数对边坡滑动过程的影响,发现界限摩擦系数越小,滑坡体形状越扁平,滑坡前沿滑动距离越远。
摘要:
降雨是自然界诱发滑坡的最为活跃的外部因素之一,降雨入渗降低滑坡稳定性受降雨强度、降雨历时、滑体的渗透性、径流系数和侧向补给等因素的影响,然而一般工程中缺乏有关降雨入渗对滑坡稳定性影响的深入研究。研究表明,碎石土滑坡主要是由滑体位移、滑动状态、滑面上摩擦应力的发挥程度不一致、塑性应变的不断发展及发展不一致引起的,降雨入渗诱发滑坡主要是通过改变岩土体的原有应力-应变状态等实现的。滑坡防治工程中,常以滑带土抗剪强度、滑体重度、孔隙水压力、渗透压力作为滑坡体稳定性分析和防治工程设计的重要参数,较少考虑降雨过程中滑坡岩土体应力-应变变化规律。本文基于碎石土的本构模型,采用数值模拟方法,基于降雨入渗过程中土体应力-应变变化规律,考虑土体的渗透系数、径流系数和入渗强度等因素,对某碎石土滑坡稳定性进行分析,结合对该滑坡的观测,揭示碎石土滑坡在降雨入渗作用下坡体内孔压、应力等分布情况,为该类滑坡防治提供理论依据。 降雨是自然界诱发滑坡的最为活跃的外部因素之一,降雨入渗降低滑坡稳定性受降雨强度、降雨历时、滑体的渗透性、径流系数和侧向补给等因素的影响,然而一般工程中缺乏有关降雨入渗对滑坡稳定性影响的深入研究。研究表明,碎石土滑坡主要是由滑体位移、滑动状态、滑面上摩擦应力的发挥程度不一致、塑性应变的不断发展及发展不一致引起的,降雨入渗诱发滑坡主要是通过改变岩土体的原有应力-应变状态等实现的。滑坡防治工程中,常以滑带土抗剪强度、滑体重度、孔隙水压力、渗透压力作为滑坡体稳定性分析和防治工程设计的重要参数,较少考虑降雨过程中滑坡岩土体应力-应变变化规律。本文基于碎石土的本构模型,采用数值模拟方法,基于降雨入渗过程中土体应力-应变变化规律,考虑土体的渗透系数、径流系数和入渗强度等因素,对某碎石土滑坡稳定性进行分析,结合对该滑坡的观测,揭示碎石土滑坡在降雨入渗作用下坡体内孔压、应力等分布情况,为该类滑坡防治提供理论依据。
摘要:
泥石流是北京山区常见的突发地质灾害类型之一,本文通过现场精细调查、探测和试验与计算,详细分析了密云区东坨古沟泥石流的形成条件和发育特征,计算了相关的运动特征;建立了泥石流风险评价因子,综合评价了该流域泥石流的危险性、易发性及风险性,为后续东坨古沟泥石流防治提供技术依据。 泥石流是北京山区常见的突发地质灾害类型之一,本文通过现场精细调查、探测和试验与计算,详细分析了密云区东坨古沟泥石流的形成条件和发育特征,计算了相关的运动特征;建立了泥石流风险评价因子,综合评价了该流域泥石流的危险性、易发性及风险性,为后续东坨古沟泥石流防治提供技术依据。
摘要:
汶川地区是泥石流灾害的多发地区,其中存在着一种狭陡型泥石流。狭陡型泥石流具有纵坡坡降大,物源储量大,冲出规模较大等特点,所以在对灾区泥石流的防治需要重点关注。本文针对汶川地区的狭陡型泥石流,利用well-balanced数值方法对其进行研究,并以汶川县绵虒镇瓦窑沟为例,通过模拟其各个爆发频率的流速和流深,研究其流动过程、冲出和堆积范围,并从地形地貌和流体能量的方向解译了模拟结果。well-balanced数值方法能够很好的处理复杂地形的泥石流运移问题,对于狭陡型泥石流可以得到更为准确的模拟结果。根据模拟结果显示2%爆发频率的泥石流的固体物质有1.87×104 m3,最大冲出长度为185 m,堆积扇堆积面积为2.88×104 m2和调查结果比较确定方法的可靠性。研究其流动过程表明狭陡型泥石流的运移过程和泥石流沟的地形地貌有很大的关联:在弯道区域流体能量逐渐累积,在直线沟道区域泥石流流体能量和流速的最大值,在下游坡度较为平缓位置泥石流流深达到最大值,最后冲出沟口。基于上述结论为汶川地区的狭陡型泥石流灾害治理和防治工作提供工作方法和合理的工程建议。 汶川地区是泥石流灾害的多发地区,其中存在着一种狭陡型泥石流。狭陡型泥石流具有纵坡坡降大,物源储量大,冲出规模较大等特点,所以在对灾区泥石流的防治需要重点关注。本文针对汶川地区的狭陡型泥石流,利用well-balanced数值方法对其进行研究,并以汶川县绵虒镇瓦窑沟为例,通过模拟其各个爆发频率的流速和流深,研究其流动过程、冲出和堆积范围,并从地形地貌和流体能量的方向解译了模拟结果。well-balanced数值方法能够很好的处理复杂地形的泥石流运移问题,对于狭陡型泥石流可以得到更为准确的模拟结果。根据模拟结果显示2%爆发频率的泥石流的固体物质有1.87×104 m3,最大冲出长度为185 m,堆积扇堆积面积为2.88×104 m2和调查结果比较确定方法的可靠性。研究其流动过程表明狭陡型泥石流的运移过程和泥石流沟的地形地貌有很大的关联:在弯道区域流体能量逐渐累积,在直线沟道区域泥石流流体能量和流速的最大值,在下游坡度较为平缓位置泥石流流深达到最大值,最后冲出沟口。基于上述结论为汶川地区的狭陡型泥石流灾害治理和防治工作提供工作方法和合理的工程建议。
摘要:
为了确保变电站基坑开挖的安全进行,本文以某变电站基坑工程为研究对象,在场地岩土工程勘察报告的基础上,借助地质建模技术,建立基于场地钻孔数据和工程地质剖面等信息的地质模型。采用ABAQUS模拟软件进行基坑开挖模拟,计算中采用莫尔-库仑弹塑性本构模型考虑地基上的非线性性质,地下连续墙与土体之间的界面非连续接触特征采用罚函数算法描述。通过计算得出不同开挖阶段的土体变形、地表沉降及基底隆起等特征,结合变电站设计需求与场地工程地质条件,为基坑开挖施工提供依据。结果表明:墙后地面沉降量、基底隆起量以及墙后土体水平位移量随开挖进行呈现一定的规律性变化。相比于粗略建模,依据工程地质勘查结果建立模型,更能反映土体稳定性的实际情况。 为了确保变电站基坑开挖的安全进行,本文以某变电站基坑工程为研究对象,在场地岩土工程勘察报告的基础上,借助地质建模技术,建立基于场地钻孔数据和工程地质剖面等信息的地质模型。采用ABAQUS模拟软件进行基坑开挖模拟,计算中采用莫尔-库仑弹塑性本构模型考虑地基上的非线性性质,地下连续墙与土体之间的界面非连续接触特征采用罚函数算法描述。通过计算得出不同开挖阶段的土体变形、地表沉降及基底隆起等特征,结合变电站设计需求与场地工程地质条件,为基坑开挖施工提供依据。结果表明:墙后地面沉降量、基底隆起量以及墙后土体水平位移量随开挖进行呈现一定的规律性变化。相比于粗略建模,依据工程地质勘查结果建立模型,更能反映土体稳定性的实际情况。
摘要:
以龙山变电站工程区边坡为研究对象,基于场地钻孔数据与物探数据,借助三维地质建模技术,采用AutoCAD软件建立了变电站工程区边坡的典型地质剖面。将地质剖面图导入有限元模拟软件ABAQUS中,从而获取工程区边坡数值计算模型。利用强度折减法定量分析了该边坡的稳定性,同时研究了不同抗滑桩位置对边坡稳定性的影响。模拟结果表明:塑性应变云图可确定潜在滑移面的位置,位移突变点对应的强度折减系数可作为边坡安全系数;抗滑桩位置对边坡潜在滑移面有较大影响,抗滑桩位置处于边坡中下部时,可有效阻止上部土体下滑变形,下部土体也不会产生新的塑性区,此时的边坡安全系数最大,抗滑桩加固效果最好。该数值模拟结果可为边坡防护设计提供重要的指导意义。 以龙山变电站工程区边坡为研究对象,基于场地钻孔数据与物探数据,借助三维地质建模技术,采用AutoCAD软件建立了变电站工程区边坡的典型地质剖面。将地质剖面图导入有限元模拟软件ABAQUS中,从而获取工程区边坡数值计算模型。利用强度折减法定量分析了该边坡的稳定性,同时研究了不同抗滑桩位置对边坡稳定性的影响。模拟结果表明:塑性应变云图可确定潜在滑移面的位置,位移突变点对应的强度折减系数可作为边坡安全系数;抗滑桩位置对边坡潜在滑移面有较大影响,抗滑桩位置处于边坡中下部时,可有效阻止上部土体下滑变形,下部土体也不会产生新的塑性区,此时的边坡安全系数最大,抗滑桩加固效果最好。该数值模拟结果可为边坡防护设计提供重要的指导意义。
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本文是在哀牢山地区1:5万地质灾害详细调查的基础上,结合无人机航拍手段,采用遥感数据对比解译方式,分析了者嘎滑坡特征,并探讨了滑坡风险识别,研究表明:者嘎滑坡是在孔隙水压力增强的情况下而形成的高位顺层推移式滑坡。滑坡左右两侧不同结构类型的岩体,为滑坡发生所形成的外形特征确定了清晰的边界形态;呈中陡顺向倾角状的岩体成分结构,是滑坡发生顺层滑移的基础;滑坡后缘裂缝的出现及土体的垮塌,是本次灾害发生前的初始状态;强降雨的入渗是本次滑坡发生的引发条件;对高位(视野外)灾害体的认识不足以及风险防范意识的淡薄,是本次滑坡发生的成灾条件。作者对者嘎滑坡仅仅从滑坡边界形态、成分结构、初始状态、引发条件和成灾条件等风险因素方面定性的分析了滑坡临界灾害风险,在哀牢山地区只是一种示范性的初探,类似滑坡的风险识别有待进一步探索研究,才能够更有效的为该地区防灾减灾决策提供技术支撑。 本文是在哀牢山地区1:5万地质灾害详细调查的基础上,结合无人机航拍手段,采用遥感数据对比解译方式,分析了者嘎滑坡特征,并探讨了滑坡风险识别,研究表明:者嘎滑坡是在孔隙水压力增强的情况下而形成的高位顺层推移式滑坡。滑坡左右两侧不同结构类型的岩体,为滑坡发生所形成的外形特征确定了清晰的边界形态;呈中陡顺向倾角状的岩体成分结构,是滑坡发生顺层滑移的基础;滑坡后缘裂缝的出现及土体的垮塌,是本次灾害发生前的初始状态;强降雨的入渗是本次滑坡发生的引发条件;对高位(视野外)灾害体的认识不足以及风险防范意识的淡薄,是本次滑坡发生的成灾条件。作者对者嘎滑坡仅仅从滑坡边界形态、成分结构、初始状态、引发条件和成灾条件等风险因素方面定性的分析了滑坡临界灾害风险,在哀牢山地区只是一种示范性的初探,类似滑坡的风险识别有待进一步探索研究,才能够更有效的为该地区防灾减灾决策提供技术支撑。
