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2022, 30(1): 144-153.
摘要
3584KB
为明确不同含水率古土壤在冻融循环作用下其微观结构特性及古土壤损伤机制，采用核磁共振扫描仪对不同含水率冻融循环后的古土壤试样进行测试，研究冻融循环和含水率共同作用对古土壤微观结构的影响及土体内部损伤变化。结果表明:冻融循环下不同含水率使土体内部产生不同程度的损伤，损伤程度为含水率大的土体大于含水率小的土体。随着冻融循环次数增加，T2谱曲线信号幅度增加，孔隙结构改变，大孔隙、最大孔隙含量增加，中孔隙含量减小; 同时含水率较大的土体孔隙体积增大幅度大于含水率较小的土体，说明在季节冻土区建设工程中含水率越大土体越易发生破坏，因此在工程中应注意防排水问题。依据损伤力学原理，得出土体颗粒连续性与孔隙率关系，进而得出有效应力与孔隙率关系; 根据核磁扫描结果，建立孔隙率与冻融循环次数关系，最终推导出古土壤有效应力与冻融循环次数关系表达式。研究成果为季节冻土区古土壤地层建设工程提供理论指导。
为明确不同含水率古土壤在冻融循环作用下其微观结构特性及古土壤损伤机制，采用核磁共振扫描仪对不同含水率冻融循环后的古土壤试样进行测试，研究冻融循环和含水率共同作用对古土壤微观结构的影响及土体内部损伤变化。结果表明:冻融循环下不同含水率使土体内部产生不同程度的损伤，损伤程度为含水率大的土体大于含水率小的土体。随着冻融循环次数增加，T2谱曲线信号幅度增加，孔隙结构改变，大孔隙、最大孔隙含量增加，中孔隙含量减小; 同时含水率较大的土体孔隙体积增大幅度大于含水率较小的土体，说明在季节冻土区建设工程中含水率越大土体越易发生破坏，因此在工程中应注意防排水问题。依据损伤力学原理，得出土体颗粒连续性与孔隙率关系，进而得出有效应力与孔隙率关系; 根据核磁扫描结果，建立孔隙率与冻融循环次数关系，最终推导出古土壤有效应力与冻融循环次数关系表达式。研究成果为季节冻土区古土壤地层建设工程提供理论指导。
2
2022, 30(3): 908-919.
CZ铁路康定至理塘段地处青藏高原东部边缘，区域内地形地貌多变、地质构造复杂，滑坡灾害极其发育，严重威胁着CZ铁路康定至理塘段的规划建设和未来安全运行。因此，选取高程、坡向、平面曲率、剖面曲率、地形起伏度、地表切割度、地形湿度指数、归一化植被指数、岩性、距断层距离、距河流距离、距道路距离共计12个影响因子构建滑坡空间数据库，采用深度学习的卷积神经网络(convolutional neural network，CNN)模型进行滑坡易发性评价，根据易发性指数将研究区划分为极高易发区(13.76%)、高易发区(14.00%)、中易发区(15.86%)、低易发区(18.17%)、极低易发区(38.21%)5个等级，并与人工神经网络(artificial neural network，ANN)模型进行对比。结果表明，CNN模型的评价精度AUC(0.87)大于ANN(0.84)模型，且极高易发区的频率比值高于ANN模型，CNN模型在本研究区有着更高的预测能力；极高和高易发区主要分布在水系较为发育的地区，沿着雅砻江和其他河流两侧2 km范围内呈带状分布。滑坡易发性评价结果较好地反映了研究区滑坡灾害发育的分布现状，能够为该区的CZ铁路建设和未来安全运行过程中的防灾减灾工作提供科学的依据。
CZ铁路康定至理塘段地处青藏高原东部边缘，区域内地形地貌多变、地质构造复杂，滑坡灾害极其发育，严重威胁着CZ铁路康定至理塘段的规划建设和未来安全运行。因此，选取高程、坡向、平面曲率、剖面曲率、地形起伏度、地表切割度、地形湿度指数、归一化植被指数、岩性、距断层距离、距河流距离、距道路距离共计12个影响因子构建滑坡空间数据库，采用深度学习的卷积神经网络(convolutional neural network，CNN)模型进行滑坡易发性评价，根据易发性指数将研究区划分为极高易发区(13.76%)、高易发区(14.00%)、中易发区(15.86%)、低易发区(18.17%)、极低易发区(38.21%)5个等级，并与人工神经网络(artificial neural network，ANN)模型进行对比。结果表明，CNN模型的评价精度AUC(0.87)大于ANN(0.84)模型，且极高易发区的频率比值高于ANN模型，CNN模型在本研究区有着更高的预测能力；极高和高易发区主要分布在水系较为发育的地区，沿着雅砻江和其他河流两侧2 km范围内呈带状分布。滑坡易发性评价结果较好地反映了研究区滑坡灾害发育的分布现状，能够为该区的CZ铁路建设和未来安全运行过程中的防灾减灾工作提供科学的依据。
3
2022, 30(3): 852-862.
