灌溉条件下黑方台黄土湿陷特征及其内在机理

基于室内试验,系统分析了不同初始含水量、增湿-减湿循环交替、渗透溶滤等多个条件下黑方台黄土的湿陷特性.基于微观结构定性和定量分析,探讨了黑方台黄土湿陷的内在机理.研究发现,黑方台黄土湿陷终止于饱和度52%~65%的非饱和状态;增湿-减湿循环交替4次后,黄土湿陷变形微弱;易溶盐淋滤时黄土湿陷变形持续.湿陷变形后的微观结构变化揭示出黑方台黄土湿陷的本质是黄土内架空大孔隙和支架小孔隙塌落.毛细管作用、孔隙压密作用、盐分溶解作用均对黑方台黄土湿陷有所贡献.但是盐分溶解作用的贡献远小于前二者,并且盐分溶解作用以易溶盐溶解为主.毛细管作用和孔隙压密作用的贡献大小取决于黄土中孔隙的分布和湿陷变形的发展阶段.     

甘肃黑方台静态液化型黄土滑坡滑距预测模型

黑方台位于中国甘肃省永靖县,长年的农业灌溉使其台塬边发育了大量的黄土滑坡,其中突出一类为静态液化型黄土滑坡,具有运动距离远,危害性大的特点。文章结合运用摄影测量技术与统计分析方法,研究了静态液化型黄土滑坡的基本特征参数,建立了滑坡体积、滑坡后退距离和堆积体平均宽度的关系。利用滑坡形成的泥流屈服应力获得了坡度与滑坡堆积体淤积厚度的关系。以滑坡后退距离和前缘坡体平均坡度两个简单参数建立了黑方台静态液化型黄土滑坡的滑距预测模型,具有较好的适用性。     

黑方台黄土洞穴成因影响因素研究

黑方台自1968年以来共发生滑坡200余次,已发生的黄土滑坡中,多数滑坡后缘发育有黄土洞穴。黄土洞穴不仅使地表水快速入渗,同时也影响黄土斜坡的稳定性。通过现场调查与室内实验,并结合多期影像对比,数值模拟等方法对黄土洞穴发育特征、类型和形成机理进行研究。结果表明：黄土洞穴主要分为冲蚀型、潜蚀型和湿陷型且沿台塬边缘分布;黄土洞穴的发育主要受到灌溉水、裂缝和黄土崩解性影响。灌溉水沿裂缝等优势通道下渗可在局部形成小型洞穴,裂缝部位含水率明显较大。党川3#滑坡裂缝沿滑坡边缘分布,裂缝走向与黄土洞穴长轴方向基本一致。该研究可为黄土洞穴发育与滑坡防治提供指导建议。     

黑方台典型黄土洞穴形成的影响因素

黑方台自1968年以来共发生滑坡200余次,已发生的黄土滑坡中,多数滑坡后缘发育有黄土洞穴。黄土洞穴不仅使地表水快速入渗,同时也影响黄土斜坡的稳定性。通过现场调查与室内试验,并结合多期影像对比等方法对黄土洞穴发育特征、类型和形成机理进行研究。结果表明:黄土洞穴主要分为冲蚀型、潜蚀型和湿陷型且沿台塬边缘分布;黄土洞穴的发育主要受到灌溉水、裂缝和黄土崩解性影响。灌溉水沿裂缝等优势通道下渗可在局部形成小型洞穴,裂缝部位含水率明显较大。党川3#滑坡裂缝沿滑坡边缘分布,裂缝走向与黄土洞穴长轴方向基本一致。该研究可为黄土洞穴发育与滑坡防治提供指导建议。     

甘肃黑方台黄土压缩试验研究

以黑方台地区原状黄土为对象,开展不同含水率试样的侧限压缩试验,对比分析了不同荷载下各含水率试样的e-lgp曲线,采用双对数坐标法确定了试样的结构屈服应力,对黑方台原状黄土压缩试验结果进行拟合分析。结果表明:随着试样含水率的增高,其对应的e-lgp曲线呈依次降低的趋势,但15%含水率试样与20%含水率试样对应的e-lgp曲线间具有较大空隙,说明含水率为15%20%是试样结构发生较大变形的临界值;各含水率试样在试验过程中都存在结构屈服应力,天然状态下黑方台原状黄土的结构屈服应力为99 k Pa,但随着含水率增高,其结构屈服应力值持续降低;基于岩土破损力学理论基础建立的数学表达式确定出了黑方台原状黄土材料参数B值为0.011 3,并将模拟结果与试验数据进行对比,得到了较好的拟合结果。     

红层岩溶发育特征与地面塌陷形成机理-以咸宁地区为例

通过收集整理前人研究资料、实地踏勘以及现场灰质砾岩取样、磨片及显微镜观测等方法手段,分析了红层岩溶发育特征与灰质砾岩溶蚀机理,同时,结合咸宁地区实际地质条件,建立了岩溶地面塌陷室内物理模型,通过监测抽(排)水与降雨两种情况下土压力、孔隙水压力以及土体位移变化情况,分析了抽(排)水和降雨对岩溶地面塌陷的影响机制。模型试验结果表明研究区岩溶地面塌陷形成机制主要为潜蚀作用,真空吸蚀作用次之。降雨对地表土体产生冲刷,地下水渗流作用造成土体潜蚀、运移;抽(排)水时水位发生骤变,水力梯度变大,加速了泥沙带出,导致含砂砾黏土层逐渐被潜蚀、掏空,加之真空负压的吸蚀叠加作用,促进土体破坏导致失稳,最终发生地面塌陷。由此可知,咸宁地区红层岩溶地面塌陷的形成机制主要是潜蚀作用与真空吸蚀作用交互反应,抽水是其诱发岩溶地面塌陷的主要外因。     