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强降雨时松散风化残积土斜坡常发生渗流潜蚀,该过程引发的细颗粒流失将造成坡体渗透性和土体强度的变化,进而影响浅层坡体稳定性。本文以皖南山区畈章组滑坡为研究对象,取滑坡堆积体试样,分别剔除不同粒组的土颗粒,获得不同级配下试样的抗剪强度和渗透系数,并利用Geo-Studio软件模拟分析在实际降雨条件下滑坡体在不同级配下的地下水位动态响应、稳定性和变形特征。结果表明:(1)颗粒级配对残积土抗剪强度指标影响较为明显,表现为黏聚力随细颗粒含量的减小而减小,内摩擦角却随之增加;(2)不同颗粒级配的滑坡体地下水位对雨量变化一致;滑坡体颗粒减少会造成地下水位降低;(3)滑坡整体稳定性受颗粒级配影响明显,随内部颗粒的减少而降低,伴随强降雨会造成滑坡位移急剧增加。 强降雨时松散风化残积土斜坡常发生渗流潜蚀,该过程引发的细颗粒流失将造成坡体渗透性和土体强度的变化,进而影响浅层坡体稳定性。本文以皖南山区畈章组滑坡为研究对象,取滑坡堆积体试样,分别剔除不同粒组的土颗粒,获得不同级配下试样的抗剪强度和渗透系数,并利用Geo-Studio软件模拟分析在实际降雨条件下滑坡体在不同级配下的地下水位动态响应、稳定性和变形特征。结果表明:(1)颗粒级配对残积土抗剪强度指标影响较为明显,表现为黏聚力随细颗粒含量的减小而减小,内摩擦角却随之增加;(2)不同颗粒级配的滑坡体地下水位对雨量变化一致;滑坡体颗粒减少会造成地下水位降低;(3)滑坡整体稳定性受颗粒级配影响明显,随内部颗粒的减少而降低,伴随强降雨会造成滑坡位移急剧增加。
摘要:
水下泥石流及其巨大的块体输运能力引起了广泛的关注。本研究使用自主研发的旋转水槽制作稳定循环流动的水下泥石流,实测了水下泥石流输运块状体:采用300目的硅砂,制作了水下泥石流;采用石英岩块、PVC块体、玻璃珠等块状体,观测泥石流内部的块体输运现象。观测结果证实,水下泥石流可将块状体输运至龙头附近,且输运结果与水下泥石流和块状体自身性质均有关:块体密度低于密度流密度的条件下,块体可能被运送到龙头位置;如果块体密度远大于密度流密度,那么块体只能处于龙尾或者中部位置,始终不能到达龙头位置;块体在水下泥石流中运动的稳定性与块体的厚度相关。考虑密集流的速率、块体的密度、块体的形状尺寸等因素,分析了水下泥石流对块体的输运机理。 水下泥石流及其巨大的块体输运能力引起了广泛的关注。本研究使用自主研发的旋转水槽制作稳定循环流动的水下泥石流,实测了水下泥石流输运块状体:采用300目的硅砂,制作了水下泥石流;采用石英岩块、PVC块体、玻璃珠等块状体,观测泥石流内部的块体输运现象。观测结果证实,水下泥石流可将块状体输运至龙头附近,且输运结果与水下泥石流和块状体自身性质均有关:块体密度低于密度流密度的条件下,块体可能被运送到龙头位置;如果块体密度远大于密度流密度,那么块体只能处于龙尾或者中部位置,始终不能到达龙头位置;块体在水下泥石流中运动的稳定性与块体的厚度相关。考虑密集流的速率、块体的密度、块体的形状尺寸等因素,分析了水下泥石流对块体的输运机理。
摘要:
剪切带作为一种特殊的软弱结构面,对工程建设的危害早已引起人们的广泛关注和深刻认识。本文以古贤水利枢纽坝址区含剪切带坝基岩体为研究对象,分析了剪切带的空间发育规律,并采用大型原位剪切试验方法确定其抗剪强度参数;同时,根据建立的由岩体波速估算地质强度指标GSI的计算公式,结合Hoek-Brown岩体强度准则,本文给出了估算岩体抗剪强度参数的理论计算方法。对比两者计算结果表明:采用Hoek-Brown强度准则估算的等效内摩擦角偏小,而黏聚力明显偏大,这主要是由于准则中最小主应力的取值范围引起的,据此提出公式应用中需注意的问题及相应解决方法。该方法能在试验资料不足的情况下,为含剪切带层状岩体力学参数的快速评价提供了一条新途径。 剪切带作为一种特殊的软弱结构面,对工程建设的危害早已引起人们的广泛关注和深刻认识。本文以古贤水利枢纽坝址区含剪切带坝基岩体为研究对象,分析了剪切带的空间发育规律,并采用大型原位剪切试验方法确定其抗剪强度参数;同时,根据建立的由岩体波速估算地质强度指标GSI的计算公式,结合Hoek-Brown岩体强度准则,本文给出了估算岩体抗剪强度参数的理论计算方法。对比两者计算结果表明:采用Hoek-Brown强度准则估算的等效内摩擦角偏小,而黏聚力明显偏大,这主要是由于准则中最小主应力的取值范围引起的,据此提出公式应用中需注意的问题及相应解决方法。该方法能在试验资料不足的情况下,为含剪切带层状岩体力学参数的快速评价提供了一条新途径。
摘要:
2012年6月30日发生于新疆和静县与新源县交界处的MS6.6级地震触发了大量同震滑坡。作者基于震后1 m分辨率的IKONOS遥感影像进行了滑坡解译,圈定了306处滑坡。这些滑坡规模相对较小,选择高程、烈度、山坡坡度、距断裂距离、斜坡曲率、山坡坡向、坡位、距公路距离、距水系距离、地层岩性10个因子作为地震滑坡的影响因子。地理信息系统(GIS)平台上将影响因子进行图层栅格化,应用逻辑回归模型(Logistic Regression,LR)对和静地震滑坡进行危险性评价,将研究区划分为极高危险区、高危险区、中危险区、低危险区和极低危险区,得出滑坡危险性评价分区图。用ROC曲线对预测结果进行验证,结果表明训练样本集的AUC值为0.80,表明LR模型的精度较高。最后结论为震区区域滑坡防灾减灾提供了参考。 2012年6月30日发生于新疆和静县与新源县交界处的MS6.6级地震触发了大量同震滑坡。作者基于震后1 m分辨率的IKONOS遥感影像进行了滑坡解译,圈定了306处滑坡。这些滑坡规模相对较小,选择高程、烈度、山坡坡度、距断裂距离、斜坡曲率、山坡坡向、坡位、距公路距离、距水系距离、地层岩性10个因子作为地震滑坡的影响因子。地理信息系统(GIS)平台上将影响因子进行图层栅格化,应用逻辑回归模型(Logistic Regression,LR)对和静地震滑坡进行危险性评价,将研究区划分为极高危险区、高危险区、中危险区、低危险区和极低危险区,得出滑坡危险性评价分区图。用ROC曲线对预测结果进行验证,结果表明训练样本集的AUC值为0.80,表明LR模型的精度较高。最后结论为震区区域滑坡防灾减灾提供了参考。
摘要:
2018年10月10日和11月3日,西藏昌都市江达县波罗乡白格村先后两次发生大规模滑坡并堵塞金沙江,引起社会广泛关注。滑坡的几何形态和体积是滑坡机理研究和滑坡防灾减灾的关键问题和重要基础。为此,本文基于无人机拍摄获取的数字正摄影像(DOM)和DEM、滑坡前的地球电子地形数据(ASTER GDEM)30 m分辨率DEM、分辨率为3 m的Planet卫星影像,以滑坡后的等高线为基准,参考滑坡前的微地貌特征,重绘滑坡前的地形;然后以滑坡前后地形为基础,在ArcGIS软件上进行体积计算,结合AutoCAD绘制滑坡剖面,分析滑坡深部厚度特征。研究表明采用这种方法可以获取滑坡的体积和几何形态特征,可为类似滑坡灾害研究提供参考。 2018年10月10日和11月3日,西藏昌都市江达县波罗乡白格村先后两次发生大规模滑坡并堵塞金沙江,引起社会广泛关注。滑坡的几何形态和体积是滑坡机理研究和滑坡防灾减灾的关键问题和重要基础。为此,本文基于无人机拍摄获取的数字正摄影像(DOM)和DEM、滑坡前的地球电子地形数据(ASTER GDEM)30 m分辨率DEM、分辨率为3 m的Planet卫星影像,以滑坡后的等高线为基准,参考滑坡前的微地貌特征,重绘滑坡前的地形;然后以滑坡前后地形为基础,在ArcGIS软件上进行体积计算,结合AutoCAD绘制滑坡剖面,分析滑坡深部厚度特征。研究表明采用这种方法可以获取滑坡的体积和几何形态特征,可为类似滑坡灾害研究提供参考。
摘要:
华蓥山地质环境条件复杂,矿山开采活动强烈,地质灾害极为发育。以华蓥山中段为研究对象,在充分收集最新的地质灾害数据库和野外调查基础上,从地形地貌、地质构造、河流侵蚀、地表覆被及人类工程活动方面分析了地质灾害发育分布规律,利用基于证据权法的敏感性计算方法对地质灾害孕灾因子敏感性进行了分析,创新性的提出了运用证据权相对系数的方差作为敏感性指数,并采用两种敏感性指数定量分析了各孕灾因子对地质灾害发育分布的影响程度。结果表明:(1)地质灾害空间分布差异明显、分布不均,主要沿华蓥山两侧的山前地带带状分布,整体上华蓥山西坡地质灾害较东坡发育;(2)各孕灾因子对地质灾害发育的影响程度差异明显,地质灾害对于工程地质岩组的敏感性最高,工程地质岩组、坡高、矿山开发、地表覆被对地质灾害发育的控制作用相对较强,而公路修建、河流侵蚀对地质灾害发育的控制作用较弱;(3)运用基于证据权的敏感性分析方法,定量分析各孕灾因子对地质灾害发育的影响,该方法科学可靠、方便易行,可为地质灾害敏感性评价工作提供参考。研究成果不仅可为华蓥山地质灾害防治工作提供科学依据,而且可为孕灾因子与地质灾害间的关系、地质灾害敏感性等的研究提供新思路。 华蓥山地质环境条件复杂,矿山开采活动强烈,地质灾害极为发育。以华蓥山中段为研究对象,在充分收集最新的地质灾害数据库和野外调查基础上,从地形地貌、地质构造、河流侵蚀、地表覆被及人类工程活动方面分析了地质灾害发育分布规律,利用基于证据权法的敏感性计算方法对地质灾害孕灾因子敏感性进行了分析,创新性的提出了运用证据权相对系数的方差作为敏感性指数,并采用两种敏感性指数定量分析了各孕灾因子对地质灾害发育分布的影响程度。结果表明:(1)地质灾害空间分布差异明显、分布不均,主要沿华蓥山两侧的山前地带带状分布,整体上华蓥山西坡地质灾害较东坡发育;(2)各孕灾因子对地质灾害发育的影响程度差异明显,地质灾害对于工程地质岩组的敏感性最高,工程地质岩组、坡高、矿山开发、地表覆被对地质灾害发育的控制作用相对较强,而公路修建、河流侵蚀对地质灾害发育的控制作用较弱;(3)运用基于证据权的敏感性分析方法,定量分析各孕灾因子对地质灾害发育的影响,该方法科学可靠、方便易行,可为地质灾害敏感性评价工作提供参考。研究成果不仅可为华蓥山地质灾害防治工作提供科学依据,而且可为孕灾因子与地质灾害间的关系、地质灾害敏感性等的研究提供新思路。
摘要:
在分析燕子河流域地质环境背景基础上,依托调查成果,探讨了流域滑坡、崩塌灾害的破坏模式及演化过程。研究结果表明:受到地质、地貌及气候等条件的影响,流域内地质灾害主要为崩塌、滑坡、泥石流。空间上主要分布在沿岸斜坡及人类活动强度较大且相对集中的"一路一带"上,时间上多发生在7~9月降雨量集中期,具有群发性、突发性及反复性的特点。区内滑坡以覆盖层、浅层、小型、新滑坡为主,崩塌以岩质、小型、复合式、中低位为主,泥石流以中小型、暴雨沟谷型为主。崩塌灾害主要破坏模式可以分为碎裂-坠落、弯折-倾倒及碎裂-滑移3类;滑坡的主要破坏模式为蠕滑-拉裂式、滑移-拉裂式,各种破坏模式演化过程均经历灾害体变形、结构面受力变形扩展、结构面贯通、灾害体失稳破坏的演化过程。研究成果可以为地质灾害防治、城市规划、土地利用等提供技术支撑。 在分析燕子河流域地质环境背景基础上,依托调查成果,探讨了流域滑坡、崩塌灾害的破坏模式及演化过程。研究结果表明:受到地质、地貌及气候等条件的影响,流域内地质灾害主要为崩塌、滑坡、泥石流。空间上主要分布在沿岸斜坡及人类活动强度较大且相对集中的"一路一带"上,时间上多发生在7~9月降雨量集中期,具有群发性、突发性及反复性的特点。区内滑坡以覆盖层、浅层、小型、新滑坡为主,崩塌以岩质、小型、复合式、中低位为主,泥石流以中小型、暴雨沟谷型为主。崩塌灾害主要破坏模式可以分为碎裂-坠落、弯折-倾倒及碎裂-滑移3类;滑坡的主要破坏模式为蠕滑-拉裂式、滑移-拉裂式,各种破坏模式演化过程均经历灾害体变形、结构面受力变形扩展、结构面贯通、灾害体失稳破坏的演化过程。研究成果可以为地质灾害防治、城市规划、土地利用等提供技术支撑。