杨家坪隧道施工过程中，软岩大变形不同程度地造成边墙内挤侵限、初期支护和二次衬砌严重变形破坏。为了揭示杨家坪隧道软岩大变形的成因机制，综合工程地质勘察、现场监控量测、室内岩石力学试验、数值模拟和微观分析等手段对其进行综合研究。现场监测结果显示发生大变形的区段与隧道渗水有关，室内物理力学试验表明，千枚岩的纵波波速随浸泡时间变化衰减了2.04% ~5.85%，当充分浸泡28 d后，其单轴抗压强度和弹性模量与天然状态相比分别降低了59.56%和69.68%，说明千枚岩遇水后结构产生了损伤劣化。通过X射线衍射进行矿物成分检测，进一步分析了水岩作用造成隧道围岩强度降低的微观原因。根据现场地应力测试及初始地应力场反演分析可知，杨家坪隧道轴线92.08%的区域处于高到极高地应力状态。此外，高陡倾薄层状千枚岩地层的工程力学特性，以及水和千枚岩的相互耦合作用是杨家坪隧道围岩大变形的主要原因。
杨家坪隧道施工过程中，软岩大变形不同程度地造成边墙内挤侵限、初期支护和二次衬砌严重变形破坏。为了揭示杨家坪隧道软岩大变形的成因机制，综合工程地质勘察、现场监控量测、室内岩石力学试验、数值模拟和微观分析等手段对其进行综合研究。现场监测结果显示发生大变形的区段与隧道渗水有关，室内物理力学试验表明，千枚岩的纵波波速随浸泡时间变化衰减了2.04% ~5.85%，当充分浸泡28 d后，其单轴抗压强度和弹性模量与天然状态相比分别降低了59.56%和69.68%，说明千枚岩遇水后结构产生了损伤劣化。通过X射线衍射进行矿物成分检测，进一步分析了水岩作用造成隧道围岩强度降低的微观原因。根据现场地应力测试及初始地应力场反演分析可知，杨家坪隧道轴线92.08%的区域处于高到极高地应力状态。此外，高陡倾薄层状千枚岩地层的工程力学特性，以及水和千枚岩的相互耦合作用是杨家坪隧道围岩大变形的主要原因。
4
2022, 30(4): 1350-1361.
单一平台或轨道的InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)技术通常只能获取到滑坡体沿雷达卫星视线(LOS)方向的一维形变信息，无法直接获取到滑坡体沿坡向的形变信息，使得InSAR技术无法充分满足滑坡监测的工程需求。针对这一问题，本文提出联合升降轨Sentinel-1A数据提取滑坡沿坡向形变速度场的模型算法，其基本方法是：首先利用InSAR技术分别获取升轨和降轨沿LOS方向的形变速度场，然后根据坡向和坡度建立滑坡的滑动面坐标系，基于LOS方向与滑动面的几何关系对升降轨对应的LOS向形变速度值进行建模，在滑动面上不存在法线方向形变的合理假设下通过解算独立方程组获得滑坡体沿坡向的形变速度场和沿垂直坡向的形变速度场。本文选取四川省理县桃坪乡古滑坡作为研究对象，并通过模拟实验对模型的解算精度进行验证，结果表明：相比于LOS向形变速度场，重建的沿坡向和沿垂直坡向形变速度场更加清晰地揭露了滑坡体的主要位移模式和危险性较高的坡体区域。同时，模拟实验结果表明，模型算法的解算误差与噪声水平大致呈线性增加的关系，当噪声水平达到10 mm·a-1时，沿坡向形变速度场的解算误差为14.1 mm·a-1，沿垂直坡向形变速度场的解算误差为11.9 mm·a-1，证明了模型算法以及结果的可靠性。
单一平台或轨道的InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)技术通常只能获取到滑坡体沿雷达卫星视线(LOS)方向的一维形变信息，无法直接获取到滑坡体沿坡向的形变信息，使得InSAR技术无法充分满足滑坡监测的工程需求。针对这一问题，本文提出联合升降轨Sentinel-1A数据提取滑坡沿坡向形变速度场的模型算法，其基本方法是：首先利用InSAR技术分别获取升轨和降轨沿LOS方向的形变速度场，然后根据坡向和坡度建立滑坡的滑动面坐标系，基于LOS方向与滑动面的几何关系对升降轨对应的LOS向形变速度值进行建模，在滑动面上不存在法线方向形变的合理假设下通过解算独立方程组获得滑坡体沿坡向的形变速度场和沿垂直坡向的形变速度场。本文选取四川省理县桃坪乡古滑坡作为研究对象，并通过模拟实验对模型的解算精度进行验证，结果表明：相比于LOS向形变速度场，重建的沿坡向和沿垂直坡向形变速度场更加清晰地揭露了滑坡体的主要位移模式和危险性较高的坡体区域。同时，模拟实验结果表明，模型算法的解算误差与噪声水平大致呈线性增加的关系，当噪声水平达到10 mm·a-1时，沿坡向形变速度场的解算误差为14.1 mm·a-1，沿垂直坡向形变速度场的解算误差为11.9 mm·a-1，证明了模型算法以及结果的可靠性。
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2022, 30(1): 216-222.
获取准确的岩石矿物组分与细观结构特征，对从细观层面认识岩石宏观力学性质具有重要意义。CT扫描技术是研究岩石矿物细观结构的有力工具。本文采用高分辨率三维CT扫描系统，获得了花岗岩CT扫描图像；采用阈值分割的方法，综合X射线衍射试验结果确定合理的分割阈值，实现了对花岗岩CT灰度图像的三值化分析；最终获得了花岗岩的主要矿物含量与细观结构特征。研究结果表明：选择合理的分割阈值，可实现花岗岩主要矿物石英、长石、云母的自动识别和定量分析；基于三维重构模型，可获得不同矿物的形状、粒径和空间分布特征。本文方法对定量测试岩石矿物组分和认识其细观结构具有一定的参考意义和价值。
获取准确的岩石矿物组分与细观结构特征，对从细观层面认识岩石宏观力学性质具有重要意义。CT扫描技术是研究岩石矿物细观结构的有力工具。本文采用高分辨率三维CT扫描系统，获得了花岗岩CT扫描图像；采用阈值分割的方法，综合X射线衍射试验结果确定合理的分割阈值，实现了对花岗岩CT灰度图像的三值化分析；最终获得了花岗岩的主要矿物含量与细观结构特征。研究结果表明：选择合理的分割阈值，可实现花岗岩主要矿物石英、长石、云母的自动识别和定量分析；基于三维重构模型，可获得不同矿物的形状、粒径和空间分布特征。本文方法对定量测试岩石矿物组分和认识其细观结构具有一定的参考意义和价值。
6
2022, 30(3): 817-828.
