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2020, 28(2): 360-374.
摘要
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近年来，随着科技的迅猛发展，监测预警已成为主动防范地质灾害的重要手段，国家每年投入大量的人力物力财力开展滑坡预警工作。但调查发现，不少相关从业人员(主要是专业技术人员和管理人员)对滑坡监测预警方面的一些基本问题还存在误区甚至错误的认识，严重影响其防灾减灾效果。结合近年来在滑坡监测预警实践中的研究成果和经验教训，本文重点就滑坡监测和预警方面的一些问题提出了自己的认识。其主要观点包括：并不是监测点和监测手段越多就越有效，滑坡监测应突出针对性、实用性和目的性，监测方案设计及具体监测内容都应为滑坡预警提供依据。不少滑坡的发生具有一定的突发性，应采用具自动变频功能的监测设备才能获取滑坡全过程尤其是临滑阶段完整的数据，为科学预警提供保障。监测仅是手段，预警才是目的，不仅要重视滑坡的监测工作，更应高度重视预警工作，且应同时加强区域性气象预警和单体滑坡预警工作。目前常用的阈值预警方法误报、漏报率较高，应将预警的重心转移到对历史数据的统计分析和基于变形、地下水位、雨量等关键指标的预警模型和判据研究，据此提高滑坡预警的准确性和实用性。
近年来，随着科技的迅猛发展，监测预警已成为主动防范地质灾害的重要手段，国家每年投入大量的人力物力财力开展滑坡预警工作。但调查发现，不少相关从业人员(主要是专业技术人员和管理人员)对滑坡监测预警方面的一些基本问题还存在误区甚至错误的认识，严重影响其防灾减灾效果。结合近年来在滑坡监测预警实践中的研究成果和经验教训，本文重点就滑坡监测和预警方面的一些问题提出了自己的认识。其主要观点包括：并不是监测点和监测手段越多就越有效，滑坡监测应突出针对性、实用性和目的性，监测方案设计及具体监测内容都应为滑坡预警提供依据。不少滑坡的发生具有一定的突发性，应采用具自动变频功能的监测设备才能获取滑坡全过程尤其是临滑阶段完整的数据，为科学预警提供保障。监测仅是手段，预警才是目的，不仅要重视滑坡的监测工作，更应高度重视预警工作，且应同时加强区域性气象预警和单体滑坡预警工作。目前常用的阈值预警方法误报、漏报率较高，应将预警的重心转移到对历史数据的统计分析和基于变形、地下水位、雨量等关键指标的预警模型和判据研究，据此提高滑坡预警的准确性和实用性。
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2020, 28(1): 111-121.
灌溉诱发的黄土滑坡大多数具有明显的突发性特征；斜坡破坏过程变形量小，历时短，具有较大的危险性。由于此类黄土滑坡加速变形阶段经历时间较短，GNSS系统和裂缝计等传统监测手段难以获取加速变形阶段系统完整的监测数据，更难以提前预警。针对这一难题，自主研发了自适应智能变频裂缝仪，它能够根据滑坡变形快慢自动调整采样频率。基于获取的黑方台多个突发型黄土滑坡的全过程变形-时间曲线，对这些变形曲线特征和规律进行分析研究，建立了针对性的黄土滑坡综合预警模型。将变形速率阈值和改进切线角作为滑坡预警的重要指标，建立了4级预警判据，通过自主研发的“地质灾害实时监测预警系统”实现滑坡的实时自动预警，并将预警信息与当地的群防群测信息平台对接，为防灾应急避让提供直接依据。2017年以来已先后6次对黑方台黄土滑坡实施成功预警，避免了重大人员伤亡，取得显著的防灾减灾效果。
灌溉诱发的黄土滑坡大多数具有明显的突发性特征；斜坡破坏过程变形量小，历时短，具有较大的危险性。由于此类黄土滑坡加速变形阶段经历时间较短，GNSS系统和裂缝计等传统监测手段难以获取加速变形阶段系统完整的监测数据，更难以提前预警。针对这一难题，自主研发了自适应智能变频裂缝仪，它能够根据滑坡变形快慢自动调整采样频率。基于获取的黑方台多个突发型黄土滑坡的全过程变形-时间曲线，对这些变形曲线特征和规律进行分析研究，建立了针对性的黄土滑坡综合预警模型。将变形速率阈值和改进切线角作为滑坡预警的重要指标，建立了4级预警判据，通过自主研发的“地质灾害实时监测预警系统”实现滑坡的实时自动预警，并将预警信息与当地的群防群测信息平台对接，为防灾应急避让提供直接依据。2017年以来已先后6次对黑方台黄土滑坡实施成功预警，避免了重大人员伤亡，取得显著的防灾减灾效果。
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2020, 28(2): 375-383.