摘要:
攀枝花保安营机场北东部填筑体高128 m,在国内高边坡中实属罕见,自2001年机场修建至今,12#滑坡已先后发生5次滑动和2次强烈变形,其成因一直存疑。通过搜集资料系统分析总结了12#滑坡形成演化过程、影响因素和滑动模式,采用现场调查、监测、钻探、室内试验等手段进行综合分析,重点揭示了近两次变形破坏机制。结果表明:特殊的凹槽地形、边坡内丰富的地下水、特殊的岩体结构是边坡多次滑动的内在因素,降雨、地震、堆载是诱发变形的外在因素,近两次破坏机制可概括为受加载、施工扰动引起的推移式滑动,后期在地下水软化作用下转为蠕滑拉裂破坏模式,并提出了相应的防治对策,研究结果可为认识高填方边坡多期次滑动机制和工程治理提供有益参考。 攀枝花保安营机场北东部填筑体高128 m,在国内高边坡中实属罕见,自2001年机场修建至今,12#滑坡已先后发生5次滑动和2次强烈变形,其成因一直存疑。通过搜集资料系统分析总结了12#滑坡形成演化过程、影响因素和滑动模式,采用现场调查、监测、钻探、室内试验等手段进行综合分析,重点揭示了近两次变形破坏机制。结果表明:特殊的凹槽地形、边坡内丰富的地下水、特殊的岩体结构是边坡多次滑动的内在因素,降雨、地震、堆载是诱发变形的外在因素,近两次破坏机制可概括为受加载、施工扰动引起的推移式滑动,后期在地下水软化作用下转为蠕滑拉裂破坏模式,并提出了相应的防治对策,研究结果可为认识高填方边坡多期次滑动机制和工程治理提供有益参考。
摘要:
高速岩质滑坡是地震灾区一类常见的滑坡。滑体锁固段在其上部岩土体推力作用下,会聚集巨大的剪切应变能,由于峰残强降效应,滑动面扩展时抗剪强度将骤然降低。一旦锁固段突然被剪断,赋存的弹性应变能转化为滑坡体的动能,为了研究地震荷载作用下,锁固体弹性应变能的计算方法,本文尝试采用弹性力学方法,将地震力作为体力施加于微元体上,求取锁固体的剪切应变能及峰残强降应变能。在此基础上,采用动能定理推导滑体启动速度公式,并通过具体实例对该方法进行验证,结果表明所得速度公式是合理的。 高速岩质滑坡是地震灾区一类常见的滑坡。滑体锁固段在其上部岩土体推力作用下,会聚集巨大的剪切应变能,由于峰残强降效应,滑动面扩展时抗剪强度将骤然降低。一旦锁固段突然被剪断,赋存的弹性应变能转化为滑坡体的动能,为了研究地震荷载作用下,锁固体弹性应变能的计算方法,本文尝试采用弹性力学方法,将地震力作为体力施加于微元体上,求取锁固体的剪切应变能及峰残强降应变能。在此基础上,采用动能定理推导滑体启动速度公式,并通过具体实例对该方法进行验证,结果表明所得速度公式是合理的。
摘要:
作为一种新型土工结构,加筋土结构变形及稳定性特征会受到各种内、外复杂因素的影响。内部因素主要包括筋材长度、加筋间距、刚度、面板形式、填料密实度等加筋土结构自身因素,目前对于此方面的研究已有很多人做了大量研究,也积累了很多经验。而对外部因素影响的研究相对较少,影响加筋土结构稳定性主要包括地震、降雨及交通荷载等外部环境因素。其中,对于加筋土结构动力特性的研究已有一定的研究基础,但是很少有学者关注降雨因素的影响,尤其是对于动力荷载和降雨共同作用下加筋土结构稳定性的研究更少。本文在大量文献分析的基础上,从动力荷载、降雨以及动力荷载和降雨共同作用3个方面论述已有加筋土结构稳定性的研究现状,分析了目前加筋土结构稳定性研究中的一些不足。笔者认为考虑动力荷载和降雨共同作用下加筋土结构稳定性研究具有十分重要的实际意义,且复杂环境条件下加筋土结构稳定性研究将成为今后研究的重点和发展方向。 作为一种新型土工结构,加筋土结构变形及稳定性特征会受到各种内、外复杂因素的影响。内部因素主要包括筋材长度、加筋间距、刚度、面板形式、填料密实度等加筋土结构自身因素,目前对于此方面的研究已有很多人做了大量研究,也积累了很多经验。而对外部因素影响的研究相对较少,影响加筋土结构稳定性主要包括地震、降雨及交通荷载等外部环境因素。其中,对于加筋土结构动力特性的研究已有一定的研究基础,但是很少有学者关注降雨因素的影响,尤其是对于动力荷载和降雨共同作用下加筋土结构稳定性的研究更少。本文在大量文献分析的基础上,从动力荷载、降雨以及动力荷载和降雨共同作用3个方面论述已有加筋土结构稳定性的研究现状,分析了目前加筋土结构稳定性研究中的一些不足。笔者认为考虑动力荷载和降雨共同作用下加筋土结构稳定性研究具有十分重要的实际意义,且复杂环境条件下加筋土结构稳定性研究将成为今后研究的重点和发展方向。
摘要:
施工期的围岩快速分级是山岭隧道"动态设计、动态施工"的重要工作。笔者依托于北京某高速公路隧道施工的长期地质配合,选择岩石强度、节理裂隙条数、结构面状态、优势结构面产状与隧道洞轴关系、地下水作为围岩质量分级指标,进行了各分级指标快速获取方法的研究,进而建立了5项分级指标定性+定量相结合的表格评分法。TRT超前地质预报系统能较好反映掌子面前方的地质情况,笔者系统总结了TRT预报系统中的集群异常、单体异常、错断异常、互层异常。在此基础上,笔者提出了表格评分法与TRT超前地质预报紧密结合的施工期围岩动态快速分级方法,根据已开挖掌子面"看得见"的地质信息去预测掌子面前方"看不见"的地质信息,该方法可操作性强,与实际地质情况吻合率较高,用于指导隧道施工,具有重要意义。 施工期的围岩快速分级是山岭隧道"动态设计、动态施工"的重要工作。笔者依托于北京某高速公路隧道施工的长期地质配合,选择岩石强度、节理裂隙条数、结构面状态、优势结构面产状与隧道洞轴关系、地下水作为围岩质量分级指标,进行了各分级指标快速获取方法的研究,进而建立了5项分级指标定性+定量相结合的表格评分法。TRT超前地质预报系统能较好反映掌子面前方的地质情况,笔者系统总结了TRT预报系统中的集群异常、单体异常、错断异常、互层异常。在此基础上,笔者提出了表格评分法与TRT超前地质预报紧密结合的施工期围岩动态快速分级方法,根据已开挖掌子面"看得见"的地质信息去预测掌子面前方"看不见"的地质信息,该方法可操作性强,与实际地质情况吻合率较高,用于指导隧道施工,具有重要意义。
摘要:
本文选取拟建国道丹阿线新华至英安段煤矿采空区作为工程背景,在有限差分软件FLAC3D基础上,建立采空区模型。研究了在自重应力作用下,采空区上覆岩层及地表变形规律,并且得出了开采过程中的应力-应变规律。分析结果表明:由于地下煤层的开采,原有的地质状态发生了变化;最大主应力发生在采空区的边界以及顶板位置,出现了明显的应力集中现象,在顶板的上部,其最大主应力呈现出从上至下逐渐增大的变化趋势,主应力主要表现为压应力;在采空区的顶板位置最容易发生沉降变形破坏,越靠近采空区的顶部位置,产生的垂向位移则越大,岩层随着远离采空区,产生的垂向位移则逐渐减少;塌陷盆地不对称,地表沉降位移的最大值发生在塌陷盆地中部、偏于下山方向;多层采空区开采结束后,沉降位移达到最大值,最大位移达到了791 mm。通过概率积分法的理论计算,得到研究区域最大沉降值为830 mm,得出概率积分法和FLAC3D数值模拟方法两者的结果相互吻合。 本文选取拟建国道丹阿线新华至英安段煤矿采空区作为工程背景,在有限差分软件FLAC3D基础上,建立采空区模型。研究了在自重应力作用下,采空区上覆岩层及地表变形规律,并且得出了开采过程中的应力-应变规律。分析结果表明:由于地下煤层的开采,原有的地质状态发生了变化;最大主应力发生在采空区的边界以及顶板位置,出现了明显的应力集中现象,在顶板的上部,其最大主应力呈现出从上至下逐渐增大的变化趋势,主应力主要表现为压应力;在采空区的顶板位置最容易发生沉降变形破坏,越靠近采空区的顶部位置,产生的垂向位移则越大,岩层随着远离采空区,产生的垂向位移则逐渐减少;塌陷盆地不对称,地表沉降位移的最大值发生在塌陷盆地中部、偏于下山方向;多层采空区开采结束后,沉降位移达到最大值,最大位移达到了791 mm。通过概率积分法的理论计算,得到研究区域最大沉降值为830 mm,得出概率积分法和FLAC3D数值模拟方法两者的结果相互吻合。
摘要:
放射性废物处置场安全评价时空尺度大,涉及系统复杂,核素迁移计算不可避免地存在不确定性,不确定性的处理对安全评价结果至关重要。本文以某低中放固体废物处置场为例,使用Ecolego软件进行参数不确定性分析,计算处置场关闭后核素在地下水中的迁移过程以及对公众造成的影响。得到该实例模型主要受弥散度影响,其次为密度、分配系数,且核素浓度与这些参数呈负相关关系。 放射性废物处置场安全评价时空尺度大,涉及系统复杂,核素迁移计算不可避免地存在不确定性,不确定性的处理对安全评价结果至关重要。本文以某低中放固体废物处置场为例,使用Ecolego软件进行参数不确定性分析,计算处置场关闭后核素在地下水中的迁移过程以及对公众造成的影响。得到该实例模型主要受弥散度影响,其次为密度、分配系数,且核素浓度与这些参数呈负相关关系。
摘要:
堰塞坝是由崩塌、滑坡、泥石流等失稳体堵塞河道而形成的天然坝体,由于堰塞坝寿命较短,受影响流域较长,现有的评估方法很难在有限的时间内对全流域的整个灾害演化过程进行动态的定量风险评估。本文利用堰塞坝几何参数、三维地形信息和人口分布数据等基本信息形成一套完整的动态风险定量评估体系,对唐家山堰塞湖进行了动态风险分析,最后得出唐家山堰塞坝下游各风险区的动态定量风险值。结果表明,风险区的风险高低大体上与距坝址距离呈现负相关,距离坝址越近的地方风险越高;风险的动态演化呈现延时性,距坝址较近的风险区接收风险时,较远地区还没有风险;当较近风险区风险开始消散时,较远风险区的风险处于升高状态。分析结果与唐家山堰塞坝的实际风险情况吻合度较好,对于后期风险管控具有重要参考价值。 堰塞坝是由崩塌、滑坡、泥石流等失稳体堵塞河道而形成的天然坝体,由于堰塞坝寿命较短,受影响流域较长,现有的评估方法很难在有限的时间内对全流域的整个灾害演化过程进行动态的定量风险评估。本文利用堰塞坝几何参数、三维地形信息和人口分布数据等基本信息形成一套完整的动态风险定量评估体系,对唐家山堰塞湖进行了动态风险分析,最后得出唐家山堰塞坝下游各风险区的动态定量风险值。结果表明,风险区的风险高低大体上与距坝址距离呈现负相关,距离坝址越近的地方风险越高;风险的动态演化呈现延时性,距坝址较近的风险区接收风险时,较远地区还没有风险;当较近风险区风险开始消散时,较远风险区的风险处于升高状态。分析结果与唐家山堰塞坝的实际风险情况吻合度较好,对于后期风险管控具有重要参考价值。