金沙江上游巴塘—德格河段地处青藏高原东部，该区地质、地形、地貌极其复杂，滑坡灾害最为发育，开展区域滑坡易发性评价对防灾减灾工作有着重要的意义。本文以金沙江上游巴塘—德格河段为研究区，在滑坡编录与野外实际调查的基础上，通过对滑坡分布规律和影响因素分析，选取高程、坡度、坡向、曲率、地形起伏度、地表切割度、地表粗糙度、地层岩性、断层、水系和道路等11个影响因子，构建了滑坡易发性评价指标体系。利用皮尔森系数去除高相关性影响因子，运用频率比方法定量分析各个因子与滑坡发育的关系。通过频率比模型选取非滑坡样本，采用集成学习算法模型进行滑坡易发性评价，根据易发性指数将研究区划分为极高易发区、高易发区、中易发区、低易发区及极低易发区5个等级。由滑坡易发性分区图和ROC曲线表明，高和极高易发区主要沿金沙江沿岸和沟谷分布，随机森林模型的成功率曲线下面积AUC=0.84，历史滑坡灾害位于高-极高易发区的灾害数占总滑坡数的84.8%，梯度提升树模型的成功率曲线下面积AUC=0.79，历史滑坡灾害位于高-极高易发区灾害数占总滑坡数的79.3%。由AUC值和历史灾害的分布可知，随机森林模型比梯度提升树模型在本研究区滑坡易发性评价中有着更好的评价精度和更高的预测能力。
金沙江上游巴塘—德格河段地处青藏高原东部，该区地质、地形、地貌极其复杂，滑坡灾害最为发育，开展区域滑坡易发性评价对防灾减灾工作有着重要的意义。本文以金沙江上游巴塘—德格河段为研究区，在滑坡编录与野外实际调查的基础上，通过对滑坡分布规律和影响因素分析，选取高程、坡度、坡向、曲率、地形起伏度、地表切割度、地表粗糙度、地层岩性、断层、水系和道路等11个影响因子，构建了滑坡易发性评价指标体系。利用皮尔森系数去除高相关性影响因子，运用频率比方法定量分析各个因子与滑坡发育的关系。通过频率比模型选取非滑坡样本，采用集成学习算法模型进行滑坡易发性评价，根据易发性指数将研究区划分为极高易发区、高易发区、中易发区、低易发区及极低易发区5个等级。由滑坡易发性分区图和ROC曲线表明，高和极高易发区主要沿金沙江沿岸和沟谷分布，随机森林模型的成功率曲线下面积AUC=0.84，历史滑坡灾害位于高-极高易发区的灾害数占总滑坡数的84.8%，梯度提升树模型的成功率曲线下面积AUC=0.79，历史滑坡灾害位于高-极高易发区灾害数占总滑坡数的79.3%。由AUC值和历史灾害的分布可知，随机森林模型比梯度提升树模型在本研究区滑坡易发性评价中有着更好的评价精度和更高的预测能力。
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2022, 30(3): 803-816.
可靠地监测基础设施的形变对于评估其结构健康至关重要。本文以中川国际机场为研究区，基于46景升轨和45景降轨Sentinel-1A雷达影像，使用SBASInSAR和PSInSAR技术获取了中川国际机场2017年3月27日至2020年3月23日、2017年3月20日至2020年3月28日的地表形变速率以及时序位移量，并采用内、外部检验的方式对4种监测结果进行了评定。同时结合相干性系数均值、直方图统计、形变速率方差及其标准差，选取最理想的形变结果从人为因素和自然因素分析了中川国际机场地表形变的成因。结果表明：4种形变结果总体较为一致，不同轨道模式数据采用同种时序InSAR技术所得监测点的方差和标准差较为接近，同种轨道模式数据采用不同时序InSAR技术的形变结果略有差异，SBASInSAR相比PSInSAR的监测结果更为稳健。中川国际机场存有零散的沉降区，机场西南角的形变最显著，最大的垂直沉降速率达11 mm·a-1。中川国际机场的地表形变与道路网、内部扩建等人为因素有关，地层界线与机场内部形变不直接相关，地表沉降区与岩性关联紧密。在进一步推进中川国际机场建设的同时，应避免过度人为活动带来的消极影响。研究结果以期为中川国际机场的土地利用规划以及灾害防治提供指导意见与相关信息。
可靠地监测基础设施的形变对于评估其结构健康至关重要。本文以中川国际机场为研究区，基于46景升轨和45景降轨Sentinel-1A雷达影像，使用SBASInSAR和PSInSAR技术获取了中川国际机场2017年3月27日至2020年3月23日、2017年3月20日至2020年3月28日的地表形变速率以及时序位移量，并采用内、外部检验的方式对4种监测结果进行了评定。同时结合相干性系数均值、直方图统计、形变速率方差及其标准差，选取最理想的形变结果从人为因素和自然因素分析了中川国际机场地表形变的成因。结果表明：4种形变结果总体较为一致，不同轨道模式数据采用同种时序InSAR技术所得监测点的方差和标准差较为接近，同种轨道模式数据采用不同时序InSAR技术的形变结果略有差异，SBASInSAR相比PSInSAR的监测结果更为稳健。中川国际机场存有零散的沉降区，机场西南角的形变最显著，最大的垂直沉降速率达11 mm·a-1。中川国际机场的地表形变与道路网、内部扩建等人为因素有关，地层界线与机场内部形变不直接相关，地表沉降区与岩性关联紧密。在进一步推进中川国际机场建设的同时，应避免过度人为活动带来的消极影响。研究结果以期为中川国际机场的土地利用规划以及灾害防治提供指导意见与相关信息。
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2022, 30(1): 110-116.