文章回顾了中国地质灾害调查评价、监测预警、综合防治、应急响应、信息化建设、技术装备、技术标准、学术研究、行业进步和法治化建设等工作业绩。中国地质灾害造成的遇难人数1995~2000年年均死亡失踪1205人，2001~2005年均死亡失踪884人，2006~2010年均死亡失踪776人(2010年数据不含甘肃舟曲县城山洪泥石流造成的1765人死亡失踪)，2011~2017年均死亡失踪395人，2018年死亡失踪112人。2001~2010年发生地质灾害总数量194702处，平均1.947万处/年；直接经济损失385.3亿元，平均38.5亿元/年，平均19.8万元/处。2011~2018年发生地质灾害总数量为84718处，平均1.06万处/年；直接经济损失355.7亿元，平均44.5亿元/年，平均41.9万元/处。2001年以来城乡社区直接经济损失占国家GDP的比例不断下降，平均年降率为0.016‰。地质灾害成功预报数量占地质灾害总数的比例从2003的5%上升到2018年的20%左右。经过采取各种减灾措施，城乡社区需要应急避险人数逐渐减少。总结了存在的问题和面临的形势，如防灾文化建设薄弱、法制不健全和直接经济损失统计局限于城乡社区而未覆盖工程建设行业的地质灾害等。提出了地质灾害防治要建立政府、企业、个人、社会(包括保险业)和科技界五位一体的防灾减灾“伙伴”关系等对策。
文章回顾了中国地质灾害调查评价、监测预警、综合防治、应急响应、信息化建设、技术装备、技术标准、学术研究、行业进步和法治化建设等工作业绩。中国地质灾害造成的遇难人数1995~2000年年均死亡失踪1205人，2001~2005年均死亡失踪884人，2006~2010年均死亡失踪776人(2010年数据不含甘肃舟曲县城山洪泥石流造成的1765人死亡失踪)，2011~2017年均死亡失踪395人，2018年死亡失踪112人。2001~2010年发生地质灾害总数量194702处，平均1.947万处/年；直接经济损失385.3亿元，平均38.5亿元/年，平均19.8万元/处。2011~2018年发生地质灾害总数量为84718处，平均1.06万处/年；直接经济损失355.7亿元，平均44.5亿元/年，平均41.9万元/处。2001年以来城乡社区直接经济损失占国家GDP的比例不断下降，平均年降率为0.016‰。地质灾害成功预报数量占地质灾害总数的比例从2003的5%上升到2018年的20%左右。经过采取各种减灾措施，城乡社区需要应急避险人数逐渐减少。总结了存在的问题和面临的形势，如防灾文化建设薄弱、法制不健全和直接经济损失统计局限于城乡社区而未覆盖工程建设行业的地质灾害等。提出了地质灾害防治要建立政府、企业、个人、社会(包括保险业)和科技界五位一体的防灾减灾“伙伴”关系等对策。
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2020, 28(2): 384-393.
近年来突发性高位滑塌灾害日益频发，造成恶劣影响。这类地质灾害调查难度高、隐蔽性强，单靠群测群防和地质调查难以解决灾害的防治问题。随着雷达遥感卫星数据质量的不断提升，合成孔径干涉雷达测量(InSAR)中的SBAS-InSAR技术为特大型老滑坡灾前形变探测提供了新的技术途径。利用SBAS-InSAR技术对金沙江流域沃达村滑坡进行地表形变监测，获取了2017年3月30日至2019年9月28日内的形变结果，划定了强烈形变区(Ⅰ雷达)、均匀形变区(Ⅱ雷达)，分析了滑坡复活区整体和局部滑塌地表形变速率、累积位移变化趋势和主裂缝形变情况。同时实地进行了工程地质调查和复核，发现老滑坡复活区变形迹象与SBAS-InSAR技术解译成果有着较好的一致性。表明SBAS-InSAR技术在复杂山区地质灾害监测预警领域有较为广阔的应用前景，为类似老滑坡监测预警提供了新的思路与借鉴。
近年来突发性高位滑塌灾害日益频发，造成恶劣影响。这类地质灾害调查难度高、隐蔽性强，单靠群测群防和地质调查难以解决灾害的防治问题。随着雷达遥感卫星数据质量的不断提升，合成孔径干涉雷达测量(InSAR)中的SBAS-InSAR技术为特大型老滑坡灾前形变探测提供了新的技术途径。利用SBAS-InSAR技术对金沙江流域沃达村滑坡进行地表形变监测，获取了2017年3月30日至2019年9月28日内的形变结果，划定了强烈形变区(Ⅰ雷达)、均匀形变区(Ⅱ雷达)，分析了滑坡复活区整体和局部滑塌地表形变速率、累积位移变化趋势和主裂缝形变情况。同时实地进行了工程地质调查和复核，发现老滑坡复活区变形迹象与SBAS-InSAR技术解译成果有着较好的一致性。表明SBAS-InSAR技术在复杂山区地质灾害监测预警领域有较为广阔的应用前景，为类似老滑坡监测预警提供了新的思路与借鉴。
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2020, 28(3): 626-638.
含软弱夹层岩质边坡在自然环境和工程实践中都比较常见，稳定性差，边坡失稳产生了大量的滑坡灾害，造成大量人员伤亡和经济损失。因此，含软弱夹层岩质边坡稳定性研究一直是工程地质和岩土工程领域的研究重点之一。在收集整理国内外相关资料的基础上，从自重工况、开挖工况、暴雨和蓄水工况、地震工况方面总结了目前含软弱夹层岩质边坡稳定性的研究现状及进展，取得如下主要认识：(1)软弱夹层对岩质边坡稳定性有显著不利影响，含软弱夹层岩质边坡的稳定性比均质岩质边坡、不含软弱夹层的层状岩质边坡都差；(2)含软弱夹层岩质边坡的稳定性系数、变形特征和破坏模式与软弱夹层的含水状态、抗剪强度、倾角、厚度、间距、层数和边坡坡度有关；(3)开挖容易诱发坡体沿软弱夹层滑坡，含软弱夹层岩质边坡开挖后需要及时支护；(4)爆破层裂效应改变了软弱夹层与围岩的接触状态，减小了它们之间的凝聚力和摩擦力，导致边坡稳定性降低；(5)暴雨和蓄水都不利于含软弱夹层岩质边坡稳定；(6)岩质边坡地震动力响应和变形破坏特征受软弱夹层参数(厚度、倾角、含水状态)、地震波特性(地震波的类型、幅值、频率、激振方向)和边坡结构(顺层或反倾)共同影响；(7)在软弱夹层对水平向动力响应的放大或减弱作用及厚层软弱夹层的消能减震作用方面仍然存在不同观点。在此基础上，分析了研究方法的优缺点，指出当前含软弱夹层岩质边坡稳定性研究存在的问题。最后，针对该领域的研究现状，提出了未来的研究重点和方向，主要包括：含多层软弱夹层岩质边坡的渐进性变形破坏过程和稳定性；全面深入研究单因素作用(开挖卸荷、爆破、地震、暴雨、库水位变化、地下水等)对含软弱夹层岩质边坡稳定性的影响机制；多因素耦合作用下含软弱夹层岩质边坡稳定性；支挡结构体系对含多层软弱夹层高陡岩质边坡的加固机制。