摘要:
堰塞坝是由崩滑流等失稳体堵塞河流形成的,其具有形成突然、危险性大的特点,一旦失稳,容易导致下游巨大洪灾,可能造成灾害性的生命财产损失。然而由于堰塞坝形态各异、级配不均、结构复杂,目前对快速评估堰塞坝稳定性的研究受到很大的制约。本文收集国内外1757例堰塞坝案例,对堰塞坝的诱因、坝体材料、坝体形态(坝高、坝长、坝宽)等特征与稳定性的关系进行统计分析,发现降雨诱发堰塞坝的稳定性最差,主要是由于降雨型堰塞坝坝体材料颗粒相对较小,含水量较高;土质堰塞坝的稳定性显著低于岩石和土石混合体堰塞坝,原因是土质材料透水性差,抗冲流速较低。此外,随着坝高和库容的增加,稳定性先增加后减少,其原因是坝高过小易于过流,坝高过大,库水势能增加,坝体稳定性下降;随着坝宽、坝体体积的增加,稳定性逐渐增加,其原因是坝宽和坝体积的增加,加强了坝体抗侵蚀性和抗滑性;随着入流量的增加,稳定性逐渐减小,原因是入流量的增加降低过流时间,且水流对坝体材料的冲刷性加强。尽管如此,堰塞坝的稳定性很难通过单一因素进行判断,往往受到多因素的综合影响。本文通过对67例具有详细坝体特征信息的案例进行回归分析,基于7个无量纲参数提出堰塞坝稳定性快速评估模型,模型预测的准确率为85.1%,本文所提出模型的预测准确率较高,主要是因为本文所提出的模型考虑了坝体材料特征和堰塞坝形成诱因。最后,将模型应用于2018年雅鲁藏布江的两个突发堰塞坝的稳定性分析,结果表明,本文提出的堰塞坝稳定性评估模型在实际预测中具有一定的参考价值。 堰塞坝是由崩滑流等失稳体堵塞河流形成的,其具有形成突然、危险性大的特点,一旦失稳,容易导致下游巨大洪灾,可能造成灾害性的生命财产损失。然而由于堰塞坝形态各异、级配不均、结构复杂,目前对快速评估堰塞坝稳定性的研究受到很大的制约。本文收集国内外1757例堰塞坝案例,对堰塞坝的诱因、坝体材料、坝体形态(坝高、坝长、坝宽)等特征与稳定性的关系进行统计分析,发现降雨诱发堰塞坝的稳定性最差,主要是由于降雨型堰塞坝坝体材料颗粒相对较小,含水量较高;土质堰塞坝的稳定性显著低于岩石和土石混合体堰塞坝,原因是土质材料透水性差,抗冲流速较低。此外,随着坝高和库容的增加,稳定性先增加后减少,其原因是坝高过小易于过流,坝高过大,库水势能增加,坝体稳定性下降;随着坝宽、坝体体积的增加,稳定性逐渐增加,其原因是坝宽和坝体积的增加,加强了坝体抗侵蚀性和抗滑性;随着入流量的增加,稳定性逐渐减小,原因是入流量的增加降低过流时间,且水流对坝体材料的冲刷性加强。尽管如此,堰塞坝的稳定性很难通过单一因素进行判断,往往受到多因素的综合影响。本文通过对67例具有详细坝体特征信息的案例进行回归分析,基于7个无量纲参数提出堰塞坝稳定性快速评估模型,模型预测的准确率为85.1%,本文所提出模型的预测准确率较高,主要是因为本文所提出的模型考虑了坝体材料特征和堰塞坝形成诱因。最后,将模型应用于2018年雅鲁藏布江的两个突发堰塞坝的稳定性分析,结果表明,本文提出的堰塞坝稳定性评估模型在实际预测中具有一定的参考价值。
能源工程地质
摘要:
三门峡温塘地区位于汾渭地堑的转折部位,构造复杂,应力集中。灵宝-三门峡深大断裂断距超1000 m,影响深度大于3000 m,形成了地热上升的通道,构成了断裂循环对流型地热系统。在温塘附近,灵宝-三门峡深大断裂次级断裂发育,径流条件好,形成了良好的热储空间;由于高阳山断凸隆起,上盘新生界、第四系隔水层阻隔,形成了热液流体的溢出泉,排泄至地表。 三门峡温塘地区位于汾渭地堑的转折部位,构造复杂,应力集中。灵宝-三门峡深大断裂断距超1000 m,影响深度大于3000 m,形成了地热上升的通道,构成了断裂循环对流型地热系统。在温塘附近,灵宝-三门峡深大断裂次级断裂发育,径流条件好,形成了良好的热储空间;由于高阳山断凸隆起,上盘新生界、第四系隔水层阻隔,形成了热液流体的溢出泉,排泄至地表。
工程地质新理论、新技术
摘要:
城市地下空间的合理开发利用有助于改善城市环境,建设宜居型城市,提高城市的综合承载能力,其意义十分重大。三维地质建模是目前最常用的直观反映地表以下地质条件的技术方法,在地下空间开发利用规划过程中被广泛应用。秦王川盆地是第5个国家级新区"兰州新区"所在地,新区地下空间的开发利用必须建立在对地质条件充分了解的基础之上。作者以工程地质钻孔资料作为三维地质建模的数据,利用GMS软件建立了秦王川盆地的三维地质模型,并利用DEM数据对地表高程进行修正。通过对比发现,修正后的模型在地表刻画上更接近真实情况,克服了钻孔孔口标高插值造成的模型失真问题。通过模型展示了秦王川盆地地貌特征和地层空间展布,对兰州新区的地下空间规划建设具有一定的参考价值。 城市地下空间的合理开发利用有助于改善城市环境,建设宜居型城市,提高城市的综合承载能力,其意义十分重大。三维地质建模是目前最常用的直观反映地表以下地质条件的技术方法,在地下空间开发利用规划过程中被广泛应用。秦王川盆地是第5个国家级新区"兰州新区"所在地,新区地下空间的开发利用必须建立在对地质条件充分了解的基础之上。作者以工程地质钻孔资料作为三维地质建模的数据,利用GMS软件建立了秦王川盆地的三维地质模型,并利用DEM数据对地表高程进行修正。通过对比发现,修正后的模型在地表刻画上更接近真实情况,克服了钻孔孔口标高插值造成的模型失真问题。通过模型展示了秦王川盆地地貌特征和地层空间展布,对兰州新区的地下空间规划建设具有一定的参考价值。
摘要:
高密度电法在岩溶勘察中发挥着重要的作用,可对岩溶发育带的位置、形态、规模、填充等情况进行有效探测。本文建立几种典型岩溶地电模型,计算其高密度电法响应并分析其特征,结合工程实例,认为将实测数据的拟断面图和定量的反演断面图相结合分析的方法,能提高对异常体的识别。 高密度电法在岩溶勘察中发挥着重要的作用,可对岩溶发育带的位置、形态、规模、填充等情况进行有效探测。本文建立几种典型岩溶地电模型,计算其高密度电法响应并分析其特征,结合工程实例,认为将实测数据的拟断面图和定量的反演断面图相结合分析的方法,能提高对异常体的识别。
摘要:
为研究边坡在动力荷载作用下的响应问题,设计了一种简易的物理模型试验方法。依托汶川地震中形成的罐滩滑坡结构特征,基于相似理论,搭建了室内斜坡物理模型,以重球自由下落撞击钢板的方式加载,详细介绍了试验过程并探讨了下伏软层反倾岩质斜坡在不同输入波频率、振幅和入射方向情况下的响应情况。试验结果表明:边坡模型对入射波具有临空放大和垂直放大的作用,且趋表效应显著;入射波频率和入射方向影响加速度放大系数的数值及分布规律、入射波的振幅与加速度放大系数呈正相关。试验结果证明了该模型试验方法能较好的反映出边坡模型在动力作用下的响应规律,且具有参数可调、操作简单、经济便捷的特点。 为研究边坡在动力荷载作用下的响应问题,设计了一种简易的物理模型试验方法。依托汶川地震中形成的罐滩滑坡结构特征,基于相似理论,搭建了室内斜坡物理模型,以重球自由下落撞击钢板的方式加载,详细介绍了试验过程并探讨了下伏软层反倾岩质斜坡在不同输入波频率、振幅和入射方向情况下的响应情况。试验结果表明:边坡模型对入射波具有临空放大和垂直放大的作用,且趋表效应显著;入射波频率和入射方向影响加速度放大系数的数值及分布规律、入射波的振幅与加速度放大系数呈正相关。试验结果证明了该模型试验方法能较好的反映出边坡模型在动力作用下的响应规律,且具有参数可调、操作简单、经济便捷的特点。
摘要:
近年来,随着我国工业、交通以及城镇化的快速发展,工程建设如雨后春笋。随之而来的是各种工程问题,其中最为突出的是边坡破坏问题,尤其是高速铁路、新扩建机场、新城区等长距离和大面积工程建设中,开挖或回填导致了大量人工边坡的出现,打破了原有边坡的平衡状态。因此,研究边坡防护方法和技术变得至关重要。边坡防护方法中,植被护坡技术因其成本低、效果好而被广泛应用,但当前植被护坡机理和实施技术的研究还比较分散。本文从植被护坡加固机理的水文效应、力学效应两个方面对当前植被护坡的相关研究成果进行了分类总结。得出:(1)水文效应体现在植被护坡的降雨截流作用;(2)力学效应体现在根-土相互作用增加了边坡岩土体的抗剪强度;(3)加固机理即为短根对边坡岩土体的加筋作用、长根的锚固作用以及防止坡面冲刷风化的作用。总体而言,学者们对植被护坡的加固机理和关键技术已经做了大量的试验和数值模拟研究。但植被护坡领域仍然存在着定量分析不充分的问题,同时学者们常将植被护坡的水文效应与力学效应分离,使得研究的情况与真实情况存在着较大的差异。此外,实际工程中对植被的选择和植被后期养护方法的研究也不充分。 近年来,随着我国工业、交通以及城镇化的快速发展,工程建设如雨后春笋。随之而来的是各种工程问题,其中最为突出的是边坡破坏问题,尤其是高速铁路、新扩建机场、新城区等长距离和大面积工程建设中,开挖或回填导致了大量人工边坡的出现,打破了原有边坡的平衡状态。因此,研究边坡防护方法和技术变得至关重要。边坡防护方法中,植被护坡技术因其成本低、效果好而被广泛应用,但当前植被护坡机理和实施技术的研究还比较分散。本文从植被护坡加固机理的水文效应、力学效应两个方面对当前植被护坡的相关研究成果进行了分类总结。得出:(1)水文效应体现在植被护坡的降雨截流作用;(2)力学效应体现在根-土相互作用增加了边坡岩土体的抗剪强度;(3)加固机理即为短根对边坡岩土体的加筋作用、长根的锚固作用以及防止坡面冲刷风化的作用。总体而言,学者们对植被护坡的加固机理和关键技术已经做了大量的试验和数值模拟研究。但植被护坡领域仍然存在着定量分析不充分的问题,同时学者们常将植被护坡的水文效应与力学效应分离,使得研究的情况与真实情况存在着较大的差异。此外,实际工程中对植被的选择和植被后期养护方法的研究也不充分。
