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2017年8月8日四川省九寨沟发生7.0级地震,是继2008年汶川大地震和2013年芦山地震之后,四川省发生的又一次7.0级以上的强震。为了给现场救援和震后地质灾害防治提供科学依据,本文作者第一时间赶赴现场,并基于震前和震后高精度遥感影像,完成了震区地质灾害解译和复核工作,共解译地质灾害1883处,主要以中小型浅层滑坡和崩塌为主。基于解译结果,对同震灾害的空间分布规律和控制因素(距断层距离、地面峰值加速度PGA、高程、坡度和坡向等)进行了分析,研究表明地质灾害主要沿北西-南东向呈带状分布,且沿公路、沟谷较为发育,在野外推测发震断层2km范围内高度集中,呈现明显的断层效应,但与塔藏断层之间的空间相关性相对较弱。在上述分析的基础上,采用逻辑回归模型,利用地震、地形和地质3大因素(8个因子)对地质灾害易发性进行了快速评价和分区,经统计校验证明该模型的准确率达0.851,模型精度较高。 2017年8月8日四川省九寨沟发生7.0级地震,是继2008年汶川大地震和2013年芦山地震之后,四川省发生的又一次7.0级以上的强震。为了给现场救援和震后地质灾害防治提供科学依据,本文作者第一时间赶赴现场,并基于震前和震后高精度遥感影像,完成了震区地质灾害解译和复核工作,共解译地质灾害1883处,主要以中小型浅层滑坡和崩塌为主。基于解译结果,对同震灾害的空间分布规律和控制因素(距断层距离、地面峰值加速度PGA、高程、坡度和坡向等)进行了分析,研究表明地质灾害主要沿北西-南东向呈带状分布,且沿公路、沟谷较为发育,在野外推测发震断层2km范围内高度集中,呈现明显的断层效应,但与塔藏断层之间的空间相关性相对较弱。在上述分析的基础上,采用逻辑回归模型,利用地震、地形和地质3大因素(8个因子)对地质灾害易发性进行了快速评价和分区,经统计校验证明该模型的准确率达0.851,模型精度较高。
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近10年来,在山区,尤其是西部山区的工程建设和灾害防治实践中,我们发现越来越多的以“倾倒”为特征的岩质边坡变形破坏和稳定性问题,其出现的频度和造成的危害大有比肩“滑动”破坏这一边坡失稳的传统主题,成为困扰地质工程师和岩石力学工作者的又一难题。这类问题之所以难,是因为建立在以“滑动”为基础的传统边坡稳定性分析方法不再适用这类边坡。本文在大量工程实例的基础上,分析了边坡倾倒变形和破坏的基本特征,从“倾倒”变形破坏的地质过程和变形稳定性分析的基本理念出发,建立了描述倾倒边坡不同变形程度的工程地质模型,这个模型将倾倒边坡分为倾倒-坠覆、倾倒-错动、倾倒-张裂、倾倒-松弛4个区,分别对应不同的变形程度和稳定性状况,提出了各个区的具体特征和定性指标与量化指标相结合的描述指标体系,从而将倾倒的地质显现、力学机理和变形稳定性有机统一,实现了对倾倒边坡稳定性的工程地质评价。与传统的“滑动”问题不同的是,本文没有强调对这类问题采用强度稳定性的评价思路,而建议采用变形稳定性评价的理念,这似乎更适合倾倒变形这类问题的分析和评价。 近10年来,在山区,尤其是西部山区的工程建设和灾害防治实践中,我们发现越来越多的以“倾倒”为特征的岩质边坡变形破坏和稳定性问题,其出现的频度和造成的危害大有比肩“滑动”破坏这一边坡失稳的传统主题,成为困扰地质工程师和岩石力学工作者的又一难题。这类问题之所以难,是因为建立在以“滑动”为基础的传统边坡稳定性分析方法不再适用这类边坡。本文在大量工程实例的基础上,分析了边坡倾倒变形和破坏的基本特征,从“倾倒”变形破坏的地质过程和变形稳定性分析的基本理念出发,建立了描述倾倒边坡不同变形程度的工程地质模型,这个模型将倾倒边坡分为倾倒-坠覆、倾倒-错动、倾倒-张裂、倾倒-松弛4个区,分别对应不同的变形程度和稳定性状况,提出了各个区的具体特征和定性指标与量化指标相结合的描述指标体系,从而将倾倒的地质显现、力学机理和变形稳定性有机统一,实现了对倾倒边坡稳定性的工程地质评价。与传统的“滑动”问题不同的是,本文没有强调对这类问题采用强度稳定性的评价思路,而建议采用变形稳定性评价的理念,这似乎更适合倾倒变形这类问题的分析和评价。