含软弱夹层岩质边坡在自然环境和工程实践中都比较常见，稳定性差，边坡失稳产生了大量的滑坡灾害，造成大量人员伤亡和经济损失。因此，含软弱夹层岩质边坡稳定性研究一直是工程地质和岩土工程领域的研究重点之一。在收集整理国内外相关资料的基础上，从自重工况、开挖工况、暴雨和蓄水工况、地震工况方面总结了目前含软弱夹层岩质边坡稳定性的研究现状及进展，取得如下主要认识：(1)软弱夹层对岩质边坡稳定性有显著不利影响，含软弱夹层岩质边坡的稳定性比均质岩质边坡、不含软弱夹层的层状岩质边坡都差；(2)含软弱夹层岩质边坡的稳定性系数、变形特征和破坏模式与软弱夹层的含水状态、抗剪强度、倾角、厚度、间距、层数和边坡坡度有关；(3)开挖容易诱发坡体沿软弱夹层滑坡，含软弱夹层岩质边坡开挖后需要及时支护；(4)爆破层裂效应改变了软弱夹层与围岩的接触状态，减小了它们之间的凝聚力和摩擦力，导致边坡稳定性降低；(5)暴雨和蓄水都不利于含软弱夹层岩质边坡稳定；(6)岩质边坡地震动力响应和变形破坏特征受软弱夹层参数(厚度、倾角、含水状态)、地震波特性(地震波的类型、幅值、频率、激振方向)和边坡结构(顺层或反倾)共同影响；(7)在软弱夹层对水平向动力响应的放大或减弱作用及厚层软弱夹层的消能减震作用方面仍然存在不同观点。在此基础上，分析了研究方法的优缺点，指出当前含软弱夹层岩质边坡稳定性研究存在的问题。最后，针对该领域的研究现状，提出了未来的研究重点和方向，主要包括：含多层软弱夹层岩质边坡的渐进性变形破坏过程和稳定性；全面深入研究单因素作用(开挖卸荷、爆破、地震、暴雨、库水位变化、地下水等)对含软弱夹层岩质边坡稳定性的影响机制；多因素耦合作用下含软弱夹层岩质边坡稳定性；支挡结构体系对含多层软弱夹层高陡岩质边坡的加固机制。
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2020, 28(6): 1186-1192.
增湿-减湿循环作用是黄土地区工程发生病害的主要原因之一，探究增湿-减湿循环对黄土体结构损伤机理有重要的理论和工程意义。本文以延安地区的黄土为研究对象，开展不同含水率、不同次数的原状黄土增湿-减湿循环试验，分析干湿循环诱发黄土孔隙率、抗剪强度及其参数的变化规律，同时使用核磁共振技术获取黄土内部裂隙发展的损伤演化。结果表明：随着干湿循环次数的增多，土体呈现出孔隙率逐渐增大、液限和塑性指数相继减小、塑限基本不变的规律，究其原因是内部颗粒的集、散动态变化引发了黄土损伤；干湿循环次数和含水率的增加弱化了土体颗粒的胶结作用，使得抗剪强度、黏聚力和内摩擦角降低，当试样含水率超过塑限后下降趋势更加明显；黄土历经核磁共振表明，试样内部小于0.025 μm的微孔隙随着干湿循环次数的增加逐渐向0.025~0.63 μm的小孔隙组过渡，同时新生孔隙开始产生。
增湿-减湿循环作用是黄土地区工程发生病害的主要原因之一，探究增湿-减湿循环对黄土体结构损伤机理有重要的理论和工程意义。本文以延安地区的黄土为研究对象，开展不同含水率、不同次数的原状黄土增湿-减湿循环试验，分析干湿循环诱发黄土孔隙率、抗剪强度及其参数的变化规律，同时使用核磁共振技术获取黄土内部裂隙发展的损伤演化。结果表明：随着干湿循环次数的增多，土体呈现出孔隙率逐渐增大、液限和塑性指数相继减小、塑限基本不变的规律，究其原因是内部颗粒的集、散动态变化引发了黄土损伤；干湿循环次数和含水率的增加弱化了土体颗粒的胶结作用，使得抗剪强度、黏聚力和内摩擦角降低，当试样含水率超过塑限后下降趋势更加明显；黄土历经核磁共振表明，试样内部小于0.025 μm的微孔隙随着干湿循环次数的增加逐渐向0.025~0.63 μm的小孔隙组过渡，同时新生孔隙开始产生。
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2020, 28(2): 255-281.
土石混合体是一种土-石混杂、分布广泛、性质特殊的地质体，也是众多山区滑坡的重要载体。复杂的土-石结构组成是此类介质物理力学特性复杂、难以把控的关键。本文通过多尺度宏-微观室内和现场物理力学试验与模拟，对土石混合体的强度特性、变形特性和渗透特性及其结构控制机理展开了深入研究，系统阐明了含石量、块石形状、基质组分、土-石级配等关键结构因子的制约规律，进一步揭示了土石混合体强度和变形特征随机性的土石结构控制规律，提出了不同结构状态下强度参数的正确获取方法；研究了不同含石量土石混合体的非线性渗透特性，获得了非线性渗流计算模型及其抗渗变形优化设计方法，为全面建立基于真实土石结构和非线性本构关系的新一代土石混合体滑坡预测预警体系提供一定的理论支撑。
土石混合体是一种土-石混杂、分布广泛、性质特殊的地质体，也是众多山区滑坡的重要载体。复杂的土-石结构组成是此类介质物理力学特性复杂、难以把控的关键。本文通过多尺度宏-微观室内和现场物理力学试验与模拟，对土石混合体的强度特性、变形特性和渗透特性及其结构控制机理展开了深入研究，系统阐明了含石量、块石形状、基质组分、土-石级配等关键结构因子的制约规律，进一步揭示了土石混合体强度和变形特征随机性的土石结构控制规律，提出了不同结构状态下强度参数的正确获取方法；研究了不同含石量土石混合体的非线性渗透特性，获得了非线性渗流计算模型及其抗渗变形优化设计方法，为全面建立基于真实土石结构和非线性本构关系的新一代土石混合体滑坡预测预警体系提供一定的理论支撑。
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2020, 28(3): 541-556.