摘要:
黄土中发育有大量的垂直大孔隙。黄土垂直大孔隙的矢量化表征是黄土结构性本构关系研究的基础和难点。本文基于工业CT扫描和球链填充法,开发了一套对黄土大孔隙进行矢量化表征的软件。软件实现的具体功能为:(1)黄土大孔隙三维模型CT扫描重建;(2)黄土大孔隙球链自动填充与孔隙分离;(3)单条孔隙的分布特征自动统计;(4)基于体视学技术(Stereology technology)的黄土大孔隙模型结构张量和结构张量系数计算。结果表明:利用球链填充法及开发的软件可以矢量化表征黄土孔隙的结构特性,该软件为黄土结构性描述奠定了研究基础。 黄土中发育有大量的垂直大孔隙。黄土垂直大孔隙的矢量化表征是黄土结构性本构关系研究的基础和难点。本文基于工业CT扫描和球链填充法,开发了一套对黄土大孔隙进行矢量化表征的软件。软件实现的具体功能为:(1)黄土大孔隙三维模型CT扫描重建;(2)黄土大孔隙球链自动填充与孔隙分离;(3)单条孔隙的分布特征自动统计;(4)基于体视学技术(Stereology technology)的黄土大孔隙模型结构张量和结构张量系数计算。结果表明:利用球链填充法及开发的软件可以矢量化表征黄土孔隙的结构特性,该软件为黄土结构性描述奠定了研究基础。
摘要:
地热能是一种绿色可再生能源,如何准确快速探测地热异常区成为亟待解决的问题。浅层测温法可以快速获取地温数据,进而辨别地热异常区域。利用浅层测温法和自主研发仪器在厦门后埔地区开展现场试验,布置孔位43个,获取1~2 m深度地温和原位导热系数等数据,基于这些数据分析后埔地区2 m深度地温分布特征,圈定地热异常区。结合一维稳态热传导理论建立地温预测模型,根据浅层测温法现场试验数据预测后埔地区恒温层地温分布,并与恒温层实测地温进行对比分析。结果显示地温预测模型预测结果准确,恒温层温度等值线图相较于2 m深度地温等值线图和浅层热流密度云图更能反映地热异常的实际情况。浅层测温法及其数据分析方法可作为地热探测初期的有效手段。 地热能是一种绿色可再生能源,如何准确快速探测地热异常区成为亟待解决的问题。浅层测温法可以快速获取地温数据,进而辨别地热异常区域。利用浅层测温法和自主研发仪器在厦门后埔地区开展现场试验,布置孔位43个,获取1~2 m深度地温和原位导热系数等数据,基于这些数据分析后埔地区2 m深度地温分布特征,圈定地热异常区。结合一维稳态热传导理论建立地温预测模型,根据浅层测温法现场试验数据预测后埔地区恒温层地温分布,并与恒温层实测地温进行对比分析。结果显示地温预测模型预测结果准确,恒温层温度等值线图相较于2 m深度地温等值线图和浅层热流密度云图更能反映地热异常的实际情况。浅层测温法及其数据分析方法可作为地热探测初期的有效手段。
摘要:
准确认识和评价岩溶发育规律及岩溶发育程度是解决岩溶地质灾害问题的关键,结合目前隧道施工中岩溶发育情况评价主要还是依赖于掌子面揭露地质信息的现状,为解决岩溶隧道施工期间开挖揭露岩溶围岩级别划分及超前地质预报过程中对岩溶发育程度的预测评价技术难题,实现现场快速定量判识隧道岩溶发育情况,作者以国家自然基金面上项目研究所取得成果-岩溶发育程度的水化学动力学-分形指数评价技术为基础,编制形成隧道岩溶发育程度预测评价软件系统。本软件系统主要包括以下功能:勘察设计阶段地质信息和施工期岩溶地质信息、基于前两阶段地质信息的岩溶发育程度预测评价、系统管理和维护、以及文件保存和报表打印等。通过现场数据采集和分析,集成各类隧道施工现场的信息,即时预测隧道掌子面前方一定范围内的岩溶发育情况,判定岩溶发育程度,配合岩溶隧道地质预报物探测试分析结果,从而实现对隧道岩溶发育情况的现场快速定量判识、提高岩溶地质预报准确率,进一步为岩溶隧道地质灾害的防治提供地质参考依据。 准确认识和评价岩溶发育规律及岩溶发育程度是解决岩溶地质灾害问题的关键,结合目前隧道施工中岩溶发育情况评价主要还是依赖于掌子面揭露地质信息的现状,为解决岩溶隧道施工期间开挖揭露岩溶围岩级别划分及超前地质预报过程中对岩溶发育程度的预测评价技术难题,实现现场快速定量判识隧道岩溶发育情况,作者以国家自然基金面上项目研究所取得成果-岩溶发育程度的水化学动力学-分形指数评价技术为基础,编制形成隧道岩溶发育程度预测评价软件系统。本软件系统主要包括以下功能:勘察设计阶段地质信息和施工期岩溶地质信息、基于前两阶段地质信息的岩溶发育程度预测评价、系统管理和维护、以及文件保存和报表打印等。通过现场数据采集和分析,集成各类隧道施工现场的信息,即时预测隧道掌子面前方一定范围内的岩溶发育情况,判定岩溶发育程度,配合岩溶隧道地质预报物探测试分析结果,从而实现对隧道岩溶发育情况的现场快速定量判识、提高岩溶地质预报准确率,进一步为岩溶隧道地质灾害的防治提供地质参考依据。
摘要:
受地下因素变化影响,古建筑常出现地基不均匀沉降、墙体开裂等病害,严重影响文物本体安全。本文针对山西北宋庄龙母寺受地下防空洞变形影响,多处出现裂隙、地基不均匀沉降的问题,选用高密度电法无损勘测手段进行现场测试,并取得了良好效果,明确了防空洞分布区域,为龙母寺保护、地下环境治理方案制定提供了重要的数据支撑。实践结果表明高密度电法勘测手段具有无损、快速的特点,符合文物保护的基本原则,是古建筑地下构筑物调查的一个重要探测方法。 受地下因素变化影响,古建筑常出现地基不均匀沉降、墙体开裂等病害,严重影响文物本体安全。本文针对山西北宋庄龙母寺受地下防空洞变形影响,多处出现裂隙、地基不均匀沉降的问题,选用高密度电法无损勘测手段进行现场测试,并取得了良好效果,明确了防空洞分布区域,为龙母寺保护、地下环境治理方案制定提供了重要的数据支撑。实践结果表明高密度电法勘测手段具有无损、快速的特点,符合文物保护的基本原则,是古建筑地下构筑物调查的一个重要探测方法。
摘要:
为了研究风化砂岩层中等截面桩极限侧阻力的分布特征,依托国网路平-富乐500千伏双回线路工程,开展现场真型试桩极限载荷抗拔试验,根据试验结果对11根等截面桩的极限侧阻力进行分析。试验发现,在土层中,桩侧极限侧阻力标准值随着土层深度的增加呈近线性增加;在强/中风化砂岩中,随着嵌入岩体的深度增加,桩侧极限侧阻力在整体上也表现出不断增大的特征;本试验场地土层、强风化砂岩层、中风化砂岩层中平均极限侧阻力值分别为91.3 kPa、456.8 kPa、1015.3 kPa;现行规范未考虑侧阻力随桩深增大的特征,计算结果为实测值的26.1%~46.0%,偏于保守;本文的试验结果对相似地层条件下的抗拔桩设计具有一定的参考意义。 为了研究风化砂岩层中等截面桩极限侧阻力的分布特征,依托国网路平-富乐500千伏双回线路工程,开展现场真型试桩极限载荷抗拔试验,根据试验结果对11根等截面桩的极限侧阻力进行分析。试验发现,在土层中,桩侧极限侧阻力标准值随着土层深度的增加呈近线性增加;在强/中风化砂岩中,随着嵌入岩体的深度增加,桩侧极限侧阻力在整体上也表现出不断增大的特征;本试验场地土层、强风化砂岩层、中风化砂岩层中平均极限侧阻力值分别为91.3 kPa、456.8 kPa、1015.3 kPa;现行规范未考虑侧阻力随桩深增大的特征,计算结果为实测值的26.1%~46.0%,偏于保守;本文的试验结果对相似地层条件下的抗拔桩设计具有一定的参考意义。
摘要:
在高地应力地区准确地预测岩爆发生的可能性及严重程度一直是地下工程建设中的难题之一。经多名学者的深入研究,根据岩爆的形成机理和发生条件,提出了多种岩爆判据,然而这些判据是依据引起岩爆的单一因素或单一工程实例提出,主要对岩爆发生时的围岩应力和岩爆倾向性指数进行分析,进而进行岩爆等级的划分。本文搜集整理了203个岩爆案例的等级发生情况,其中36个案例收集到了较全面的岩石力学参数和岩爆倾向性指数等指标。通过采用多种岩爆判据指标对工程案例发生岩爆等级进行预测及统计分析,并与实际岩爆情况进行对比发现,应力判据中的σθmax/σc指标和能量判据中的Wet指标准确度较高,高达88.9%,应力判据中的σ1/σc指标准确度较低,仅有44.4%,得到了岩爆案例不同判据预测岩爆程度等级准确度概率图。该分析结果能够为高地应力地区有效预测岩爆提供参考。 在高地应力地区准确地预测岩爆发生的可能性及严重程度一直是地下工程建设中的难题之一。经多名学者的深入研究,根据岩爆的形成机理和发生条件,提出了多种岩爆判据,然而这些判据是依据引起岩爆的单一因素或单一工程实例提出,主要对岩爆发生时的围岩应力和岩爆倾向性指数进行分析,进而进行岩爆等级的划分。本文搜集整理了203个岩爆案例的等级发生情况,其中36个案例收集到了较全面的岩石力学参数和岩爆倾向性指数等指标。通过采用多种岩爆判据指标对工程案例发生岩爆等级进行预测及统计分析,并与实际岩爆情况进行对比发现,应力判据中的σθmax/σc指标和能量判据中的Wet指标准确度较高,高达88.9%,应力判据中的σ1/σc指标准确度较低,仅有44.4%,得到了岩爆案例不同判据预测岩爆程度等级准确度概率图。该分析结果能够为高地应力地区有效预测岩爆提供参考。
摘要:
岩土体物理力学参数在土木建筑工程设计和施工当中尤为重要,既关乎工程建设的质量安全,也与结构设计选型、成本和工程进度密切相关。为将这些珍贵的参数数据资料充分应用到工程建设当中,本文整理了《岩石力学参数手册》中记录的火成岩、沉积岩和变质岩3大类岩石的物理力学参数数据,并对3大类岩石的干、湿抗压强度、吸水率、容重和弹性模量5项物理力学性质指标进行统计分析研究。统计结果表明:(1)岩石干、湿抗压强度、弹性模量、容重4项指标满足正态分布,岩石吸水率指标不满足正态分布;(2)岩石的干、湿抗压强度之间存在极强的线性关系;(3)岩石的抗压强度和弹性模量指标与岩石容重存在正相关关系,岩石抗压强度与岩石吸水率之间存在负相关关系。根据统计结果,基于岩石各项物理力学参数之间不同的关系建立不同的经验公式,进而为岩土工程建设提供参考。 岩土体物理力学参数在土木建筑工程设计和施工当中尤为重要,既关乎工程建设的质量安全,也与结构设计选型、成本和工程进度密切相关。为将这些珍贵的参数数据资料充分应用到工程建设当中,本文整理了《岩石力学参数手册》中记录的火成岩、沉积岩和变质岩3大类岩石的物理力学参数数据,并对3大类岩石的干、湿抗压强度、吸水率、容重和弹性模量5项物理力学性质指标进行统计分析研究。统计结果表明:(1)岩石干、湿抗压强度、弹性模量、容重4项指标满足正态分布,岩石吸水率指标不满足正态分布;(2)岩石的干、湿抗压强度之间存在极强的线性关系;(3)岩石的抗压强度和弹性模量指标与岩石容重存在正相关关系,岩石抗压强度与岩石吸水率之间存在负相关关系。根据统计结果,基于岩石各项物理力学参数之间不同的关系建立不同的经验公式,进而为岩土工程建设提供参考。