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黑方台位于我国甘肃省永靖县,该区由于长期灌溉导致地下水位上升,诱发了大量的黄土滑坡,其中最典型的一类滑坡为渐进后退式黄土滑坡。通过对比代表性滑坡多期Google影像,并结合现场调查分析了近年来新发生的滑坡,发现该类黄土滑坡具有典型的渐进后退式演化过程。现场调查和对典型滑坡剖面黄土含水率的实测发现,黄土层底部受地下水的长期浸泡软化所形成的软基效应是使黄土滑坡不断发生的主要原因,而滑坡发生后留下的弧形凹槽往往成为地下水局部集中汇聚和排泄点,滑源区被滑坡残留体覆盖导致地下水位局部雍高上涨,将导致同一滑坡发生多次渐进后退式破坏。 黑方台位于我国甘肃省永靖县,该区由于长期灌溉导致地下水位上升,诱发了大量的黄土滑坡,其中最典型的一类滑坡为渐进后退式黄土滑坡。通过对比代表性滑坡多期Google影像,并结合现场调查分析了近年来新发生的滑坡,发现该类黄土滑坡具有典型的渐进后退式演化过程。现场调查和对典型滑坡剖面黄土含水率的实测发现,黄土层底部受地下水的长期浸泡软化所形成的软基效应是使黄土滑坡不断发生的主要原因,而滑坡发生后留下的弧形凹槽往往成为地下水局部集中汇聚和排泄点,滑源区被滑坡残留体覆盖导致地下水位局部雍高上涨,将导致同一滑坡发生多次渐进后退式破坏。
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大型、专业的无人机遥感已开始广泛应用于大面积地质灾害调查中,本文则以近年来在三峡库区进行地质灾害应急调查的多次成功实践为基础,系统总结并建立了一套采用更加简单灵活的小型无人机遥感系统开展单体地质灾害应急调查的方法,主要包括:基于地质灾害应急调查特点定制了更具针对性和适用性的多旋翼小型无人机系统;制定了室内准备、现场作业、快速处理面处理等在内的具体实施流程;提出了像控点布设及测量、航线规划、飞行拍摄过程控制及成果处理等关键技术方法。实践表明,应用以上方法开展基于小型无人机遥感的单体地质灾害应急调查,不仅可以大大降低现场工作时间、强度以及风险,而且可以获得高精度遥感成果及信息,从而真正满足地质灾害应急调查既“快”且“高效”的客观需求。 大型、专业的无人机遥感已开始广泛应用于大面积地质灾害调查中,本文则以近年来在三峡库区进行地质灾害应急调查的多次成功实践为基础,系统总结并建立了一套采用更加简单灵活的小型无人机遥感系统开展单体地质灾害应急调查的方法,主要包括:基于地质灾害应急调查特点定制了更具针对性和适用性的多旋翼小型无人机系统;制定了室内准备、现场作业、快速处理面处理等在内的具体实施流程;提出了像控点布设及测量、航线规划、飞行拍摄过程控制及成果处理等关键技术方法。实践表明,应用以上方法开展基于小型无人机遥感的单体地质灾害应急调查,不仅可以大大降低现场工作时间、强度以及风险,而且可以获得高精度遥感成果及信息,从而真正满足地质灾害应急调查既“快”且“高效”的客观需求。
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黄土较松散,内部大孔隙和垂直节理发育,因其特殊的结构为雨水的快速入渗提供了通道。降雨型黄土浅层滑坡已造成了大量的经济损失与人员伤亡。为了有效减轻降雨诱发黄土滑坡对社会和经济的影响,开展降雨型滑坡室内实验研究,具有重大的现实意义。本文旨在研究不同降雨形式和不同坡体结构对黄土斜坡变形破坏过程影响,设计并进行了3组室内物理模型实验,分别为持续强降雨斜坡实验、持续强降雨斜坡(带垂直节理)实验和间歇性强降雨斜坡实验,且每组斜坡内埋设体积含水率传感器、基质吸力传感器和孔隙水压力传感器3种传感器记录其内部变化。通过对每一个黄土斜坡体内传感器的读数变化及实验现象进行分析,同时对不同实验条件下实验过程及结果进行对比,进而得出降雨条件下浅表层黄土滑坡的变形破坏规律,总结出该类滑坡的破坏模式及其诱发机理。实验前期,随着体积含水率不断增大,基质吸力逐渐减小至基本稳定,土体强度随之减小,实验后期上部土体饱和,斜坡产生的变形和土体排水不畅产生了超孔隙水压力,有效应力随之减小,土体强度减小至最小,导致滑坡产生。同时,坡体结构对斜坡稳定性的影响大于降雨形式的影响。 黄土较松散,内部大孔隙和垂直节理发育,因其特殊的结构为雨水的快速入渗提供了通道。降雨型黄土浅层滑坡已造成了大量的经济损失与人员伤亡。为了有效减轻降雨诱发黄土滑坡对社会和经济的影响,开展降雨型滑坡室内实验研究,具有重大的现实意义。