为了分析边坡的稳定性，提出了一种基于极限平衡理论的分析方法。假定坡体为只受重力作用的弹性体，通过弹性力学解析解求得应力分布，将滑动面用分段二次多项式函数表示，当分段间隔足够小时，这种表示方式可以描述任意曲面形状，根据坡体滑面所满足的Mohr-Coulomb准则，定义边坡稳定安全系数，其为多项式系数的函数。通过混和罚函数优化方法可以求出最危险滑动面对应的多项式系数，获得边坡的稳定安全系数，从而判定边坡的稳定性。所提出的方法与以往方法不同，不用将滑体划分成垂直条块，不用假定滑面上的法向应力分布形式，而直接利用已有的坡体弹性应力解。算例表明:本文方法所得到的结果与简化Bishop法和有限元强度折减法获得的结果非常接近，且基本介于有限元法和简化Bishop法之间。
为了分析边坡的稳定性，提出了一种基于极限平衡理论的分析方法。假定坡体为只受重力作用的弹性体，通过弹性力学解析解求得应力分布，将滑动面用分段二次多项式函数表示，当分段间隔足够小时，这种表示方式可以描述任意曲面形状，根据坡体滑面所满足的Mohr-Coulomb准则，定义边坡稳定安全系数，其为多项式系数的函数。通过混和罚函数优化方法可以求出最危险滑动面对应的多项式系数，获得边坡的稳定安全系数，从而判定边坡的稳定性。所提出的方法与以往方法不同，不用将滑体划分成垂直条块，不用假定滑面上的法向应力分布形式，而直接利用已有的坡体弹性应力解。算例表明:本文方法所得到的结果与简化Bishop法和有限元强度折减法获得的结果非常接近，且基本介于有限元法和简化Bishop法之间。
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2022, 30(2): 338-346.
在高放废弃物深地质处置库复杂的地下水环境影响下，缓冲/回填材料微观孔隙结构的改变通常会大大影响其水力性质。为探究这种影响，众多学者从不同理论出发，建立了相应的土水特征模型。然而，针对这些模型的对比研究较少，且缺少将模型应用于考虑化学影响的情况。在压实膨润土微观结构分析的基础上，基于分形理论和双孔理论，分别构建了压实膨润土土水特征预测模型，然后基于不同浓度NaCl溶液处理后压实GMZ膨润土的压汞试验数据，用两种模型预测其土水特征曲线，并与实测曲线进行比较。研究结果表明：两种模型均适用于预测化学溶液作用下压实膨润土的土水特征曲线；经历干湿循环使压实膨润土孔径趋于均一，导致其土水特征曲线为单峰形式，试样的持水作用由小孔主导，故相较于双孔持水的实测试样，预测试样在低吸力范围内持水能力较低；与蒸馏水处理后相比，盐溶液导致集聚体间孔隙减少，在相同基质吸力下试样的含水量降低；而在高浓度盐溶液处理后，由于孔隙流体通道增加和压实膨润土内部产生微裂隙，试样在高吸力范围内的持水性略有增强。
在高放废弃物深地质处置库复杂的地下水环境影响下，缓冲/回填材料微观孔隙结构的改变通常会大大影响其水力性质。为探究这种影响，众多学者从不同理论出发，建立了相应的土水特征模型。然而，针对这些模型的对比研究较少，且缺少将模型应用于考虑化学影响的情况。在压实膨润土微观结构分析的基础上，基于分形理论和双孔理论，分别构建了压实膨润土土水特征预测模型，然后基于不同浓度NaCl溶液处理后压实GMZ膨润土的压汞试验数据，用两种模型预测其土水特征曲线，并与实测曲线进行比较。研究结果表明：两种模型均适用于预测化学溶液作用下压实膨润土的土水特征曲线；经历干湿循环使压实膨润土孔径趋于均一，导致其土水特征曲线为单峰形式，试样的持水作用由小孔主导，故相较于双孔持水的实测试样，预测试样在低吸力范围内持水能力较低；与蒸馏水处理后相比，盐溶液导致集聚体间孔隙减少，在相同基质吸力下试样的含水量降低；而在高浓度盐溶液处理后，由于孔隙流体通道增加和压实膨润土内部产生微裂隙，试样在高吸力范围内的持水性略有增强。
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2022, 30(2): 281-292.
为进一步研究植物根系的固土护坡力学效应，探讨边坡土体含水量对植物根系增强土体抗剪强度的影响，以西宁盆地长岭沟流域作为研究区，选取两种优势灌木植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)、白刺(Nitraria sphaerocarpa Maxim.)和两种优势草本植物芨芨草(Achnatherum splendens(Trin.)Nevski)、细茎冰草(Agropyron trachycaulum Linn. Gaertn.)作为供试种，设置土体含水量分别为6%、10%、14%、18%、22% 5种不同梯度条件，制备根-土复合体和不含根系素土扰动试样，并在室内分别进行直剪试验，分析5种含水量条件下根-土复合体抗剪强度指标的变化规律。试验结果表明：4种草本和灌木植物根系具有显著提高边坡土体抗剪切变形的能力，随着含水量梯度的增加，素土与根-土复合体抗剪切变形能力减弱；当土体含水量相同时，与不含根系素土试样相比，根-土复合体的黏聚力普遍大于素土，而其内摩擦角变化相对较小，其中根-土复合体黏聚力的增长量为1.94~12.17 kPa，增长幅度为34.50% ~360.69%；素土与根-土复合体的黏聚力随土体含水量的增加呈二次多项式函数关系递减，且其内摩擦角亦随着含水量增加而降低，当土体含水量由6%增加至22%时，黏聚力降低幅度为28.50% ~61.78%，内摩擦角降幅为38.73%。本项研究成果对于进一步探讨高寒干旱环境草本和灌木根-土复合体抗剪强度的影响因素，以及利用乡土优势植物开展植被护坡具有重要理论研究价值和实际指导意义。
为进一步研究植物根系的固土护坡力学效应，探讨边坡土体含水量对植物根系增强土体抗剪强度的影响，以西宁盆地长岭沟流域作为研究区，选取两种优势灌木植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)、白刺(Nitraria sphaerocarpa Maxim.)和两种优势草本植物芨芨草(Achnatherum splendens(Trin.)Nevski)、细茎冰草(Agropyron trachycaulum Linn. Gaertn.)作为供试种，设置土体含水量分别为6%、10%、14%、18%、22% 5种不同梯度条件，制备根-土复合体和不含根系素土扰动试样，并在室内分别进行直剪试验，分析5种含水量条件下根-土复合体抗剪强度指标的变化规律。试验结果表明：4种草本和灌木植物根系具有显著提高边坡土体抗剪切变形的能力，随着含水量梯度的增加，素土与根-土复合体抗剪切变形能力减弱；当土体含水量相同时，与不含根系素土试样相比，根-土复合体的黏聚力普遍大于素土，而其内摩擦角变化相对较小，其中根-土复合体黏聚力的增长量为1.94~12.17 kPa，增长幅度为34.50% ~360.69%；素土与根-土复合体的黏聚力随土体含水量的增加呈二次多项式函数关系递减，且其内摩擦角亦随着含水量增加而降低，当土体含水量由6%增加至22%时，黏聚力降低幅度为28.50% ~61.78%，内摩擦角降幅为38.73%。本项研究成果对于进一步探讨高寒干旱环境草本和灌木根-土复合体抗剪强度的影响因素，以及利用乡土优势植物开展植被护坡具有重要理论研究价值和实际指导意义。
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2022, 30(3): 729-739.