2019年7月23日20时40分许, 贵州省水城县鸡场镇坪地村岔沟组发生高位滑坡, 高速运动的碎屑物质沿途铲刮坡面原有松散崩滑堆积物, 最终形成体积约为191.2×104 m3的堆积体, 摧毁坡脚的居民区, 造成43人遇难, 9人失踪。通过对灾害发生现场进行详细的地质调查, 本文综合运用无人机航拍、现场测试等技术手段, 对鸡场滑坡特征进行了详细描述, 初步阐述了滑坡发生的动力学过程和成因机理, 并对残余滑坡堆积体的潜在危险性进行了分析。初步研究结果认为, 滑坡源区特殊的地形条件、风化碎裂的玄武岩体和不利的岩体结构面是滑坡形成的内因, 强降雨的饱水加载和下渗软化作用, 以及公路切坡扰动是导致滑坡发生的外因。鸡场滑坡发生前斜坡无明显的变形迹象, 表现出极强的隐蔽性和突发性。滑坡发生后碎屑流远程运动了约1.3 km, 造成了巨大的危害。深入研究鸡场滑坡的形成过程和成灾机理, 对我国西南山区存在类似条件的地质灾害隐患点的减灾防灾工作, 具有重要的指导意义。
2019年7月23日20时40分许, 贵州省水城县鸡场镇坪地村岔沟组发生高位滑坡, 高速运动的碎屑物质沿途铲刮坡面原有松散崩滑堆积物, 最终形成体积约为191.2×104 m3的堆积体, 摧毁坡脚的居民区, 造成43人遇难, 9人失踪。通过对灾害发生现场进行详细的地质调查, 本文综合运用无人机航拍、现场测试等技术手段, 对鸡场滑坡特征进行了详细描述, 初步阐述了滑坡发生的动力学过程和成因机理, 并对残余滑坡堆积体的潜在危险性进行了分析。初步研究结果认为, 滑坡源区特殊的地形条件、风化碎裂的玄武岩体和不利的岩体结构面是滑坡形成的内因, 强降雨的饱水加载和下渗软化作用, 以及公路切坡扰动是导致滑坡发生的外因。鸡场滑坡发生前斜坡无明显的变形迹象, 表现出极强的隐蔽性和突发性。滑坡发生后碎屑流远程运动了约1.3 km, 造成了巨大的危害。深入研究鸡场滑坡的形成过程和成灾机理, 对我国西南山区存在类似条件的地质灾害隐患点的减灾防灾工作, 具有重要的指导意义。
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2020, 28(3): 650-657.
利用强度折减法和有限元分析软件ABAQUS，研究了单面和双面土体边坡的稳定性。首先，利用典型算例验证了所采用方法的可行性，然后通过模型数值模拟，分析了不同的坡体参数，如坡角、坡高、黏聚力和内摩擦角等情况下单面和双面边坡的稳定性。探讨了各参数对单面和双面边坡稳定安全系数的影响特征和规律，同时也展现了土体塑性应变区发生和扩展过程。结果表明：(1)坡角、坡高、黏聚力和内摩擦角等参数的单独变化对边坡安全性系数的影响规律基本一致、近似线性变化，对单面和双面边坡稳定性的影响规律相同；(2)双面边坡稳定性比单面边坡的有所降低，但边坡几何和物理参数取一定范围内的值时，两种趋于一致；(3)坡面顶部的位移拐点和坡体塑性应变区贯通之间并不是同时出现，土体边坡稳定性评价的不同判别准则之间存在差异。建议实际工程中边坡稳定性评价考虑采用双面边坡甚至更复杂边坡分析模型，同时需综合利用边坡稳定临界状态的不同判别准则。
利用强度折减法和有限元分析软件ABAQUS，研究了单面和双面土体边坡的稳定性。首先，利用典型算例验证了所采用方法的可行性，然后通过模型数值模拟，分析了不同的坡体参数，如坡角、坡高、黏聚力和内摩擦角等情况下单面和双面边坡的稳定性。探讨了各参数对单面和双面边坡稳定安全系数的影响特征和规律，同时也展现了土体塑性应变区发生和扩展过程。结果表明：(1)坡角、坡高、黏聚力和内摩擦角等参数的单独变化对边坡安全性系数的影响规律基本一致、近似线性变化，对单面和双面边坡稳定性的影响规律相同；(2)双面边坡稳定性比单面边坡的有所降低，但边坡几何和物理参数取一定范围内的值时，两种趋于一致；(3)坡面顶部的位移拐点和坡体塑性应变区贯通之间并不是同时出现，土体边坡稳定性评价的不同判别准则之间存在差异。建议实际工程中边坡稳定性评价考虑采用双面边坡甚至更复杂边坡分析模型，同时需综合利用边坡稳定临界状态的不同判别准则。
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2020, 28(2): 327-334.