本文旨在研究不同降雨形式和不同坡体结构对黄土斜坡变形破坏过程影响,设计并进行了3组室内物理模型实验,分别为持续强降雨斜坡实验、持续强降雨斜坡(带垂直节理)实验和间歇性强降雨斜坡实验,且每组斜坡内埋设体积含水率传感器、基质吸力传感器和孔隙水压力传感器3种传感器记录其内部变化。通过对每一个黄土斜坡体内传感器的读数变化及实验现象进行分析,同时对不同实验条件下实验过程及结果进行对比,进而得出降雨条件下浅表层黄土滑坡的变形破坏规律,总结出该类滑坡的破坏模式及其诱发机理。实验前期,随着体积含水率不断增大,基质吸力逐渐减小至基本稳定,土体强度随之减小,实验后期上部土体饱和,斜坡产生的变形和土体排水不畅产生了超孔隙水压力,有效应力随之减小,土体强度减小至最小,导致滑坡产生。同时,坡体结构对斜坡稳定性的影响大于降雨形式的影响。
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摘要(3428)
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本文提出了“大地感知系统”与“大地感知工程”的概念,并从地质体的特点,论述了大地感知系统的基本组成、感知要求及其相关技术,重点介绍了分布式光纤感测技术体系,总结了相关技术的感测原理和优缺点。最后,阐述了大地感知工程的内涵、需要解决的课题、相关安装和布设工艺等。论文对于大地感知系统的构建、地质工程监测和地质灾害防治具有指导意义。 本文提出了“大地感知系统”与“大地感知工程”的概念,并从地质体的特点,论述了大地感知系统的基本组成、感知要求及其相关技术,重点介绍了分布式光纤感测技术体系,总结了相关技术的感测原理和优缺点。最后,阐述了大地感知工程的内涵、需要解决的课题、相关安装和布设工艺等。论文对于大地感知系统的构建、地质工程监测和地质灾害防治具有指导意义。
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滑坡运动过程模拟避免了试验尺度与监测手段的限制,可以详细观察破坏过程,是定量评估滑坡灾变风险的重要研究手段。开展滑坡运动过程模拟的首要工作是建立滑坡模型。颗粒流程序(PFC) 虽然是滑坡运动过程模拟应用最广泛的程序之一,但在建立滑坡模型的前处理方面较弱,使得其在滑坡运动过程模拟中的推广应用受到限制。对此,本文指出了Ball-Ball和Ball-Wall两种建模方法的适用性、优缺点及滑体滑床边界确定方法,并以2014年地震触发的红石岩滑坡为例,以Brick填充法为基础,从获取地形数据、确定滑体和滑床区域、建立滑体和滑床几何模型、生成颗粒模型4个步骤出发,提出了基于数字等高线地形图建立PFC二、三维复杂滑坡模型的前处理方法,弥补了PFC软件前处理的不足,从而为今后基于PFC的滑坡运动过程模拟提供有益的帮助。 滑坡运动过程模拟避免了试验尺度与监测手段的限制,可以详细观察破坏过程,是定量评估滑坡灾变风险的重要研究手段。开展滑坡运动过程模拟的首要工作是建立滑坡模型。颗粒流程序(PFC) 虽然是滑坡运动过程模拟应用最广泛的程序之一,但在建立滑坡模型的前处理方面较弱,使得其在滑坡运动过程模拟中的推广应用受到限制。对此,本文指出了Ball-Ball和Ball-Wall两种建模方法的适用性、优缺点及滑体滑床边界确定方法,并以2014年地震触发的红石岩滑坡为例,以Brick填充法为基础,从获取地形数据、确定滑体和滑床区域、建立滑体和滑床几何模型、生成颗粒模型4个步骤出发,提出了基于数字等高线地形图建立PFC二、三维复杂滑坡模型的前处理方法,弥补了PFC软件前处理的不足,从而为今后基于PFC的滑坡运动过程模拟提供有益的帮助。
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本文针对九寨沟7.0级地震的发震构造及震源破裂的构造动力学问题,从地质调查、测试与震源构造动力学理论分析相结合的角度阐明:此次地震发生在处于高法向应力左旋剪切受力状态的岷山隆起带北端与西秦岭地槽褶皱带之南缘文县-玛沁断裂相交汇部位;沿"九寨天堂"-震中-五花海以及上四寨村-中查-比芒一线发育的两条具有构造破裂特征的NW向地裂缝带,是"隐伏状"地震断裂错动造成的地表同震破裂,前者是本次地震的控震构造,后者是NW向断层的次级同震复活及扩展;此次地震的震源断层错动过程受NW331°走向的陡倾角(∠87°)断层节面控制的走滑型剪切破裂,断裂两端的剪切破裂表现出持续扩展趋势;震源构造动力学过程实质上是地壳深部沿NW方向左旋剪断"凸出体";地震断裂带两端破裂扩展的持续发展,将导致地壳"凸出体"逐步剪断贯通。 