2022年6月1日17时00分，继2013年芦山地震，时隔9年四川省雅安市芦山县再次发生MS6.1级地震。地震是诱发山区地质灾害的重要因素之一，往往造成大量的人员伤亡和财产损失。快速准确地获取地震诱发滑坡的空间分布范围对震后应急救援和临时安置点选取至关重要。本文基于全球地震诱发滑坡数据库，采用深度森林算法，建立了地震诱发滑坡空间分布概率近实时预测模型。将该模型应用于“6·1”芦山地震诱发滑坡的快速预测，在震后1 h内获取了滑坡空间分布概率预测结果，并第一时间到达震区进行地质灾害应急调查与模型复核。调查表明，本次地震诱发地质灾害以小型崩塌、滑坡为主，高易发区主要分布在芦山县北部和宝兴县西部的交汇区，断层上盘滑坡数量明显高于下盘。对比模型预测结果与宝兴东河流域地质灾害现场调查数据，发现模型预测准确率达80%以上，特别是相对较大规模的滑坡均发生在模型预测的高易发区，说明模型可以弥补震后现场调查与遥感数据获取时效性方面的不足，为震后应急救援提供科学支撑。
2022年6月1日17时00分，继2013年芦山地震，时隔9年四川省雅安市芦山县再次发生MS6.1级地震。地震是诱发山区地质灾害的重要因素之一，往往造成大量的人员伤亡和财产损失。快速准确地获取地震诱发滑坡的空间分布范围对震后应急救援和临时安置点选取至关重要。本文基于全球地震诱发滑坡数据库，采用深度森林算法，建立了地震诱发滑坡空间分布概率近实时预测模型。将该模型应用于“6·1”芦山地震诱发滑坡的快速预测，在震后1 h内获取了滑坡空间分布概率预测结果，并第一时间到达震区进行地质灾害应急调查与模型复核。调查表明，本次地震诱发地质灾害以小型崩塌、滑坡为主，高易发区主要分布在芦山县北部和宝兴县西部的交汇区，断层上盘滑坡数量明显高于下盘。对比模型预测结果与宝兴东河流域地质灾害现场调查数据，发现模型预测准确率达80%以上，特别是相对较大规模的滑坡均发生在模型预测的高易发区，说明模型可以弥补震后现场调查与遥感数据获取时效性方面的不足，为震后应急救援提供科学支撑。
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2022, 30(4): 1122-1131.
为探讨寒区裂隙岩体含冰裂隙在冻融循环作用下的冻胀力演化规律，进而揭示疲劳冻融对岩体结构劣化的影响机制，采用自行设计的8通道冻胀力实时监测系统开展了不同岩性、不同裂隙几何形态下的冻胀力测试试验，获取了多次冻融循环中冻胀力演化曲线，并分析了岩性和裂隙几何形态对冻胀力演化规律的影响。研究表明：(1)冻融循环造成岩体结构劣化是冻胀力引起岩体疲劳损伤的过程，每个冻融循环的冻胀力演化过程都经过孕育阶段、暴发阶段、跌落回稳阶段、回升阶段和消散阶段，并且发现了冻胀力回升这一现象；初始冻胀力峰值可作为裂隙岩体抗冻融损伤指标；(2)在多次冻融循环作用下岩体裂隙冻胀力不断暴发、积聚和释放，期间产生的裂隙累积损伤驱动着裂隙持续扩展，引起岩体进一步的疲劳劣化；疲劳冻融作用下，初始冻胀力峰值与二次冻胀力峰值变化趋势可作为裂隙岩体受冻融影响损伤劣化程度的判断依据；(3)岩体结构特性影响冻胀力演化规律，岩体基质的微细观结构影响冻结过程中水分迁移；宏观预置裂隙几何形态影响冻胀力演化规律，扩展程度越大的裂隙积聚出的冻胀力越大。疲劳冻融下冻胀力演化规律的研究可为寒区岩体工程长期冻融稳定性预测及工程建设提供理论依据。
为探讨寒区裂隙岩体含冰裂隙在冻融循环作用下的冻胀力演化规律，进而揭示疲劳冻融对岩体结构劣化的影响机制，采用自行设计的8通道冻胀力实时监测系统开展了不同岩性、不同裂隙几何形态下的冻胀力测试试验，获取了多次冻融循环中冻胀力演化曲线，并分析了岩性和裂隙几何形态对冻胀力演化规律的影响。研究表明：(1)冻融循环造成岩体结构劣化是冻胀力引起岩体疲劳损伤的过程，每个冻融循环的冻胀力演化过程都经过孕育阶段、暴发阶段、跌落回稳阶段、回升阶段和消散阶段，并且发现了冻胀力回升这一现象；初始冻胀力峰值可作为裂隙岩体抗冻融损伤指标；(2)在多次冻融循环作用下岩体裂隙冻胀力不断暴发、积聚和释放，期间产生的裂隙累积损伤驱动着裂隙持续扩展，引起岩体进一步的疲劳劣化；疲劳冻融作用下，初始冻胀力峰值与二次冻胀力峰值变化趋势可作为裂隙岩体受冻融影响损伤劣化程度的判断依据；(3)岩体结构特性影响冻胀力演化规律，岩体基质的微细观结构影响冻结过程中水分迁移；宏观预置裂隙几何形态影响冻胀力演化规律，扩展程度越大的裂隙积聚出的冻胀力越大。疲劳冻融下冻胀力演化规律的研究可为寒区岩体工程长期冻融稳定性预测及工程建设提供理论依据。
13
2022, 30(5): 1504-1516.