摘要:
岩溶石漠化威胁着中国岩溶地区生态环境安全、制约着区域经济社会的可持续发展。石漠化的形成和发展不仅与上覆红黏土的流失有关,也受到红黏土形成过程的影响。为了探究碳酸盐岩风化特性及其与石漠化的关系,选取贵州贞丰-关岭花江石漠化治理示范区的石灰岩和白云岩为研究对象,进行淋溶实验。实验结果表明:(1)湿热条件可以提高碳酸盐的淋蚀速率,对白云岩的淋蚀速率提高幅度比石灰岩大;粒径对石灰岩淋蚀速率没有显著的影响,粒径对白云岩的淋蚀速率影响明显,表现为颗粒越小淋蚀速率越快;碳酸盐岩总淋蚀速率与Ca2+淋蚀速率有很强的相关性。(2)石灰岩比白云岩更容易发生溶蚀;石灰岩表面和内部发生强烈的差异性溶蚀而形成大量溶孔(隙、洞),造成水土流失非常严重,更容易发生石漠化且石漠化程度比较严重。石灰岩石漠化地区应注重的差异性溶蚀,以留住现有土壤为主,同时创造保水条件,加速风化。白云岩节理裂隙发育,易于发生物理风化和崩解,形成颗粒均匀的碎石、砾石土,破碎的细颗粒有利于风化,但地表土层稀薄,保水性差,植物难以生长。白云岩石漠化地区要提高土层的保水性,创造湿润的风化环境,促进白云岩风化。 岩溶石漠化威胁着中国岩溶地区生态环境安全、制约着区域经济社会的可持续发展。石漠化的形成和发展不仅与上覆红黏土的流失有关,也受到红黏土形成过程的影响。为了探究碳酸盐岩风化特性及其与石漠化的关系,选取贵州贞丰-关岭花江石漠化治理示范区的石灰岩和白云岩为研究对象,进行淋溶实验。实验结果表明:(1)湿热条件可以提高碳酸盐的淋蚀速率,对白云岩的淋蚀速率提高幅度比石灰岩大;粒径对石灰岩淋蚀速率没有显著的影响,粒径对白云岩的淋蚀速率影响明显,表现为颗粒越小淋蚀速率越快;碳酸盐岩总淋蚀速率与Ca2+淋蚀速率有很强的相关性。(2)石灰岩比白云岩更容易发生溶蚀;石灰岩表面和内部发生强烈的差异性溶蚀而形成大量溶孔(隙、洞),造成水土流失非常严重,更容易发生石漠化且石漠化程度比较严重。石灰岩石漠化地区应注重的差异性溶蚀,以留住现有土壤为主,同时创造保水条件,加速风化。白云岩节理裂隙发育,易于发生物理风化和崩解,形成颗粒均匀的碎石、砾石土,破碎的细颗粒有利于风化,但地表土层稀薄,保水性差,植物难以生长。白云岩石漠化地区要提高土层的保水性,创造湿润的风化环境,促进白云岩风化。
摘要:
水作用下页岩的物理力学性质对页岩储层压裂增渗改造及井壁稳定性具有重要的影响。本文旨在通过对水作用下页岩物理力学性质实验研究进展的梳理,归纳出目前该类研究得出的发现和观点,并在此基础上进行讨论与展望。主要从如下几个方面进行总结与阐述:(1)水的作用对页岩黏土矿物成分及微观结构的影响;(2)水的作用对页岩的声学性质的影响,包括对页岩的声波波速、衰减特征、时域及频域信号特征的影响;(3)水的作用对页岩宏观力学特性的影响,包括页岩的变形特征、强度特征及破裂特征。基于对上述各方面研究现状的总结,结合页岩气开采的工程实际问题,针对研究现状及未来的研究方向进行讨论。本文将不仅在页岩储层压裂改造设计及井壁稳定研究中有助于我们系统了解水对页岩物理力学性质的影响,也将为在该方面开展进一步研究提供有益的借鉴。 水作用下页岩的物理力学性质对页岩储层压裂增渗改造及井壁稳定性具有重要的影响。本文旨在通过对水作用下页岩物理力学性质实验研究进展的梳理,归纳出目前该类研究得出的发现和观点,并在此基础上进行讨论与展望。主要从如下几个方面进行总结与阐述:(1)水的作用对页岩黏土矿物成分及微观结构的影响;(2)水的作用对页岩的声学性质的影响,包括对页岩的声波波速、衰减特征、时域及频域信号特征的影响;(3)水的作用对页岩宏观力学特性的影响,包括页岩的变形特征、强度特征及破裂特征。基于对上述各方面研究现状的总结,结合页岩气开采的工程实际问题,针对研究现状及未来的研究方向进行讨论。本文将不仅在页岩储层压裂改造设计及井壁稳定研究中有助于我们系统了解水对页岩物理力学性质的影响,也将为在该方面开展进一步研究提供有益的借鉴。
摘要:
岩体工程失稳往往由工程岩体蠕变、应力松弛等时效力学行为下的损伤演化所致。本文以某坝基黑云角闪岩为研究对象,进行了2组单轴应力松弛试验,获取了不同应力条件下的应力松弛及其相应的应力松弛速率曲线。试验结果表明:根据应力松弛曲线形态可分为快速松弛,减速松弛及应力稳定3个阶段,应力松弛的演化与岩石裂隙的萌生和流变变形密切相关。在此基础上,提出了采用非线性Maxwell模型描述岩石应力松弛特性,模拟结果与试验结果吻合较好。本文研究可为类似工程的长期安全稳定性研究提供理论依据。 岩体工程失稳往往由工程岩体蠕变、应力松弛等时效力学行为下的损伤演化所致。本文以某坝基黑云角闪岩为研究对象,进行了2组单轴应力松弛试验,获取了不同应力条件下的应力松弛及其相应的应力松弛速率曲线。试验结果表明:根据应力松弛曲线形态可分为快速松弛,减速松弛及应力稳定3个阶段,应力松弛的演化与岩石裂隙的萌生和流变变形密切相关。在此基础上,提出了采用非线性Maxwell模型描述岩石应力松弛特性,模拟结果与试验结果吻合较好。本文研究可为类似工程的长期安全稳定性研究提供理论依据。
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为验证H/F判别法对于连续级配碎砾石渗透变形类型判别的适宜性,采用试验验证的方法,对收集的28个工程、92个试样的渗透变形试验结果进行统计分析研究。结果表明:连续级配碎砾石的渗透变形类型采用H/F判别法判别结果与试验结果符合率达87.0。由此可见,H/F判别法可较好的适用于连续级配碎砾石。 为验证H/F判别法对于连续级配碎砾石渗透变形类型判别的适宜性,采用试验验证的方法,对收集的28个工程、92个试样的渗透变形试验结果进行统计分析研究。结果表明:连续级配碎砾石的渗透变形类型采用H/F判别法判别结果与试验结果符合率达87.0。由此可见,H/F判别法可较好的适用于连续级配碎砾石。
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充填法开采是采矿工程中控制地压,防止围岩变形的有效手段。随着开采持续发展,充填体体积逐渐增大,大体积充填体不同位置处所表现出的应力分布呈现分区特点。研究以金川二矿区超大规模充填体为对象,对大跨度、大尺寸的充填体进行采动过程中的应力分区分析,通过实际的现场监测得出大体积充填体应力的变化范围以及应力分区分布的特征。依据实际监测的特点通过数值模拟的方法,对充填体典型的代表位置进行分析,并通过应力莫尔圆分析充填体应力分区的特点进行破坏预判,为后续工程的开采作业与支护措施提供依据。 充填法开采是采矿工程中控制地压,防止围岩变形的有效手段。随着开采持续发展,充填体体积逐渐增大,大体积充填体不同位置处所表现出的应力分布呈现分区特点。研究以金川二矿区超大规模充填体为对象,对大跨度、大尺寸的充填体进行采动过程中的应力分区分析,通过实际的现场监测得出大体积充填体应力的变化范围以及应力分区分布的特征。依据实际监测的特点通过数值模拟的方法,对充填体典型的代表位置进行分析,并通过应力莫尔圆分析充填体应力分区的特点进行破坏预判,为后续工程的开采作业与支护措施提供依据。
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淤泥有机含量高,压缩性强,力学强度低,极易引发建(构)筑物的不均匀沉降或沉陷等工程地质灾害。其中,空架状结构是华南淤泥微观结构的显著特征,物质和孔隙的不均匀分布导致代表性微观结构剖面不易提取,制约了土体微宏观性质的深入研究。本文利用同步辐射显微CT技术对大亚湾淤泥进行微观结构分析,获取了无损样品的连续结构,避免单一结构剖面提取的盲目性。为了避免时间空间影响、无损样品的结构数据的三维空间离散性,研究基于波谱数据分析、样本数离散程度等定量指标,量化并探讨孔隙比、形状系数等基础结构数据。淤泥在主固结过程中,三维空间的孔隙比、形状系数等样本数据的离散程度先增大后减小;在次固结阶段,样本数据的离散程度再次呈现增大的趋势。由此定量分析离散程度,既量化了固结过程中微观结构的不均匀程度,又反映淤泥在固结作用中的变化规律。研究表明,在逐渐增加的固结压力下,淤泥呈现均质-非均质,继而又均质化的结构演化特征。 淤泥有机含量高,压缩性强,力学强度低,极易引发建(构)筑物的不均匀沉降或沉陷等工程地质灾害。其中,空架状结构是华南淤泥微观结构的显著特征,物质和孔隙的不均匀分布导致代表性微观结构剖面不易提取,制约了土体微宏观性质的深入研究。本文利用同步辐射显微CT技术对大亚湾淤泥进行微观结构分析,获取了无损样品的连续结构,避免单一结构剖面提取的盲目性。为了避免时间空间影响、无损样品的结构数据的三维空间离散性,研究基于波谱数据分析、样本数离散程度等定量指标,量化并探讨孔隙比、形状系数等基础结构数据。淤泥在主固结过程中,三维空间的孔隙比、形状系数等样本数据的离散程度先增大后减小;在次固结阶段,样本数据的离散程度再次呈现增大的趋势。由此定量分析离散程度,既量化了固结过程中微观结构的不均匀程度,又反映淤泥在固结作用中的变化规律。研究表明,在逐渐增加的固结压力下,淤泥呈现均质-非均质,继而又均质化的结构演化特征。
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电镜扫描结合图像处理技术,能够提供土中颗粒或孔隙分布的二维量化信息,是定性研究土微观结构的常用手段。但以往利用灰度二分法分割颗粒和孔隙,结果误差大。本文提出了一种结合Photoshop和MATLAB软件处理扫描图像,定量研究黄土微结构中颗粒或孔隙分布特征的新方法。对原状和饱和马兰黄土固结前后的微结构图像进行处理,分析了加压和浸湿引起土结构中孔隙分布特征的演化规律,阐述了微结构对黄土湿陷性的影响。研究发现结合电镜扫描和本文提出的图像处理方法能够较为准确地对黄土的微结构及其演化规律进行定量分析。 电镜扫描结合图像处理技术,能够提供土中颗粒或孔隙分布的二维量化信息,是定性研究土微观结构的常用手段。但以往利用灰度二分法分割颗粒和孔隙,结果误差大。本文提出了一种结合Photoshop和MATLAB软件处理扫描图像,定量研究黄土微结构中颗粒或孔隙分布特征的新方法。对原状和饱和马兰黄土固结前后的微结构图像进行处理,分析了加压和浸湿引起土结构中孔隙分布特征的演化规律,阐述了微结构对黄土湿陷性的影响。研究发现结合电镜扫描和本文提出的图像处理方法能够较为准确地对黄土的微结构及其演化规律进行定量分析。