本文针对九寨沟7.0级地震的发震构造及震源破裂的构造动力学问题,从地质调查、测试与震源构造动力学理论分析相结合的角度阐明:此次地震发生在处于高法向应力左旋剪切受力状态的岷山隆起带北端与西秦岭地槽褶皱带之南缘文县-玛沁断裂相交汇部位;沿"九寨天堂"-震中-五花海以及上四寨村-中查-比芒一线发育的两条具有构造破裂特征的NW向地裂缝带,是"隐伏状"地震断裂错动造成的地表同震破裂,前者是本次地震的控震构造,后者是NW向断层的次级同震复活及扩展;此次地震的震源断层错动过程受NW331°走向的陡倾角(∠87°)断层节面控制的走滑型剪切破裂,断裂两端的剪切破裂表现出持续扩展趋势;震源构造动力学过程实质上是地壳深部沿NW方向左旋剪断"凸出体";地震断裂带两端破裂扩展的持续发展,将导致地壳"凸出体"逐步剪断贯通。
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FLAC3D平台下前处理阶段复杂地质体三维数值计算模型的建立一直是岩土工程数值模拟工作者面临的难题,而三维激光扫描技术在获取复杂物体的精细空间数据的方面具有独特的优势。因此,本文提出以逆向工程为过渡平台实现复杂三维地质体FLAC3D数值模型的构建。利用三维激光扫描技术精细几何数据的获取功能,对复杂三维地质体空间形状几何信息进行提取;利用Geomagic Studio良好的点云数据处理及曲面建模功能,准确地重构了复杂地质体的CAD曲面模型;利用Hypermesh强大的几何处理能力及网格划分能力,将复杂地质体的CAD曲面模型进行实体化和网格化;最后由FLAC3D软件内嵌的Fish语言编制的文件转换为FLAC3D能够识别的文件格式,从而实现了该软件前处理过程中复杂三维地质模型的高效、精准的建立。结合工程实例,对该方法的可行性与仿真效果进行了检验。结果表明该方法具有方便、快捷、合理且实用性强的优点。 FLAC3D平台下前处理阶段复杂地质体三维数值计算模型的建立一直是岩土工程数值模拟工作者面临的难题,而三维激光扫描技术在获取复杂物体的精细空间数据的方面具有独特的优势。因此,本文提出以逆向工程为过渡平台实现复杂三维地质体FLAC3D数值模型的构建。利用三维激光扫描技术精细几何数据的获取功能,对复杂三维地质体空间形状几何信息进行提取;利用Geomagic Studio良好的点云数据处理及曲面建模功能,准确地重构了复杂地质体的CAD曲面模型;利用Hypermesh强大的几何处理能力及网格划分能力,将复杂地质体的CAD曲面模型进行实体化和网格化;最后由FLAC3D软件内嵌的Fish语言编制的文件转换为FLAC3D能够识别的文件格式,从而实现了该软件前处理过程中复杂三维地质模型的高效、精准的建立。结合工程实例,对该方法的可行性与仿真效果进行了检验。结果表明该方法具有方便、快捷、合理且实用性强的优点。
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采用基于PFC2D接触黏结模型的离散元数值模型,探讨含石量变化对土石混合体剪切特性的影响。利用室内大型直剪试验对表征土石混合体细观力学性质的模型参数进行标定,模拟分析了4种不同含石量土石混合体在4种不同围压作用下的剪切特性。试验结果表明:相同法向应力作用下,含石量越高,峰值剪应力越大,达到峰值剪应力时的剪应变越大,软化后强度越高,剪胀特性越强,剪切"跳跃"现象越明显。土石混合体摩擦角随含石量增高而增大;黏聚力随含石量增高而减小,含石量超过50%后基本不变。相同含石量的土石混合体,法向应力越高,峰值剪应力越大,应变软化特性越强。土石混合体剪切过程中以克服摩擦能和应变能为主,动能变化几乎为零。 采用基于PFC2D接触黏结模型的离散元数值模型,探讨含石量变化对土石混合体剪切特性的影响。利用室内大型直剪试验对表征土石混合体细观力学性质的模型参数进行标定,模拟分析了4种不同含石量土石混合体在4种不同围压作用下的剪切特性。试验结果表明:相同法向应力作用下,含石量越高,峰值剪应力越大,达到峰值剪应力时的剪应变越大,软化后强度越高,剪胀特性越强,剪切"跳跃"现象越明显。土石混合体摩擦角随含石量增高而增大;黏聚力随含石量增高而减小,含石量超过50%后基本不变。相同含石量的土石混合体,法向应力越高,峰值剪应力越大,应变软化特性越强。土石混合体剪切过程中以克服摩擦能和应变能为主,动能变化几乎为零。