2022年9月5日四川甘孜泸定县发生6.8级地震，诱发了大量地质灾害，造成房屋损毁和多处道路阻断，并导致了严重的人员伤亡。快速预测地震诱发地质灾害空间分布对震后应急救援至关重要。为此，成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室利用已建立的地震诱发滑坡近实时预测模型，在震后2 h内，快速预测了地震诱发滑坡空间分布概率。同时，利用震后重点区域的无人机影像和国产高分六号影像，对地震诱发滑坡进行了智能识别和人工解译及现场调查复核，共解译滑坡3633处，总面积13.78 km2。研究发现本次泸定地震诱发滑坡，较2008年汶川和2017年九寨沟地震滑坡，规模相对较小。本次地震诱发滑坡主要分布于鲜水河断裂带和大渡河两侧，呈带状分布，在磨西镇、得妥镇及王岗坪彝族藏族乡等Ⅸ度烈度区相对集中。对控制滑坡空间分布的地形地貌、地质和地震3类因素9个因子进行分析，发现其主要分布在坡度35°~55°、高程1000~1800 m范围内；受断层控制强烈，主要分布在距断层1 km范围内；在花岗岩中最为发育。上述研究成果获得的地震诱发滑坡及受损道路和房屋分布情况，为震后应急救援提供了重要支撑。
2022年9月5日四川甘孜泸定县发生6.8级地震，诱发了大量地质灾害，造成房屋损毁和多处道路阻断，并导致了严重的人员伤亡。快速预测地震诱发地质灾害空间分布对震后应急救援至关重要。为此，成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室利用已建立的地震诱发滑坡近实时预测模型，在震后2 h内，快速预测了地震诱发滑坡空间分布概率。同时，利用震后重点区域的无人机影像和国产高分六号影像，对地震诱发滑坡进行了智能识别和人工解译及现场调查复核，共解译滑坡3633处，总面积13.78 km2。研究发现本次泸定地震诱发滑坡，较2008年汶川和2017年九寨沟地震滑坡，规模相对较小。本次地震诱发滑坡主要分布于鲜水河断裂带和大渡河两侧，呈带状分布，在磨西镇、得妥镇及王岗坪彝族藏族乡等Ⅸ度烈度区相对集中。对控制滑坡空间分布的地形地貌、地质和地震3类因素9个因子进行分析，发现其主要分布在坡度35°~55°、高程1000~1800 m范围内；受断层控制强烈，主要分布在距断层1 km范围内；在花岗岩中最为发育。上述研究成果获得的地震诱发滑坡及受损道路和房屋分布情况，为震后应急救援提供了重要支撑。
14
2022, 30(1): 59-70.
脆性是岩石材料最重要的力学性质之一，准确评价岩石脆性在水利水电、交通、能源勘探开发的地下工程与边坡稳定性、岩石可钻性及可切割性分析等方面起着非常重要的作用。国内外研究人员从物理参数、力学参数、弹性参数等方面建立了大量的脆性评估指标，但目前仍缺乏统一的脆性认知和描述。本文系统综述了国内外岩石脆性评价方法，对常用的数十种脆性评价指标进行了分类，总结了现有脆性指标的基本原理和应用状况，探讨了各类脆性指标的适应性、优势及存在的问题，最后探讨了岩石脆性评价方法未来的研究方向。
脆性是岩石材料最重要的力学性质之一，准确评价岩石脆性在水利水电、交通、能源勘探开发的地下工程与边坡稳定性、岩石可钻性及可切割性分析等方面起着非常重要的作用。国内外研究人员从物理参数、力学参数、弹性参数等方面建立了大量的脆性评估指标，但目前仍缺乏统一的脆性认知和描述。本文系统综述了国内外岩石脆性评价方法，对常用的数十种脆性评价指标进行了分类，总结了现有脆性指标的基本原理和应用状况，探讨了各类脆性指标的适应性、优势及存在的问题，最后探讨了岩石脆性评价方法未来的研究方向。
15
2022, 30(1): 101-109.
在谷德振先生“水文地质结构”学术思想指引下，本文提出建立结构水文地质学的设想，论述了其基础理论框架。从方法论角度将矿山水害防控分为被动防控和主动防控两种方法。以结构水文地质学指导煤矿高势能突水溃砂防控，分析了被动防控可能产生突水溃砂灾害的机理; 提出了主动地质工程防控的原理，包括地质材料性质改造、结构隔水性能重构、赋存水动力环境改造、减轻采掘诱发覆岩破坏等具体方法。抛砖引玉，以期催生符合中国矿山防治水实践需要的创新理论和方法。
在谷德振先生“水文地质结构”学术思想指引下，本文提出建立结构水文地质学的设想，论述了其基础理论框架。从方法论角度将矿山水害防控分为被动防控和主动防控两种方法。以结构水文地质学指导煤矿高势能突水溃砂防控，分析了被动防控可能产生突水溃砂灾害的机理; 提出了主动地质工程防控的原理，包括地质材料性质改造、结构隔水性能重构、赋存水动力环境改造、减轻采掘诱发覆岩破坏等具体方法。抛砖引玉，以期催生符合中国矿山防治水实践需要的创新理论和方法。
16
2022, 30(1): 187-196.