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黄土由于特殊的成土环境、粒径分布和矿物成分而具有不良工程特性,比如高压缩性和强湿陷性。这种不良特性导致黄土地区灾害频发,需要对黄土进行加固才能满足工程建设的需求。利用固化剂加固黄土与传统方法相比具有省时省力、代价低效果好的优点,因而得到广泛关注。本文总结了目前被发现能有效改善黄土工程性质的多种固化剂,包括了纳米材料、无机硬化剂、有机高分子材料、生物酶以及生物矿化几大类。对各固化剂的物质组成、加固机理、加固效果和应用现状进行了详细阐述。纳米材料由于尺寸小、比表面积大,能够包裹土颗粒形成尺寸较小的集粒,填充粒间孔隙,从而增加土体密实度和均匀性。无机硬化剂在土中起胶结和填充作用。有机高分子材料通过离子交换作用破坏土颗粒表面的弱结合水膜,增大粒间引力,提高土体密实度。此外,有机高分子材料还具有胶结和填充作用。生物酶通过催化作用提高土中有机大分子活性,生成具有胶结和填充作用的有机质。生物矿化中微生物的代谢物(碳酸钙)均有填充孔隙和胶结土颗粒的作用。通过分析已有研究成果,我们认为黄土固化剂研究后期应注重以下方面:(1)固化剂加固效果的时效性;(2)固化剂在黄土工程中的应用,包括考虑工程条件差异性的施工工艺;(3)环境因素和固化剂加固黄土的相互作用。 黄土由于特殊的成土环境、粒径分布和矿物成分而具有不良工程特性,比如高压缩性和强湿陷性。这种不良特性导致黄土地区灾害频发,需要对黄土进行加固才能满足工程建设的需求。利用固化剂加固黄土与传统方法相比具有省时省力、代价低效果好的优点,因而得到广泛关注。本文总结了目前被发现能有效改善黄土工程性质的多种固化剂,包括了纳米材料、无机硬化剂、有机高分子材料、生物酶以及生物矿化几大类。对各固化剂的物质组成、加固机理、加固效果和应用现状进行了详细阐述。纳米材料由于尺寸小、比表面积大,能够包裹土颗粒形成尺寸较小的集粒,填充粒间孔隙,从而增加土体密实度和均匀性。无机硬化剂在土中起胶结和填充作用。有机高分子材料通过离子交换作用破坏土颗粒表面的弱结合水膜,增大粒间引力,提高土体密实度。此外,有机高分子材料还具有胶结和填充作用。生物酶通过催化作用提高土中有机大分子活性,生成具有胶结和填充作用的有机质。生物矿化中微生物的代谢物(碳酸钙)均有填充孔隙和胶结土颗粒的作用。通过分析已有研究成果,我们认为黄土固化剂研究后期应注重以下方面:(1)固化剂加固效果的时效性;(2)固化剂在黄土工程中的应用,包括考虑工程条件差异性的施工工艺;(3)环境因素和固化剂加固黄土的相互作用。
摘要:
基于标准贯入试验的经验判别准则在建立过程中,由于存在较多的不确定性因素,不可避免地具有模型误差。本研究基于1962~1976年间的8场地震中的液化案例数据,采用极大似然理论对《工业与民用建筑抗震设计规范(TJ11-74)》、《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》和《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》中液化判别准则的误差进行了分析。研究表明:3种液化判别准则在分析1974年以前的液化案例时的精度较低,在分析1974年以后的液化案例时的精度较高,这可能与前者的锤击数并非由标准贯入试验直接获得有关;根据贝叶斯信息准则,GB50011-2001具有最高的最优模型概率,与液化案例数据符合程度最高。土体液化判别结果存在不确定性,本文给出了基于液化判别准则的模型误差以及未经修正的饱和土标准贯入锤击数与液化判别标准贯入锤击数临界值的比值计算的土体的液化概率公式。 基于标准贯入试验的经验判别准则在建立过程中,由于存在较多的不确定性因素,不可避免地具有模型误差。本研究基于1962~1976年间的8场地震中的液化案例数据,采用极大似然理论对《工业与民用建筑抗震设计规范(TJ11-74)》、《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》和《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》中液化判别准则的误差进行了分析。研究表明:3种液化判别准则在分析1974年以前的液化案例时的精度较低,在分析1974年以后的液化案例时的精度较高,这可能与前者的锤击数并非由标准贯入试验直接获得有关;根据贝叶斯信息准则,GB50011-2001具有最高的最优模型概率,与液化案例数据符合程度最高。土体液化判别结果存在不确定性,本文给出了基于液化判别准则的模型误差以及未经修正的饱和土标准贯入锤击数与液化判别标准贯入锤击数临界值的比值计算的土体的液化概率公式。
摘要:
通常将断裂带分为断层核、破碎带以及围岩三元结构,断裂破碎带作为大区域范围内的导水构造,是诱发重要地质作用的关键因素。断裂破碎带又分为碎裂岩、断层角砾岩、碎粉岩,由于碎粉岩的渗透系数极低,控制着整个断裂带的导水特性,是断裂带控水结构中很重要的一部分。以甘肃典型导水夹泥构造为研究背景,本文通过多组渗透反压实验对断裂破碎带不同构造单元的渗透系数做出定量判别,研究结果表明距离断裂带核部越远,渗透系数越大,其渗透系数的变化规律从碎粉结构(10-9m ·s-1),角砾结构(10-5~10-7m ·s-1)到碎裂结构(10-4~10-6m ·s-1)逐渐变大,延伸至完整基岩(<10-9m ·s-1)渗透系数又逐渐变小。低渗透性作为碎粉岩的一大特性,对其内在组构(粒度、孔隙结构、裂隙结构、矿物成分等)进行表征,从微观方面多维度诠释碎粉岩低渗透性的作用机制。该研究对于断裂带核部导水特性以及工程涌突水防治具有指导意义。 通常将断裂带分为断层核、破碎带以及围岩三元结构,断裂破碎带作为大区域范围内的导水构造,是诱发重要地质作用的关键因素。断裂破碎带又分为碎裂岩、断层角砾岩、碎粉岩,由于碎粉岩的渗透系数极低,控制着整个断裂带的导水特性,是断裂带控水结构中很重要的一部分。以甘肃典型导水夹泥构造为研究背景,本文通过多组渗透反压实验对断裂破碎带不同构造单元的渗透系数做出定量判别,研究结果表明距离断裂带核部越远,渗透系数越大,其渗透系数的变化规律从碎粉结构(10-9m ·s-1),角砾结构(10-5~10-7m ·s-1)到碎裂结构(10-4~10-6m ·s-1)逐渐变大,延伸至完整基岩(<10-9m ·s-1)渗透系数又逐渐变小。低渗透性作为碎粉岩的一大特性,对其内在组构(粒度、孔隙结构、裂隙结构、矿物成分等)进行表征,从微观方面多维度诠释碎粉岩低渗透性的作用机制。该研究对于断裂带核部导水特性以及工程涌突水防治具有指导意义。
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通过对莆田平原全新统、更新统、残积层以及基岩裂隙中地下水的水化学分析,发现该区地下水潜水水化学类型自山区到滨海平原总体表现为HCO3-Ca→HCO3 ·Cl-Na ·Ca→Cl ·HCO3-Na ·Ca→Cl-Na演化,并伴随着矿化度增高。莆田平原地下水化学有4个特征:(1)地下水中HCO3-与Ca2+优势明显,为新形成的地下水,入渗地下后与围岩矿物经过了短暂的物质交换;(2)地下水中Cl-与Na+优势明显,为封存的古海水;(3)地下水中阴离子中Cl-优势明显,而阳离子中Ca2+优势明显,为原地下水中的Na+逐渐与围岩矿物中Ca2+交换,以至于形成高矿化度的Cl-Ca型水;(4)地下水中HCO3-离子比重明显升高,阳离子组成与(2)类似,未与围岩矿物产生过多离子交换,为长时间降水淋滤稀释作用下,受大气中CO2的溶解影响。揭示了海岸带主要存在两种淡化历程:第1种为带有阳离子交换的淡化过程,表现在地下水中的Na+逐渐与围岩矿物中Ca2+交换,形成高矿化的Cl-Ca型水;第2种接受大气降水淋滤淡化,物质来源单一,阳离子仍保留原来的配比,阴离子中HCO3-占比增大。 通过对莆田平原全新统、更新统、残积层以及基岩裂隙中地下水的水化学分析,发现该区地下水潜水水化学类型自山区到滨海平原总体表现为HCO3-Ca→HCO3 ·Cl-Na ·Ca→Cl ·HCO3-Na ·Ca→Cl-Na演化,并伴随着矿化度增高。莆田平原地下水化学有4个特征:(1)地下水中HCO3-与Ca2+优势明显,为新形成的地下水,入渗地下后与围岩矿物经过了短暂的物质交换;(2)地下水中Cl-与Na+优势明显,为封存的古海水;(3)地下水中阴离子中Cl-优势明显,而阳离子中Ca2+优势明显,为原地下水中的Na+逐渐与围岩矿物中Ca2+交换,以至于形成高矿化度的Cl-Ca型水;(4)地下水中HCO3-离子比重明显升高,阳离子组成与(2)类似,未与围岩矿物产生过多离子交换,为长时间降水淋滤稀释作用下,受大气中CO2的溶解影响。揭示了海岸带主要存在两种淡化历程:第1种为带有阳离子交换的淡化过程,表现在地下水中的Na+逐渐与围岩矿物中Ca2+交换,形成高矿化的Cl-Ca型水;第2种接受大气降水淋滤淡化,物质来源单一,阳离子仍保留原来的配比,阴离子中HCO3-占比增大。
摘要:
文章通过对滇西地区在建大临线、玉磨线,新建研究临沧至清水河线、大理至兰坪线等项目存在的主要工程地质问题进行总结。滇西地区构造复杂、活动断裂发育,滑坡、泥石流、高地温、高地应力、岩溶、放射性、有害气体、顺层等不良地质发育,各断陷盆地普遍分布膨胀岩土及软土(松软土)。文章对滇西地区或类似地质条件下铁路建设起到借鉴或指导作用。 文章通过对滇西地区在建大临线、玉磨线,新建研究临沧至清水河线、大理至兰坪线等项目存在的主要工程地质问题进行总结。滇西地区构造复杂、活动断裂发育,滑坡、泥石流、高地温、高地应力、岩溶、放射性、有害气体、顺层等不良地质发育,各断陷盆地普遍分布膨胀岩土及软土(松软土)。文章对滇西地区或类似地质条件下铁路建设起到借鉴或指导作用。
摘要:
东格高速公路由于地形、经济、规划条件限制,须在小江断裂带内展布,是首条全部线路位于小江断裂带内的高速公路。小江断裂是区域性全新世活动断裂,沿线地质条件非常复杂。小江断裂带的工程地质特征及其对路基、桥梁、隧道等工程类型的不同影响,是东格高速公路工程地质选线的首要控制因素。在收集小江断裂既有研究成果的基础上、采用详细工程地质测绘、钻探、物探、遥感等综合手段后,准确分析和评价了小江断裂带内沿线几个线路比选方案的工程地质条件,初步确定了小江东西支断裂的交接位置,从而确定了合理的线路方案,并总结出全新世活动断裂带内山区高速公路工程几条选线原则:工程敷设方式应以路基、短隧、低桥为主,尽量少采用长隧、高桥等发生震害时不易修复的工程类型;隧道工程应尽量避开断层破碎带中心位置或地表破裂带,尽量短距离穿越断层破碎带,在多个断裂交接位置应尽量避免设置隧道;线路走向应尽量绕避断裂带内成因复杂的混合堆积台地或阶地。 东格高速公路由于地形、经济、规划条件限制,须在小江断裂带内展布,是首条全部线路位于小江断裂带内的高速公路。小江断裂是区域性全新世活动断裂,沿线地质条件非常复杂。小江断裂带的工程地质特征及其对路基、桥梁、隧道等工程类型的不同影响,是东格高速公路工程地质选线的首要控制因素。在收集小江断裂既有研究成果的基础上、采用详细工程地质测绘、钻探、物探、遥感等综合手段后,准确分析和评价了小江断裂带内沿线几个线路比选方案的工程地质条件,初步确定了小江东西支断裂的交接位置,从而确定了合理的线路方案,并总结出全新世活动断裂带内山区高速公路工程几条选线原则:工程敷设方式应以路基、短隧、低桥为主,尽量少采用长隧、高桥等发生震害时不易修复的工程类型;隧道工程应尽量避开断层破碎带中心位置或地表破裂带,尽量短距离穿越断层破碎带,在多个断裂交接位置应尽量避免设置隧道;线路走向应尽量绕避断裂带内成因复杂的混合堆积台地或阶地。
摘要:
水、土的腐蚀性试验研究是岩土工程勘察中一项重要内容,是指通过对当地的水、土进行测定来判断对建筑基础的腐蚀性强弱。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)中指出:混凝土结构处于地下水位以上时,应取土试样作土的腐蚀性试验;处于地下水或地表水中时,取水试样作水的腐蚀性试验;结构部分处于地下水位以上、部分处于地下水位以下时,应分别取土试样和水试样作腐蚀性试验;只有当有足够的经验和资料认为工程场地的水及土对建筑基础的腐蚀性可以忽略不计,则可以不进行水、土腐蚀性试验。为了提高工程勘察质量,避免产生不可挽回的严重后果,本文介绍了水土腐蚀性评价指标包括:pH值、Ca2+、Mg2+、Cl-、CO32-、HCO3-、OH-、游离CO2、侵蚀性CO2、SO42-、NH4+、总矿化度及各指标室内试验操作方法,总结各项指标对建筑基础的腐蚀性作用,影响各项指标数据的因素以及各指标之间的存在关系。 水、土的腐蚀性试验研究是岩土工程勘察中一项重要内容,是指通过对当地的水、土进行测定来判断对建筑基础的腐蚀性强弱。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)中指出:混凝土结构处于地下水位以上时,应取土试样作土的腐蚀性试验;处于地下水或地表水中时,取水试样作水的腐蚀性试验;结构部分处于地下水位以上、部分处于地下水位以下时,应分别取土试样和水试样作腐蚀性试验;只有当有足够的经验和资料认为工程场地的水及土对建筑基础的腐蚀性可以忽略不计,则可以不进行水、土腐蚀性试验。为了提高工程勘察质量,避免产生不可挽回的严重后果,本文介绍了水土腐蚀性评价指标包括:pH值、Ca2+、Mg2+、Cl-、CO32-、HCO3-、OH-、游离CO2、侵蚀性CO2、SO42-、NH4+、总矿化度及各指标室内试验操作方法,总结各项指标对建筑基础的腐蚀性作用,影响各项指标数据的因素以及各指标之间的存在关系。
摘要:
嘎堆水电站利用水位落差756 m,其中压力钢管堵头前有压隧洞最大水头为406 m。首台机组发电后,在运行初期沿线山体发生渗漏现象,放空检查时发现隧洞内普遍出现渗漏,局部衬砌、喷锚及底板发生开裂、抬动破坏。后来在参建各方的共同努力下,查明了引水隧洞沿线的渗漏和破坏特征并针对性的采取措施,有效控制了渗漏量,消除了破坏缺陷,成功的解决了引水隧洞渗漏量过大和运行安全稳定问题。 嘎堆水电站利用水位落差756 m,其中压力钢管堵头前有压隧洞最大水头为406 m。首台机组发电后,在运行初期沿线山体发生渗漏现象,放空检查时发现隧洞内普遍出现渗漏,局部衬砌、喷锚及底板发生开裂、抬动破坏。后来在参建各方的共同努力下,查明了引水隧洞沿线的渗漏和破坏特征并针对性的采取措施,有效控制了渗漏量,消除了破坏缺陷,成功的解决了引水隧洞渗漏量过大和运行安全稳定问题。
摘要:
瓯江是浙江省内第2大河流,瓯江河口区是国内典型的软土分布区,曾经历过3次显著的海侵事件,其中尤以全新世海侵规模为大。但至今尚未开展过针对不同海侵软土的沉积历史及工程特性的系统对比研究。在研究各期海相软土层沉积历史与展布特征的基础上,对各层软土的物理力学性能进行了研究和对比分析,发现:随着地层由老到新,软土力学性能与结构性随之显著降低,土体灵敏度明显增强。物理力学指标的相互关系上,全新世软土的含水量与湿密度、压缩系数和孔隙比等指标间线性关系相对较好,而随着沉积历史的增长,土体指标间的线性关系不再显著,离散性增强。特别地,随着沉积时代的增长,土体的水平向渗透系数显著增长而垂向渗透性逐渐减少,两者之间相差可达10倍。 瓯江是浙江省内第2大河流,瓯江河口区是国内典型的软土分布区,曾经历过3次显著的海侵事件,其中尤以全新世海侵规模为大。但至今尚未开展过针对不同海侵软土的沉积历史及工程特性的系统对比研究。在研究各期海相软土层沉积历史与展布特征的基础上,对各层软土的物理力学性能进行了研究和对比分析,发现:随着地层由老到新,软土力学性能与结构性随之显著降低,土体灵敏度明显增强。物理力学指标的相互关系上,全新世软土的含水量与湿密度、压缩系数和孔隙比等指标间线性关系相对较好,而随着沉积历史的增长,土体指标间的线性关系不再显著,离散性增强。特别地,随着沉积时代的增长,土体的水平向渗透系数显著增长而垂向渗透性逐渐减少,两者之间相差可达10倍。
摘要:
黄土是一种典型的非饱和土,抗剪强度是黄土的一个重要力学性质。为探究压实黄土的非饱和抗剪强度特征,利用GDS非饱和三轴仪对延安L6压实黄土进行了一系列控制不同吸力和围压的固结排水剪切试验(CD试验)。对试验过程中压实黄土试样的饱和度、体积及土样中进出水量的变化情况进行了分析,并探讨了吸力和净围压对压实黄土应力-应变特性的影响规律。通过研究发现:试验黄土剪切过程中应力-应变曲线均为硬化型,应变呈现先剪缩后剪胀的变化趋势。基质吸力和净围压均对压实黄土的变形特性和强度特性有较大影响,同一基质吸力条件下,净围压越大,压实黄土试样强度越高,剪缩体变峰值越大,最终发生的剪胀量越小。净围压一定时,基质吸力越大,强度越大,剪胀也更明显。 黄土是一种典型的非饱和土,抗剪强度是黄土的一个重要力学性质。为探究压实黄土的非饱和抗剪强度特征,利用GDS非饱和三轴仪对延安L6压实黄土进行了一系列控制不同吸力和围压的固结排水剪切试验(CD试验)。对试验过程中压实黄土试样的饱和度、体积及土样中进出水量的变化情况进行了分析,并探讨了吸力和净围压对压实黄土应力-应变特性的影响规律。通过研究发现:试验黄土剪切过程中应力-应变曲线均为硬化型,应变呈现先剪缩后剪胀的变化趋势。基质吸力和净围压均对压实黄土的变形特性和强度特性有较大影响,同一基质吸力条件下,净围压越大,压实黄土试样强度越高,剪缩体变峰值越大,最终发生的剪胀量越小。净围压一定时,基质吸力越大,强度越大,剪胀也更明显。
摘要:
为深入研究工业副产品木质素对黄土的改良加固效果和作用机理,将木质素用于黄土改良加固处理,通过对不同掺量的木质素改良黄土进行扫描电镜试验,对比分析了不同掺量下木质素改良黄土的孔隙细观结构变化,并基于PCAS孔隙图像识别与分析系统,研究了木质素改良黄土细观结构参数随掺量的变化规律,结合无侧限抗压强度试评价分析改良加固效果。结果表明:木质素可以有效填充黄土孔隙,增强颗粒间的胶结作用;木质素掺量对改良黄土内部孔隙细观结构特征有较大影响;在28 d养护龄期条件下,表观孔隙比、平均孔隙面积、孔隙度分维值和平均形状系数随着木质素掺量的增加先迅速减小后缓慢增加,分形维数的变化趋势则完全相反,2%和4%掺量的改良黄土概率熵较低,定向性较好;2%木质素掺量的改良黄土抗压强度最大,掺量过大反而会降低抗压强度。 为深入研究工业副产品木质素对黄土的改良加固效果和作用机理,将木质素用于黄土改良加固处理,通过对不同掺量的木质素改良黄土进行扫描电镜试验,对比分析了不同掺量下木质素改良黄土的孔隙细观结构变化,并基于PCAS孔隙图像识别与分析系统,研究了木质素改良黄土细观结构参数随掺量的变化规律,结合无侧限抗压强度试评价分析改良加固效果。结果表明:木质素可以有效填充黄土孔隙,增强颗粒间的胶结作用;木质素掺量对改良黄土内部孔隙细观结构特征有较大影响;在28 d养护龄期条件下,表观孔隙比、平均孔隙面积、孔隙度分维值和平均形状系数随着木质素掺量的增加先迅速减小后缓慢增加,分形维数的变化趋势则完全相反,2%和4%掺量的改良黄土概率熵较低,定向性较好;2%木质素掺量的改良黄土抗压强度最大,掺量过大反而会降低抗压强度。
摘要:
武都隧道通过破碎带段初支混凝土错台剥落、钢架剪断破坏,如何保证衬砌结构安全是隧道建设者面临的重大而又艰巨的难题。本文通过对武都隧道软岩大变形情况及特征的深入分析,发现断层破碎带影响和地应力情况影响是导致围岩大变形的主要原因。根据不同支护形式现场实施情况结合监控量测数据,提出隧道穿越大变形段的合理支护形式及施工方案,具体包括调整支护参数、减小开挖临空面及初期支护快速封闭成环和采用铣挖机取代爆破开挖等。针对软岩流变特性较强、穿越断层段地层结构紊乱和地应力分布不均的特点,建议隧道二衬施做前初支变形速率应小于2 mm ·d-1,并将所有的施工缝设置为沉降缝。 武都隧道通过破碎带段初支混凝土错台剥落、钢架剪断破坏,如何保证衬砌结构安全是隧道建设者面临的重大而又艰巨的难题。本文通过对武都隧道软岩大变形情况及特征的深入分析,发现断层破碎带影响和地应力情况影响是导致围岩大变形的主要原因。根据不同支护形式现场实施情况结合监控量测数据,提出隧道穿越大变形段的合理支护形式及施工方案,具体包括调整支护参数、减小开挖临空面及初期支护快速封闭成环和采用铣挖机取代爆破开挖等。针对软岩流变特性较强、穿越断层段地层结构紊乱和地应力分布不均的特点,建议隧道二衬施做前初支变形速率应小于2 mm ·d-1,并将所有的施工缝设置为沉降缝。