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收集了三峡库区自2003年6月蓄水至2015年6月发生过显著变形或失稳的463处涉水老滑坡相关资料。以典型老滑坡为例分析了其不同形成模式及滑面形态,提出三峡库区老滑坡存在4类典型滑面形态,分别为弧形、靠椅形、折线形和直线形。通过统计分析不同滑面形态老滑坡对库水位升降的变形响应时间规律及涉水程度规律,可得以下结论:(1)弧形与直线形滑面滑坡以中部与前部涉水时产生变形为主,这两类滑坡受动水压力效应影响较大,主要在库水位下降阶段发生变形,尤其是首次蓄水至历史最高水位后的下降期;(2)由于对库水位下降的响应滞后性,部分直线形滑面滑坡在库水位下降后低水位运行期发生变形;(3)靠椅形滑面滑坡主要为前部涉水时产生变形,折线形滑面滑坡中后部涉水比例较其他3类滑坡高,这两类滑坡受库水浮托减重效应影响较大,变形集中在首次135m和175m蓄水的水位上升阶段。研究成果对三峡库区涉水老滑坡防治具有一定参考和借鉴意义。 收集了三峡库区自2003年6月蓄水至2015年6月发生过显著变形或失稳的463处涉水老滑坡相关资料。以典型老滑坡为例分析了其不同形成模式及滑面形态,提出三峡库区老滑坡存在4类典型滑面形态,分别为弧形、靠椅形、折线形和直线形。通过统计分析不同滑面形态老滑坡对库水位升降的变形响应时间规律及涉水程度规律,可得以下结论:(1)弧形与直线形滑面滑坡以中部与前部涉水时产生变形为主,这两类滑坡受动水压力效应影响较大,主要在库水位下降阶段发生变形,尤其是首次蓄水至历史最高水位后的下降期;(2)由于对库水位下降的响应滞后性,部分直线形滑面滑坡在库水位下降后低水位运行期发生变形;(3)靠椅形滑面滑坡主要为前部涉水时产生变形,折线形滑面滑坡中后部涉水比例较其他3类滑坡高,这两类滑坡受库水浮托减重效应影响较大,变形集中在首次135m和175m蓄水的水位上升阶段。研究成果对三峡库区涉水老滑坡防治具有一定参考和借鉴意义。
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本文选择东南沿海地区具有典型降雨型滑坡的淳安县作为研究区,在完成全县地质灾害详细调查的基础上,选取高程、坡度、坡向、曲率、工程地质岩组、距断层距离、距道路距离、土地利用和植被等9个滑坡影响因子,利用GIS技术与确定性系数分析方法,对这9个影响因子开展敏感性分析。研究结果表明:(1) 寒武、震旦、石炭和白垩系是滑坡易发地层,侵入岩组、紫红色砂岩、碳酸盐岩夹碎屑岩、碳酸盐岩为主的岩组是滑坡高敏感性岩组;滑坡受断层影响总体上随着距离断层由近及远逐渐降低;(2) 坡度范围10°~35°是滑坡的易发坡度,30°~35°滑坡数量达到峰值;SE和S等朝南坡向是滑坡最易发坡向;高程范围为100~200m是滑坡最易发区间;凹坡最易发生滑坡,而凸坡则滑坡敏感性最差;非林地、茶叶、竹林和经济林等是滑坡高敏感植被类型;(3) 住宅用地、耕地、园地等与人类活动密切相关的用地类型是滑坡易发地类;距道路距离因子对滑坡敏感性低,相关性不明显。上述各滑坡影响因子最利于滑坡发生的数值区间确定,将为研究区进一步开展降雨型滑坡区域易发性评价及预测奠定基础。 本文选择东南沿海地区具有典型降雨型滑坡的淳安县作为研究区,在完成全县地质灾害详细调查的基础上,选取高程、坡度、坡向、曲率、工程地质岩组、距断层距离、距道路距离、土地利用和植被等9个滑坡影响因子,利用GIS技术与确定性系数分析方法,对这9个影响因子开展敏感性分析。研究结果表明:(1) 寒武、震旦、石炭和白垩系是滑坡易发地层,侵入岩组、紫红色砂岩、碳酸盐岩夹碎屑岩、碳酸盐岩为主的岩组是滑坡高敏感性岩组;滑坡受断层影响总体上随着距离断层由近及远逐渐降低;(2) 坡度范围10°~35°是滑坡的易发坡度,30°~35°滑坡数量达到峰值;SE和S等朝南坡向是滑坡最易发坡向;高程范围为100~200m是滑坡最易发区间;凹坡最易发生滑坡,而凸坡则滑坡敏感性最差;非林地、茶叶、竹林和经济林等是滑坡高敏感植被类型;(3) 住宅用地、耕地、园地等与人类活动密切相关的用地类型是滑坡易发地类;距道路距离因子对滑坡敏感性低,相关性不明显。上述各滑坡影响因子最利于滑坡发生的数值区间确定,将为研究区进一步开展降雨型滑坡区域易发性评价及预测奠定基础。