白垩系砂岩沉积时间短，胶结程度差，在水化作用下极易发生崩解。选用湖北宜昌地区白垩系五龙组砂岩开展室内静态与动态崩解试验，分析了静动态崩解方式下白垩系砂岩的耐崩解指数的变化规律。通过测定崩解循环后不同粒径范围内崩解物颗粒质量百分含量的变化分析白垩系砂岩的崩解过程，采用电镜扫描试验观察崩解前后白垩系砂岩的镜下微观特征，根据崩解后崩解残留物的形态特征分析白垩系砂岩的崩解破坏模式，研究白垩系砂岩的崩解机理；从能量耗散的角度入手，引用表面能增量定量描述白垩系砂岩崩解过程中的破碎程度。结果表明：静态崩解下白垩系砂岩的耐崩解指数整体上低于动态崩解，随着崩解次数变大，小粒径颗粒(0.25~0.075 mm)的质量百分含量逐渐增加，最终趋于稳定；白垩系砂岩的崩解破坏主要是沿着节理裂隙面、颗粒胶结面以及微裂隙逐渐展开，随着崩解物粒径由大变小，与水的接触机会增多，且相应的裂隙扩展路径变短，崩解物破碎程度加大。采用表面能累计增量可以较好地反映白垩系砂岩在崩解过程中的破碎程度，表面能累计增量越大，崩解残留物越破碎，崩解程度越高。研究成果可为易崩解软岩地区岩土体工程性质评价提供理论参考。
白垩系砂岩沉积时间短，胶结程度差，在水化作用下极易发生崩解。选用湖北宜昌地区白垩系五龙组砂岩开展室内静态与动态崩解试验，分析了静动态崩解方式下白垩系砂岩的耐崩解指数的变化规律。通过测定崩解循环后不同粒径范围内崩解物颗粒质量百分含量的变化分析白垩系砂岩的崩解过程，采用电镜扫描试验观察崩解前后白垩系砂岩的镜下微观特征，根据崩解后崩解残留物的形态特征分析白垩系砂岩的崩解破坏模式，研究白垩系砂岩的崩解机理；从能量耗散的角度入手，引用表面能增量定量描述白垩系砂岩崩解过程中的破碎程度。结果表明：静态崩解下白垩系砂岩的耐崩解指数整体上低于动态崩解，随着崩解次数变大，小粒径颗粒(0.25~0.075 mm)的质量百分含量逐渐增加，最终趋于稳定；白垩系砂岩的崩解破坏主要是沿着节理裂隙面、颗粒胶结面以及微裂隙逐渐展开，随着崩解物粒径由大变小，与水的接触机会增多，且相应的裂隙扩展路径变短，崩解物破碎程度加大。采用表面能累计增量可以较好地反映白垩系砂岩在崩解过程中的破碎程度，表面能累计增量越大，崩解残留物越破碎，崩解程度越高。研究成果可为易崩解软岩地区岩土体工程性质评价提供理论参考。
17
2022, 30(2): 553-564.
自20世纪50年代末以来，西安市遭受了严重的地面沉降和地裂缝灾害，严重制约了西安市城市建设发展规划。本文以西安市典型地面沉降区之一的鱼化寨为研究区，基于短基线集合成孔径雷达干涉测量技术，采用覆盖研究区的ERS(1992~1993年)、Envisat(2003~2010年)、Sentinel-1A(2015~2020年)3种卫星数据，并结合区内钻孔、地下水开采及城市发展建设历史和现状资料，分析鱼化寨周边地区地面沉降与地裂缝时空演变特征，探讨区内地面沉降与地裂缝的成因机制。本文获取的主要结果如下：获取了鱼化寨周边地区1992~2020年3阶段年均沉降速率图，揭示区内沉降中心由90年代电子城处(90mm ·a-1)变为现今鱼化寨处(50mm ·a-1)；证实了地面沉降与地裂缝在时空分布上具有关联性，地裂缝发育于地面沉降槽的北侧边缘，限制了地面沉降槽向北扩展，且随地面沉降槽的发展而延伸；揭示了鱼化寨沉降中心仍在扩大，f4地裂缝还存在向西延伸的可能；明确了鱼化寨周边地区地面沉降和地裂缝的发展受地下承压含水层的开采及人类建设活动等的影响。上述认识可为受地面沉降和地裂缝影响的城市地面开发利用和灾害防治提供一定参考和支撑。
自20世纪50年代末以来，西安市遭受了严重的地面沉降和地裂缝灾害，严重制约了西安市城市建设发展规划。本文以西安市典型地面沉降区之一的鱼化寨为研究区，基于短基线集合成孔径雷达干涉测量技术，采用覆盖研究区的ERS(1992~1993年)、Envisat(2003~2010年)、Sentinel-1A(2015~2020年)3种卫星数据，并结合区内钻孔、地下水开采及城市发展建设历史和现状资料，分析鱼化寨周边地区地面沉降与地裂缝时空演变特征，探讨区内地面沉降与地裂缝的成因机制。本文获取的主要结果如下：获取了鱼化寨周边地区1992~2020年3阶段年均沉降速率图，揭示区内沉降中心由90年代电子城处(90mm ·a-1)变为现今鱼化寨处(50mm ·a-1)；证实了地面沉降与地裂缝在时空分布上具有关联性，地裂缝发育于地面沉降槽的北侧边缘，限制了地面沉降槽向北扩展，且随地面沉降槽的发展而延伸；揭示了鱼化寨沉降中心仍在扩大，f4地裂缝还存在向西延伸的可能；明确了鱼化寨周边地区地面沉降和地裂缝的发展受地下承压含水层的开采及人类建设活动等的影响。上述认识可为受地面沉降和地裂缝影响的城市地面开发利用和灾害防治提供一定参考和支撑。
18
2022, 30(3): 708-719.