土石混合体边坡是自然界中常见的一种边坡类型，具有明显的不均匀性和不连续性。土体的蠕变是造成土石混合体边坡变形及失稳的主要原因之一，而目前关于土石混合体边坡稳定性的研究几乎均未考虑土体的蠕变性。首先运用数字图像处理技术对我国某水电站库区的一个土石混合体边坡进行建模，而后利用FLAC3D软件中的强度折减法对其进行稳定性分析，并着重研究了土体的蠕变特征及其蠕变参数对土石混合体边坡变形及稳定性的影响。计算结果表明，土体的蠕变特征会明显降低土石混合体边坡的安全系数，增大边坡变形，进而对边坡的稳定性造成不利影响；其中蠕变黏性系数对边坡的长期稳定性具有较大影响，黏性系数越大，则土石混合体边坡的安全系数越低。
土石混合体边坡是自然界中常见的一种边坡类型，具有明显的不均匀性和不连续性。土体的蠕变是造成土石混合体边坡变形及失稳的主要原因之一，而目前关于土石混合体边坡稳定性的研究几乎均未考虑土体的蠕变性。首先运用数字图像处理技术对我国某水电站库区的一个土石混合体边坡进行建模，而后利用FLAC3D软件中的强度折减法对其进行稳定性分析，并着重研究了土体的蠕变特征及其蠕变参数对土石混合体边坡变形及稳定性的影响。计算结果表明，土体的蠕变特征会明显降低土石混合体边坡的安全系数，增大边坡变形，进而对边坡的稳定性造成不利影响；其中蠕变黏性系数对边坡的长期稳定性具有较大影响，黏性系数越大，则土石混合体边坡的安全系数越低。
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2020, 28(1): 69-76.
土水特征曲线基本参数(进气值、残余吸力值和反弯点的斜率等)在非饱和土的强度理论、渗流理论以及体变特性等方面都是非常重要的参数，常常通过传统画图法来确定，其精确度难以保证。以洛川标准剖面4层原状黄土为研究对象，基于VG模型提出单峰和双峰SWCC基本参数的确定方法；采用滤纸法测得SWCC数据点，基于VG模型进行最优化拟合，获取拟合参数，利用单峰和双峰SWCC数据点验证该方法的可行性；进行自然状态下的水分蒸发试验，根据质量含水率与蒸发时间的关系确定蒸发残余饱和度Srzf，依据Sr1、Sr2(Sr1和Sr2分别由确定残余状态的两种方法得到)与Srzf的相对误差值，比较了两种确定残余状态的方法。结果表明：对于单峰和双峰SWCC曲线，该方法都可以得到合理的基本参数并有效地确定其残余状态。
土水特征曲线基本参数(进气值、残余吸力值和反弯点的斜率等)在非饱和土的强度理论、渗流理论以及体变特性等方面都是非常重要的参数，常常通过传统画图法来确定，其精确度难以保证。以洛川标准剖面4层原状黄土为研究对象，基于VG模型提出单峰和双峰SWCC基本参数的确定方法；采用滤纸法测得SWCC数据点，基于VG模型进行最优化拟合，获取拟合参数，利用单峰和双峰SWCC数据点验证该方法的可行性；进行自然状态下的水分蒸发试验，根据质量含水率与蒸发时间的关系确定蒸发残余饱和度Srzf，依据Sr1、Sr2(Sr1和Sr2分别由确定残余状态的两种方法得到)与Srzf的相对误差值，比较了两种确定残余状态的方法。结果表明：对于单峰和双峰SWCC曲线，该方法都可以得到合理的基本参数并有效地确定其残余状态。
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2020, 28(2): 352-359.
利用南海钙质砂和阿拉伯湾钙质砂，进行侧限压缩试验，对其压缩特性进行分析，得到了相应的压缩指数；采用相对破碎率为度量指标，评价了钙质砂在压缩试验过程中的颗粒破碎情况。同时根据试验数据得到了不同初始相对密实度的砂样的塑性功，通过建立塑性功与相对破碎率以及塑性功与压缩指数之间的关系，探讨了颗粒破碎对钙质砂压缩特性的影响。研究显示，在本次试验条件下，颗粒破碎是导致钙质砂压缩变形的主要因素，钙质砂的中值粒径以及碳酸钙含量等因素对其颗粒破碎程度有明显影响；钙质砂的相对破碎率与其输入的塑性功有关，并且受到初始相对密实度的影响，采用相对密实度进行归一化后，两者呈现较好的幂函数关系；通过建立钙质砂压缩指数与塑性功之间的关系，进一步建立了钙质砂的压缩指数与相对破碎率之间的关系，经相对密实度归一化后，两者也呈现幂函数规律，此规律可以用于评价颗粒破碎对钙质砂压缩特性的影响。
利用南海钙质砂和阿拉伯湾钙质砂，进行侧限压缩试验，对其压缩特性进行分析，得到了相应的压缩指数；采用相对破碎率为度量指标，评价了钙质砂在压缩试验过程中的颗粒破碎情况。同时根据试验数据得到了不同初始相对密实度的砂样的塑性功，通过建立塑性功与相对破碎率以及塑性功与压缩指数之间的关系，探讨了颗粒破碎对钙质砂压缩特性的影响。研究显示，在本次试验条件下，颗粒破碎是导致钙质砂压缩变形的主要因素，钙质砂的中值粒径以及碳酸钙含量等因素对其颗粒破碎程度有明显影响；钙质砂的相对破碎率与其输入的塑性功有关，并且受到初始相对密实度的影响，采用相对密实度进行归一化后，两者呈现较好的幂函数关系；通过建立钙质砂压缩指数与塑性功之间的关系，进一步建立了钙质砂的压缩指数与相对破碎率之间的关系，经相对密实度归一化后，两者也呈现幂函数规律，此规律可以用于评价颗粒破碎对钙质砂压缩特性的影响。
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黄河问题表象于河，形成于域，根植于地。针对于黄河流域高质量发展面临的地球科学问题特点及挑战，本文提出了“宜居黄河”科学构想，旨在构建一个包括“安全黄河”、“绿色黄河”、“生态黄河”、“和谐黄河”和“智慧黄河”5大核心内容的体系完善的宜居黄河研究科学架构，并对这5个方面的科学内涵和关键研究内容进行了阐述。其中，(1)安全黄河立足于工程地质学，研究黄河流域地质地表过程及其灾害效应，以保障地质安全需求，构建安全黄河体系；(2)绿色黄河立足于水文地质学，研究黄河流域水循环过程及其水土环境变化效应，构建绿色黄河体系；(3)生态黄河立足于环境地质学，研究黄河流域生态系统演化规律及其生态屏障效应，构建生态黄河体系；(4)和谐黄河立足于资源地质学，研究黄河流域资源开发与人地协调的发展模式，构建和谐黄河体系；(5)智慧黄河立足于大数据及信息科学，研究黄河流域地学信息集成与智慧决策平台，构建智慧黄河体系。这5个部分相互支撑融合，共同解决宜居黄河的核心关键问题，从而为保障黄河长治久安、促进全流域高质量发展，最终形成造福中华民族的“幸福黄河”起到科技支撑作用。