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黄土由于湿陷性、大孔隙、水敏性等特点,导致黄土地区的地质灾害广布,并且各灾种之间表现出明显的链生效应,使得黄土地区地质灾害的成因机理及防治研究愈发复杂。本文通过分析整理黄土地区典型灾害及灾害链事件,归纳了黄土地区灾害的发育现状,详细描述了两条典型的黄土地质灾害链式结构,并以天水大沟滑坡-泥石流灾害为例,阐述了黄土灾害链链生过程中的放大效应。根据黄土灾害研究现状,凝练了黄土灾害链研究中的3个关键问题,针对性地提出各自的研究思路,并指出今后需更加注重黄土灾害链的风险评价及断链措施方面的研究。本文针对黄土地区灾害链研究中若干问题的初步思考,旨在为后续的灾害链研究提供科学建议。 黄土由于湿陷性、大孔隙、水敏性等特点,导致黄土地区的地质灾害广布,并且各灾种之间表现出明显的链生效应,使得黄土地区地质灾害的成因机理及防治研究愈发复杂。本文通过分析整理黄土地区典型灾害及灾害链事件,归纳了黄土地区灾害的发育现状,详细描述了两条典型的黄土地质灾害链式结构,并以天水大沟滑坡-泥石流灾害为例,阐述了黄土灾害链链生过程中的放大效应。根据黄土灾害研究现状,凝练了黄土灾害链研究中的3个关键问题,针对性地提出各自的研究思路,并指出今后需更加注重黄土灾害链的风险评价及断链措施方面的研究。本文针对黄土地区灾害链研究中若干问题的初步思考,旨在为后续的灾害链研究提供科学建议。
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季节性的干湿交替循环作用可使边坡岩土体强度劣化,影响边坡安全性及耐久性。通过室内干湿循环模拟试验,探讨了干湿循环作用下花岗岩残积土抗剪强度随含水率、干湿循环次数的变化规律。试验结果表明:干湿循环下花岗岩残积土黏聚力前期衰减趋势明显,后期衰减趋势减缓,并逐渐趋于稳定;而花岗岩残积土内摩擦角在干湿循环下未呈现明显的变化规律,大小变化不定。在此基础上,采用S型曲线函数对花岗岩残积土强度衰减曲线进行拟合,拟合结果说明S型曲线函数能够较好地体现花岗岩残积土黏聚力随循环次数的衰减规律。研究成果对进一步揭示干湿循环下闽东南地区花岗岩残积土强度劣化机理具有重要的参考价值。 季节性的干湿交替循环作用可使边坡岩土体强度劣化,影响边坡安全性及耐久性。通过室内干湿循环模拟试验,探讨了干湿循环作用下花岗岩残积土抗剪强度随含水率、干湿循环次数的变化规律。试验结果表明:干湿循环下花岗岩残积土黏聚力前期衰减趋势明显,后期衰减趋势减缓,并逐渐趋于稳定;而花岗岩残积土内摩擦角在干湿循环下未呈现明显的变化规律,大小变化不定。在此基础上,采用S型曲线函数对花岗岩残积土强度衰减曲线进行拟合,拟合结果说明S型曲线函数能够较好地体现花岗岩残积土黏聚力随循环次数的衰减规律。研究成果对进一步揭示干湿循环下闽东南地区花岗岩残积土强度劣化机理具有重要的参考价值。
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在近十年,工程地质学科紧密结合国家战略需求和工程建设的科学技术难题,为国家超级工程建设提供了技术支撑,而且通过理论创新和技术研究,极大减少了因地质灾害而死亡的人数,取得了一大批代表性的理论成果,可以用三句话总结十年来工程地质学科的发展:“奠基超级工程、保障民生福祉、推动学科发展”。但是应当注意到,我国工程地质学的发展还远远不能适应国民经济发展和人民安居乐业的要求,打破学科壁垒,吸收相邻学科特别是现代地球系统科学以及技术科学的最新成果,加强工程地质人才建设,推动学科发展仍然任重而道远。 在近十年,工程地质学科紧密结合国家战略需求和工程建设的科学技术难题,为国家超级工程建设提供了技术支撑,而且通过理论创新和技术研究,极大减少了因地质灾害而死亡的人数,取得了一大批代表性的理论成果,可以用三句话总结十年来工程地质学科的发展:“奠基超级工程、保障民生福祉、推动学科发展”。但是应当注意到,我国工程地质学的发展还远远不能适应国民经济发展和人民安居乐业的要求,打破学科壁垒,吸收相邻学科特别是现代地球系统科学以及技术科学的最新成果,加强工程地质人才建设,推动学科发展仍然任重而道远。