青藏高原地区地质构造复杂，缝合带及断裂、温泉出露等不良地质现象分布较多，易产生局部异常高热源。在明显的地热异常与大埋深的共同作用下，在建的某交通线路极易受到高地温灾害的威胁。本文在整理归纳青藏高原近地表地温分布规律的基础上分析了隧道高地温的成因，依托某交通线路的折多山隧道、拉月隧道等典型深埋长大隧道，对某交通线路的深部高地温风险进行了定量评价，并与国内外其他隧道的高地温风险进行了对比。结果表明：青藏高原近地表地温的分布具有显著的时间变异性及空间分布不均衡性。总体上，从时间上，青藏高原地区近地表地温近50年来呈增高趋势，从空间上，呈从北向南，从西向东增加的趋势；折多山隧道、拉月隧道等典型隧道受不同程度的高地温风险的影响，拉月隧道的高地温风险高于折多山隧道，高风险区的分布与隧道埋深、地质构造等因素相关，在地热异常区，特殊的地质构造是深部高地温的主要成因；最后通过与国内外工程地质背景类似的隧道对比分析认为，某交通线路折多山隧道、拉月隧道等高地温风险在合理的工程措施下总体可控，但需要在规划建设过程中加强深部高地温风险的科学综合防控。
青藏高原地区地质构造复杂，缝合带及断裂、温泉出露等不良地质现象分布较多，易产生局部异常高热源。在明显的地热异常与大埋深的共同作用下，在建的某交通线路极易受到高地温灾害的威胁。本文在整理归纳青藏高原近地表地温分布规律的基础上分析了隧道高地温的成因，依托某交通线路的折多山隧道、拉月隧道等典型深埋长大隧道，对某交通线路的深部高地温风险进行了定量评价，并与国内外其他隧道的高地温风险进行了对比。结果表明：青藏高原近地表地温的分布具有显著的时间变异性及空间分布不均衡性。总体上，从时间上，青藏高原地区近地表地温近50年来呈增高趋势，从空间上，呈从北向南，从西向东增加的趋势；折多山隧道、拉月隧道等典型隧道受不同程度的高地温风险的影响，拉月隧道的高地温风险高于折多山隧道，高风险区的分布与隧道埋深、地质构造等因素相关，在地热异常区，特殊的地质构造是深部高地温的主要成因；最后通过与国内外工程地质背景类似的隧道对比分析认为，某交通线路折多山隧道、拉月隧道等高地温风险在合理的工程措施下总体可控，但需要在规划建设过程中加强深部高地温风险的科学综合防控。
19
2022, 30(4): 1111-1121.
GS(Gypsum-Slag)土体硬化剂是一种由水泥、钢渣、矿渣和脱硫石膏及其他外加剂组成的新型土体固化材料。将GS土体硬化剂和水泥两种固化剂固化土作为研究对象，通过室内无侧限抗压强度试验和电镜扫描试验，研究固化土的应力-应变曲线以及土质、固化剂掺量、龄期对固化土力学性能的影响，观察其微观结构，进而对比分析GS土体硬化剂和水泥的特性，并进行现场试验加以验证。研究结果表明：相比水泥土，GS固化土应力-应变曲线存在明显峰值；GS固化土和水泥土的强度均随着掺量和龄期正增长，且GS固化土的长期强度更高；GS固化土和水泥土变形模量分别是其抗压强度的31.11~77.24倍和23.24~71.62倍；GS固化土现场成桩的完整性优于水泥土。相比水泥土，GS固化土具有强度增长快、后期强度高、经济效益好的特点，可较好满足地下工程和路基工程等土体加固应用需求。
GS(Gypsum-Slag)土体硬化剂是一种由水泥、钢渣、矿渣和脱硫石膏及其他外加剂组成的新型土体固化材料。将GS土体硬化剂和水泥两种固化剂固化土作为研究对象，通过室内无侧限抗压强度试验和电镜扫描试验，研究固化土的应力-应变曲线以及土质、固化剂掺量、龄期对固化土力学性能的影响，观察其微观结构，进而对比分析GS土体硬化剂和水泥的特性，并进行现场试验加以验证。研究结果表明：相比水泥土，GS固化土应力-应变曲线存在明显峰值；GS固化土和水泥土的强度均随着掺量和龄期正增长，且GS固化土的长期强度更高；GS固化土和水泥土变形模量分别是其抗压强度的31.11~77.24倍和23.24~71.62倍；GS固化土现场成桩的完整性优于水泥土。相比水泥土，GS固化土具有强度增长快、后期强度高、经济效益好的特点，可较好满足地下工程和路基工程等土体加固应用需求。
20
2022, 30(4): 1362-1370.
大型滑坡灾害往往带来巨大的人员伤亡和财产损失，开展滑坡灾害全过程数值模拟研究对滑坡风险定量评估具有重要意义。本文采用更新拉格朗日控制方程的物质点法，基于Drucker-Prager屈服准则下的理想弹塑性模型，考虑孔隙水压力效应推导等效内摩擦角，建立深圳“12 ·20”滑坡二维物质点法数值模型，再现了该滑坡失稳、运动和冲击过程。采用K均值聚类算法结合物质点的相对位移识别滑裂面，对滑坡运动过程中特征物质点速度变化进行分析，并参考泥石流冲击压力计算方法对滑坡运动物质的冲击压力和冲击荷载进行了初步计算。结果表明，物质点法模拟分析获得的深圳滑坡滑裂面形态、失稳和运动特征、冲击强度和堆积形态等与实际观察结果吻合较好，是再现滑坡稳定—失稳—运动—冲击—停积全生命周期的可靠数值模拟方法。
大型滑坡灾害往往带来巨大的人员伤亡和财产损失，开展滑坡灾害全过程数值模拟研究对滑坡风险定量评估具有重要意义。本文采用更新拉格朗日控制方程的物质点法，基于Drucker-Prager屈服准则下的理想弹塑性模型，考虑孔隙水压力效应推导等效内摩擦角，建立深圳“12 ·20”滑坡二维物质点法数值模型，再现了该滑坡失稳、运动和冲击过程。采用K均值聚类算法结合物质点的相对位移识别滑裂面，对滑坡运动过程中特征物质点速度变化进行分析，并参考泥石流冲击压力计算方法对滑坡运动物质的冲击压力和冲击荷载进行了初步计算。结果表明，物质点法模拟分析获得的深圳滑坡滑裂面形态、失稳和运动特征、冲击强度和堆积形态等与实际观察结果吻合较好，是再现滑坡稳定—失稳—运动—冲击—停积全生命周期的可靠数值模拟方法。
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