黄河问题表象于河，形成于域，根植于地。针对于黄河流域高质量发展面临的地球科学问题特点及挑战，本文提出了“宜居黄河”科学构想，旨在构建一个包括“安全黄河”、“绿色黄河”、“生态黄河”、“和谐黄河”和“智慧黄河”5大核心内容的体系完善的宜居黄河研究科学架构，并对这5个方面的科学内涵和关键研究内容进行了阐述。其中，(1)安全黄河立足于工程地质学，研究黄河流域地质地表过程及其灾害效应，以保障地质安全需求，构建安全黄河体系；(2)绿色黄河立足于水文地质学，研究黄河流域水循环过程及其水土环境变化效应，构建绿色黄河体系；(3)生态黄河立足于环境地质学，研究黄河流域生态系统演化规律及其生态屏障效应，构建生态黄河体系；(4)和谐黄河立足于资源地质学，研究黄河流域资源开发与人地协调的发展模式，构建和谐黄河体系；(5)智慧黄河立足于大数据及信息科学，研究黄河流域地学信息集成与智慧决策平台，构建智慧黄河体系。这5个部分相互支撑融合，共同解决宜居黄河的核心关键问题，从而为保障黄河长治久安、促进全流域高质量发展，最终形成造福中华民族的“幸福黄河”起到科技支撑作用。
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2020, 28(3): 490-499.
为研究颗粒形态对砂土抗剪强度的影响，制备了5组不同粒径的球形石英砂和颗粒形态不规则的实验室标准砂，并进行一系列的直剪试验；离散元法能有效地模拟砂土的离散性和不均匀性，基于高性能离散元分析软件MatDEM，通过二次开发，建立直剪试验三维模拟器，对直剪试验过程进行了数值模拟，并对比分析了试验和数值模拟结果。数据表明：(1)石英砂试样的自然休止角与其抗剪强度有着正相关性；(2)球形石英砂较实验室标准砂能更快达到峰值强度，但其值相对较低；标准砂存在着一定的黏聚力；(3)在直剪过程中，直剪盒中部颗粒的位移较周围颗粒不同，形成了明显的剪切带，并且球形石英砂试样的剪切带内颗粒的位移更小；(4)砂土直剪试验中配位数与剪应力有着良好的正相关性。本文结果表明，在相同的荷载条件下不规则颗粒形态的石英砂的抗剪强度要明显大于球形石英砂。
为研究颗粒形态对砂土抗剪强度的影响，制备了5组不同粒径的球形石英砂和颗粒形态不规则的实验室标准砂，并进行一系列的直剪试验；离散元法能有效地模拟砂土的离散性和不均匀性，基于高性能离散元分析软件MatDEM，通过二次开发，建立直剪试验三维模拟器，对直剪试验过程进行了数值模拟，并对比分析了试验和数值模拟结果。数据表明：(1)石英砂试样的自然休止角与其抗剪强度有着正相关性；(2)球形石英砂较实验室标准砂能更快达到峰值强度，但其值相对较低；标准砂存在着一定的黏聚力；(3)在直剪过程中，直剪盒中部颗粒的位移较周围颗粒不同，形成了明显的剪切带，并且球形石英砂试样的剪切带内颗粒的位移更小；(4)砂土直剪试验中配位数与剪应力有着良好的正相关性。本文结果表明，在相同的荷载条件下不规则颗粒形态的石英砂的抗剪强度要明显大于球形石英砂。
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2020, 28(4): 725-733.
为了掌握南海钙质砂压缩变形特征及其微观机制，对3种不同粒组(S1：1.43~2mm、S2：0.5~1mm、S3：0.5~2mm)的钙质砂进行100~3200kPa压力范围的压缩试验，利用自制的砂土微观结构提取装置和图像处理软件(PCAS)获得并分析了钙质砂压缩过程中微观结构。结果表明：(1)钙质砂的大小、形状和级配对颗粒的破碎具有显著影响，当压力较低时(＜800kPa)，粒径较大的S1组以砂颗粒棱角破碎为主；粒径较小的S2组没有明显破裂，相对规则的颗粒形态使S2粒组在该压力范围内主要因颗粒的滚动与重分布导致压缩；级配良好的S3组除部分低宽度断肢状颗粒外其余大小、形态颗粒无明显破裂。(2)当压力较大时(＞800kPa)，S1组钙质砂逐渐转向以颗粒的整体破坏为主的破碎形式；S2、S3两组试样随着密实度的提高，砂颗粒的破坏以整体破碎为主。基于对破碎过程中试样微观结构变化的提取与分析，总结并提出了控制钙质砂颗粒破碎的4种接触模式：点-线接触、线-面接触、面-面接触和复合接触，可用于判断不同条件下的颗粒破碎形式。最后，讨论了钙质砂在破碎过程中颗粒几何参数的变化。
为了掌握南海钙质砂压缩变形特征及其微观机制，对3种不同粒组(S1：1.43~2mm、S2：0.5~1mm、S3：0.5~2mm)的钙质砂进行100~3200kPa压力范围的压缩试验，利用自制的砂土微观结构提取装置和图像处理软件(PCAS)获得并分析了钙质砂压缩过程中微观结构。结果表明：(1)钙质砂的大小、形状和级配对颗粒的破碎具有显著影响，当压力较低时(＜800kPa)，粒径较大的S1组以砂颗粒棱角破碎为主；粒径较小的S2组没有明显破裂，相对规则的颗粒形态使S2粒组在该压力范围内主要因颗粒的滚动与重分布导致压缩；级配良好的S3组除部分低宽度断肢状颗粒外其余大小、形态颗粒无明显破裂。(2)当压力较大时(＞800kPa)，S1组钙质砂逐渐转向以颗粒的整体破坏为主的破碎形式；S2、S3两组试样随着密实度的提高，砂颗粒的破坏以整体破碎为主。基于对破碎过程中试样微观结构变化的提取与分析，总结并提出了控制钙质砂颗粒破碎的4种接触模式：点-线接触、线-面接触、面-面接触和复合接触，可用于判断不同条件下的颗粒破碎形式。最后，讨论了钙质砂在破碎过程中颗粒几何参数的变化。
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2020, 28(3): 471-481.