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沟道型滑坡-碎屑流具有隐蔽性强、危险性高、力学机理复杂的特点,研究其运动距离预测模型具有重要的理论意义和实践意义。本文基于遥感GIS技术,结合野外调查,获取了汶川地震触发的38个沟道型滑坡-碎屑流的基础数据。通过相关性分析确定沟道型滑坡-碎屑流最大水平运动距离L的影响因素从大到小依次是滑坡体积V、最大垂直运动距离H、滑源区高差Hs、沟道段坡度β。采用逐步回归方法建立了滑坡-碎屑流最大水平运动距离L的最优多元回归模型,检验结果表明模型具有较高精度。将最优多元回归模型与国际上应用较多的滑坡运动距离和泥石流运动距离预测模型进行对比,表明考虑滑坡体积、地形落差和沟道段坡度的运动距离预测指标体系,具有最高的拟合优度和较好的物理含义,可为沟谷山区滑坡-碎屑流危险性评价提供参考依据。 沟道型滑坡-碎屑流具有隐蔽性强、危险性高、力学机理复杂的特点,研究其运动距离预测模型具有重要的理论意义和实践意义。本文基于遥感GIS技术,结合野外调查,获取了汶川地震触发的38个沟道型滑坡-碎屑流的基础数据。通过相关性分析确定沟道型滑坡-碎屑流最大水平运动距离L的影响因素从大到小依次是滑坡体积V、最大垂直运动距离H、滑源区高差Hs、沟道段坡度β。采用逐步回归方法建立了滑坡-碎屑流最大水平运动距离L的最优多元回归模型,检验结果表明模型具有较高精度。将最优多元回归模型与国际上应用较多的滑坡运动距离和泥石流运动距离预测模型进行对比,表明考虑滑坡体积、地形落差和沟道段坡度的运动距离预测指标体系,具有最高的拟合优度和较好的物理含义,可为沟谷山区滑坡-碎屑流危险性评价提供参考依据。
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我国多山,崩塌灾害频繁发生,相应的风险评价也得到了越来越多的关注。由于崩塌发生和运移过程的高度不确定性以及历史数据的不完备,往往很难进行相应的定量风险评价。四川罗家青杠岭的崩塌现场非常典型,而且现场资料较全、历史数据较多并且明确,是开展崩塌风险定量研究的很好实例。通过现场工程地质调查、测绘和统计分析,确定了历史崩塌的物源区、堆积区、最大运移距离、年发生概率以及坡体上的4块典型危岩体A-D。基于历史崩塌堆积区的块石统计特征以及物源区危岩体失稳启动位置的不确定性,利用二维Rockfall模拟软件对所在坡面的恢复系数及摩擦系数进行了反演。在此基础上,对危岩体A-D失稳后的运动特征进行了随机性数值模拟和统计分析,从而确定了崩塌的到达概率。基于崩塌发生概率、到达概率、承灾体时空分布概率和易损性的乘积,作者对罗家青杠岭崩塌进行了定量风险评价。评价结果表明,危岩体A和D的风险值处于不可接受的风险区间,块石B和C的风险值处于警告的风险区间,严重威胁着坡脚附近居民的生命财产安全,有必要采取相应的防灾减灾措施。 我国多山,崩塌灾害频繁发生,相应的风险评价也得到了越来越多的关注。由于崩塌发生和运移过程的高度不确定性以及历史数据的不完备,往往很难进行相应的定量风险评价。四川罗家青杠岭的崩塌现场非常典型,而且现场资料较全、历史数据较多并且明确,是开展崩塌风险定量研究的很好实例。通过现场工程地质调查、测绘和统计分析,确定了历史崩塌的物源区、堆积区、最大运移距离、年发生概率以及坡体上的4块典型危岩体A-D。基于历史崩塌堆积区的块石统计特征以及物源区危岩体失稳启动位置的不确定性,利用二维Rockfall模拟软件对所在坡面的恢复系数及摩擦系数进行了反演。在此基础上,对危岩体A-D失稳后的运动特征进行了随机性数值模拟和统计分析,从而确定了崩塌的到达概率。基于崩塌发生概率、到达概率、承灾体时空分布概率和易损性的乘积,作者对罗家青杠岭崩塌进行了定量风险评价。评价结果表明,危岩体A和D的风险值处于不可接受的风险区间,块石B和C的风险值处于警告的风险区间,严重威胁着坡脚附近居民的生命财产安全,有必要采取相应的防灾减灾措施。
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为了研究椰丝纤维和双聚高分子材料加固粉砂土的效果和机制,本文采用正交试验方法,通过掺加双聚高分子材料和椰丝纤维,针对影响加筋固化土的力学性能和渗透性的因素(椰丝纤维掺量、椰丝纤维长度和双聚材料掺量),进行无侧限抗压强度试验和渗透试验等分析研究。研究结果表明:在粉砂土中添加双聚材料固化剂和椰丝纤维,提高了土体的无侧限抗压强度和降低了土体的渗透性。椰丝纤维含量和双聚材料掺量对试样的无侧限抗压强度影响非常显著,椰丝纤维长度对试样无侧限抗压强度的影响显著。椰丝纤维含量和双聚材料掺量对试样渗透系数的影响显著,椰丝纤维长度对渗透系数的影响不显著。当纤维掺量为0.9%,双聚材料掺量为0.375%时,试样的无侧限抗压强度最大。纤维掺量为0.9%,双聚材料掺量为0.325%时,试样的渗透系数最小。 为了研究椰丝纤维和双聚高分子材料加固粉砂土的效果和机制,本文采用正交试验方法,通过掺加双聚高分子材料和椰丝纤维,针对影响加筋固化土的力学性能和渗透性的因素(椰丝纤维掺量、椰丝纤维长度和双聚材料掺量),进行无侧限抗压强度试验和渗透试验等分析研究。研究结果表明:在粉砂土中添加双聚材料固化剂和椰丝纤维,提高了土体的无侧限抗压强度和降低了土体的渗透性。椰丝纤维含量和双聚材料掺量对试样的无侧限抗压强度影响非常显著,椰丝纤维长度对试样无侧限抗压强度的影响显著。椰丝纤维含量和双聚材料掺量对试样渗透系数的影响显著,椰丝纤维长度对渗透系数的影响不显著。当纤维掺量为0.9%,双聚材料掺量为0.375%时,试样的无侧限抗压强度最大。纤维掺量为0.9%,双聚材料掺量为0.325%时,试样的渗透系数最小。
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抗滑桩加固是滑坡治理的常用方法。本文采用强度折减有限元法分析了影响抗滑桩加固边坡稳定性的若干因素,计算了边坡抗滑桩在坡顶分级堆载过程中的桩身弯矩、剪力、位移和边坡安全系数,揭示了桩位、桩长等因素对抗滑桩加固边坡稳定状态的影响规律,获得了最优桩位及临界桩长等抗滑桩优化设计要素,为排桩的优化设计提供参考依据。并对抗滑桩在坡顶分级堆载下的桩身受力、变形特性及规律进行了分析。发现桩头水平位移在坡顶分级堆载下以指数函数形式发展,并建立了变形预测数学模型,为桩身变形控制提供了参考依据。 抗滑桩加固是滑坡治理的常用方法。本文采用强度折减有限元法分析了影响抗滑桩加固边坡稳定性的若干因素,计算了边坡抗滑桩在坡顶分级堆载过程中的桩身弯矩、剪力、位移和边坡安全系数,揭示了桩位、桩长等因素对抗滑桩加固边坡稳定状态的影响规律,获得了最优桩位及临界桩长等抗滑桩优化设计要素,为排桩的优化设计提供参考依据。并对抗滑桩在坡顶分级堆载下的桩身受力、变形特性及规律进行了分析。发现桩头水平位移在坡顶分级堆载下以指数函数形式发展,并建立了变形预测数学模型,为桩身变形控制提供了参考依据。
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为进一步探讨寒旱环境植物护坡力学效应,本项研究在自建试验区选取了适宜于当地气候条件下生长的乡土草本和灌木植物共5种作为供试种,并分别对其进行了单根拉伸试验,较为系统地分析了5种草本和灌木植物根系的强度特征。试验结果表明: 5种草本和灌木植物其单根抗拉力分别随根径增大而增大,两者之间呈幂函数关系;同时,其单根抗拉强度表现出随根径的增加呈减小的规律,且两者间具有幂函数关系;草本植物垂穗披碱草单根抗拉强度大于细茎冰草,而灌木单根抗拉强度由大至小依次为柠条锦鸡儿、霸王、白刺。此外,对比分析生长期为1a和2a的3种灌木单根拉伸试验的应力-应变关系曲线得出,灌木植物单根在拉伸试验阶段初期,应力-应变之间呈线性关系,表现出弹性材料特性;至试验的中期和后期阶段时应力-应变之间呈非线性关系,表现出弹塑性材料特性;进一步研究表明灌木单根的最大伸长率随着生长期的增加呈下降趋势。该研究成果在防治研究区浅层滑坡、水土流失等地质灾害,以及保护区域生态地质环境等方面具有重要理论研究价值和实际指导意义。 为进一步探讨寒旱环境植物护坡力学效应,本项研究在自建试验区选取了适宜于当地气候条件下生长的乡土草本和灌木植物共5种作为供试种,并分别对其进行了单根拉伸试验,较为系统地分析了5种草本和灌木植物根系的强度特征。试验结果表明: 5种草本和灌木植物其单根抗拉力分别随根径增大而增大,两者之间呈幂函数关系;同时,其单根抗拉强度表现出随根径的增加呈减小的规律,且两者间具有幂函数关系;草本植物垂穗披碱草单根抗拉强度大于细茎冰草,而灌木单根抗拉强度由大至小依次为柠条锦鸡儿、霸王、白刺。此外,对比分析生长期为1a和2a的3种灌木单根拉伸试验的应力-应变关系曲线得出,灌木植物单根在拉伸试验阶段初期,应力-应变之间呈线性关系,表现出弹性材料特性;至试验的中期和后期阶段时应力-应变之间呈非线性关系,表现出弹塑性材料特性;进一步研究表明灌木单根的最大伸长率随着生长期的增加呈下降趋势。该研究成果在防治研究区浅层滑坡、水土流失等地质灾害,以及保护区域生态地质环境等方面具有重要理论研究价值和实际指导意义。
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