为了研究草本和灌木组合种植条件下根系的护坡力学效应，本试验以种植于西宁盆地自建试验区生长期为1 a的6种草本和灌木组合作为试验供试种，在草本和灌木组合根-土复合体原状试样直剪试验基础上，评价了6种组合根系分布特征及其对边坡土体抗剪强度的增强效应。试验结果表明：试验区6种草本和灌木组合根系主要分布在边坡地表以下0~30 cm深度范围内，含根量随着取样深度增加呈线性函数或指数函数降低趋势；6种组合草本与灌木根系质量比随着土体深度增加，呈先降低后增大的变化趋势，且两者间符合二次函数关系；6种草本和灌木组合根-土复合体黏聚力在边坡地表以下0~30 cm深度范围内，较素土黏聚力增幅为2.47% ~70.96%，说明草本和灌木组合根系能够起到增强边坡土体黏聚力的作用，其中组合5(紫花苜蓿+垂穗披碱草+碱茅+草地早熟禾+柠条锦鸡儿)对边坡土体黏聚力的增强作用相对较为显著。上述试验成果对于西宁盆地及其周边地区生态恢复和植被护坡工程实施具有一定的实际指导意义和理论研究价值。
为了研究草本和灌木组合种植条件下根系的护坡力学效应，本试验以种植于西宁盆地自建试验区生长期为1 a的6种草本和灌木组合作为试验供试种，在草本和灌木组合根-土复合体原状试样直剪试验基础上，评价了6种组合根系分布特征及其对边坡土体抗剪强度的增强效应。试验结果表明：试验区6种草本和灌木组合根系主要分布在边坡地表以下0~30 cm深度范围内，含根量随着取样深度增加呈线性函数或指数函数降低趋势；6种组合草本与灌木根系质量比随着土体深度增加，呈先降低后增大的变化趋势，且两者间符合二次函数关系；6种草本和灌木组合根-土复合体黏聚力在边坡地表以下0~30 cm深度范围内，较素土黏聚力增幅为2.47% ~70.96%，说明草本和灌木组合根系能够起到增强边坡土体黏聚力的作用，其中组合5(紫花苜蓿+垂穗披碱草+碱茅+草地早熟禾+柠条锦鸡儿)对边坡土体黏聚力的增强作用相对较为显著。上述试验成果对于西宁盆地及其周边地区生态恢复和植被护坡工程实施具有一定的实际指导意义和理论研究价值。
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2020, 28(4): 832-839.
滑坡临滑时间预报可根据滑坡变形时间曲线来建立，但现有临滑时间预报模型并未统一计算区间，因此相同模型在不同计算区间得出时间预报值可能存在较大差异。以贵州省龙井村滑坡为例，通过分析滑坡精细化变形数据，以斋藤时间预报模型为基础，确定出进行临滑时间预报的变形计算区间为切线角70°~75°之间，并根据变形曲线在临滑时具有明显上翘特征，导致滑坡发生时间提前的特点，通过分析切线角斜率与计算区间斜率的比例关系，引入修正系数0.5对滑坡时间预报值进行修正。通过近年来甘肃黑方台多次黄土滑坡的精细化变形数据进行检验验证，结果表明，改进的滑坡变形临滑时间预报方法具有良好的准确性和一定的普适性，为滑坡时间预报提供了较为准确的新方法。
滑坡临滑时间预报可根据滑坡变形时间曲线来建立，但现有临滑时间预报模型并未统一计算区间，因此相同模型在不同计算区间得出时间预报值可能存在较大差异。以贵州省龙井村滑坡为例，通过分析滑坡精细化变形数据，以斋藤时间预报模型为基础，确定出进行临滑时间预报的变形计算区间为切线角70°~75°之间，并根据变形曲线在临滑时具有明显上翘特征，导致滑坡发生时间提前的特点，通过分析切线角斜率与计算区间斜率的比例关系，引入修正系数0.5对滑坡时间预报值进行修正。通过近年来甘肃黑方台多次黄土滑坡的精细化变形数据进行检验验证，结果表明，改进的滑坡变形临滑时间预报方法具有良好的准确性和一定的普适性，为滑坡时间预报提供了较为准确的新方法。
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2020, 28(3): 597-609.
湿陷性黄土地区岩土工程往往涉及大量挖方填方工程，极易引发一系列的地面沉降和植被破坏问题。本文基于SBAS-InSAR技术结合遥感数据处理对延安新区平山造城工后地面沉降及植被恢复特征进行了分析。首先，通过目视解译及DEM提取，获取工程基本特征；随后，基于SBAS-InSAR技术对新区工后地面沉降进行探测；最后，利用遥感提取新区的NDVI时序数据。结果表明：(1)延安新区建筑工程建设滞后挖填方工程约2a，填方区域沿着原始地形的沟谷展布，挖填方体最大厚度均超过90m；(2)延安新区主要沉降区为填方区域，2017~2018年最大沉降速率达45mm ·a-1，主要建筑工程所处的挖方区无明显地面沉降，工程边坡大多处于稳定状态；(3)延安新区2013~2015年NDVI平均值增长230%，2015~2018年增长50%，植被恢复明显。延安新区平山造城工程的规划建设合理的规避了地面沉降及缓解了生态环境恶化，研究成果可为类似工程建设提供科学参考依据。
湿陷性黄土地区岩土工程往往涉及大量挖方填方工程，极易引发一系列的地面沉降和植被破坏问题。本文基于SBAS-InSAR技术结合遥感数据处理对延安新区平山造城工后地面沉降及植被恢复特征进行了分析。首先，通过目视解译及DEM提取，获取工程基本特征；随后，基于SBAS-InSAR技术对新区工后地面沉降进行探测；最后，利用遥感提取新区的NDVI时序数据。结果表明：(1)延安新区建筑工程建设滞后挖填方工程约2a，填方区域沿着原始地形的沟谷展布，挖填方体最大厚度均超过90m；(2)延安新区主要沉降区为填方区域，2017~2018年最大沉降速率达45mm ·a-1，主要建筑工程所处的挖方区无明显地面沉降，工程边坡大多处于稳定状态；(3)延安新区2013~2015年NDVI平均值增长230%，2015~2018年增长50%，植被恢复明显。延安新区平山造城工程的规划建设合理的规避了地面沉降及缓解了生态环境恶化，研究成果可为类似工程建设提供科学参考依据。
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2020, 28(5): 1106-1115.
地下连续墙和内支撑是基坑工程常用的支护形式，一般认为该支护形式下的变形主要发生在基坑开挖阶段，忽略了支撑拆除对基坑变形以及周围环境的影响。本文以深圳市万科滨海置地基坑工程为依托，通过有限元数值模拟分析，研究基坑开挖和支撑拆除对基坑周围环境的影响，最终得到以下结论：支撑拆除阶段与基坑开挖阶段的变形规律一致，受时空作用影响明显，“中间大、两边小”；两阶段变形量大小相差不大，变形量之和占总变形量的85%以上，发展迅速的变形分别发生在底层土开挖以及底层支撑拆除阶段，其原因主要是三道支撑不等距，底层开挖土厚度大、花岗岩残积土厚度差别大以及仅在地下室底板位置处设有换撑块。模拟结果显示，基坑顶部水平位移、地面沉降以及建筑物沉降与监测数据基本一致，其结果可以为同类工程提供借鉴。
地下连续墙和内支撑是基坑工程常用的支护形式，一般认为该支护形式下的变形主要发生在基坑开挖阶段，忽略了支撑拆除对基坑变形以及周围环境的影响。本文以深圳市万科滨海置地基坑工程为依托，通过有限元数值模拟分析，研究基坑开挖和支撑拆除对基坑周围环境的影响，最终得到以下结论：支撑拆除阶段与基坑开挖阶段的变形规律一致，受时空作用影响明显，“中间大、两边小”；两阶段变形量大小相差不大，变形量之和占总变形量的85%以上，发展迅速的变形分别发生在底层土开挖以及底层支撑拆除阶段，其原因主要是三道支撑不等距，底层开挖土厚度大、花岗岩残积土厚度差别大以及仅在地下室底板位置处设有换撑块。模拟结果显示，基坑顶部水平位移、地面沉降以及建筑物沉降与监测数据基本一致，其结果可以为同类工程提供借鉴。
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2020, 28(6): 1386-1396.
岩爆是深埋长大隧道面临的主要地质灾害之一，其“孕育-发生-发展”全过程异常复杂，使其成为地下工程中的世界性难题。准确反映地应力变化规律以及区域内地质构造影响，结合实测资料进行岩爆分级预测，对保障隧道前期勘察设计及后期安全施工具有重要意义。根据隧道工程地质资料，通过COMSOL Multiphysics和Rhino建立三维数值计算模型，反演分析得到整个区域的初始地应力场。在综合分析影响岩爆关键因素的基础上，从“储能性-倾向性-突发性”研究角度，选取岩石单轴抗压强度与围岩洞壁最大主应力比(σc/σmax)、围岩洞壁最大切向应力与岩石单轴抗压强度比(σθ/σc)、岩石强度脆性系数(σc/σt)及岩石弹性能指数(Wet)作为评价指标。采用熵权法确定指标权重，运用功效系数法加权计算总功效系数值，构建了一种基于功效系数法和地应力场反演的深埋长大隧道岩爆预测模型，并将其应用于川藏铁路桑珠岭隧道。研究结果表明，该模型具有较高的准确性和可靠性，为类似深埋长大隧道岩爆预测提供了一种新的参考。
岩爆是深埋长大隧道面临的主要地质灾害之一，其“孕育-发生-发展”全过程异常复杂，使其成为地下工程中的世界性难题。准确反映地应力变化规律以及区域内地质构造影响，结合实测资料进行岩爆分级预测，对保障隧道前期勘察设计及后期安全施工具有重要意义。根据隧道工程地质资料，通过COMSOL Multiphysics和Rhino建立三维数值计算模型，反演分析得到整个区域的初始地应力场。在综合分析影响岩爆关键因素的基础上，从“储能性-倾向性-突发性”研究角度，选取岩石单轴抗压强度与围岩洞壁最大主应力比(σc/σmax)、围岩洞壁最大切向应力与岩石单轴抗压强度比(σθ/σc)、岩石强度脆性系数(σc/σt)及岩石弹性能指数(Wet)作为评价指标。采用熵权法确定指标权重，运用功效系数法加权计算总功效系数值，构建了一种基于功效系数法和地应力场反演的深埋长大隧道岩爆预测模型，并将其应用于川藏铁路桑珠岭隧道。研究结果表明，该模型具有较高的准确性和可靠性，为类似深埋长大隧道岩爆预测提供了一种新的参考。
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