黄土填方边坡物理模拟过程中微结构变形破坏特征

在黑方台地区,常年发生大量的黄土滑坡,对黄土滑坡破坏特征的研究有利于黄土滑坡的预测预报。通过物理模拟实验再现了这类滑坡的破坏过程,利用电镜扫描并借助图像处理软件分析了坡体破坏过程中的土体微结构变化特征,并结合直剪试验研究了土体强度变化特征。得到了以下结论,破坏前黄土颗粒的孔隙率在20%~22%之间,破坏后的黄土颗粒孔隙率13%左右。破坏后的黄土强度低于破坏前,内聚力C、内摩擦角φ均降低。黄土破坏时,颗粒结构重新排列,颗粒间胶结物肢解分散,是孔隙率降低的主要原因。黄土破坏时颗粒结构的改变导致孔隙水压力突增,与宏观变形破坏特征具有一致性,这说明微结构变形破坏特征具有突发性。     

黄土填方边坡物理模拟过程中微结构变形破坏特征研究

在黑方台地区,常年发生大量的黄土滑坡,对黄土滑坡破坏特征的研究有利于黄土滑坡的预测预报。通过物理模拟实验再现了这类滑坡的破坏过程,利用电镜扫描并借助图像处理软件分析了坡体破坏过程中的土体微结构变化特征,并结合直剪试验研究了土体强度变化特征。得到了以下结论,破坏前黄土颗粒的孔隙率在20%-22%之间,破坏后的黄土颗粒孔隙率13%左右。破坏后的黄土强度低于破坏前,内聚力C、内摩擦角Φ均降低。黄土破坏时,颗粒结构重新排列,颗粒间胶结物肢解分散,是孔隙率降低的主要原因。黄土破坏时颗粒结构的改变导致孔隙水压力突增,与宏观变形破坏特征具有一致性,这说明微结构变形破坏特征具有突发性。     

黄土丘陵区与黄土塬区地貌发育规律对比及与水土流失的关系

通过对以米脂、洛川为代表的典型黄土丘陵区、黄土塬区的野外考察，认为它们之间存在着黄土披盖形式，地貌发育规律等方面的差异这种差异明显表现于二者沟谷发育特点及发育规律上，导致沟谷延伸速度的显著不同，两地区水土流失形成主要受各自不同的地貌发育规律控制，均需经历了一个较长的强水土流失期。     

柿竹园野鸡尾矿区地面塌陷成因分析及防治

讨论了野鸡尾矿区地面塌陷分布的特征,并对塌陷的成因进行了分析,认为塌陷是潜蚀、吸蚀、气爆等综合作用的结果,岩溶管道中水动力条件的改变,最终导致地面塌陷的发生,最后提出了地面塌陷的防治措施.     

甘肃黑方台突发型黄土滑坡形成过程的物理模拟

中国黑方台地区发育了大量突发型黄土滑坡,这类滑坡变形破坏过程中伴随了显著的超孔隙水压力,通过现场调查概化这类滑坡的特征建立模型进行室内物理模拟,还原了这类滑坡的变形破坏过程,并分析了孔隙水压力与位移的响应规律,结果表明:滑坡变形前地下水产生的孔隙水压力需要达到一定程度,坡体破坏前出现了持续性的缓慢蠕动,在此期间滑坡体后方的孔隙水压力产生波动导致变形加快,进一步促使滑坡体内部产生超孔隙水压力,最终使土体产生显著的超孔隙水压力导致滑坡失稳破坏。黑方台地下水产生的静孔隙水压力是使突发型滑坡产生蠕动变形的原因,而蠕动变形导致的孔隙水压力波动是造成滑坡变形突增失稳破坏的诱因。     

盐锅峡黑方台黄土塬塬坡地下水浸润带研究

黄土塬区灌溉是一种常见的人类活动,这种活动不仅会引起塬区地下水浸润带的变化,而且对黄土塬边斜坡(简称塬坡)稳定性影响显著,常常形成斜坡灾害(滑坡)。以甘肃省永靖县盐锅峡黑方台黄土塬边典型斜坡为例,首次提出"坡体浸润比"的概念,并利用边界调查、实验分析、数值模拟等方法探寻地下水浸润带的演化特征,定量分析了地下水浸润带与塬坡稳定性的关系,得到2点重要结论:1地下水浸润带锋面位置变化与地下水位升降为函数关系。即,地下水浸润带锋面位置随时间的上升幅度与塬区地下水位上升速度有关,呈时间正相关,表达式为s(x,t)=vt M(x,t);2"坡体浸润比"(ζ)与塬坡稳定性密切相关,ζ存在拐点,当ζ≤0.170时,塬坡稳定系数缓慢降低,对塬坡稳性影响不明显;当ζ≤0.170时,塬坡稳定系数急剧降低,对塬坡稳定性影响显著。     

渗透剪切作用下黄土的力学特征

黄土高原地区黄土在灌溉作用下,逐渐达到饱和状态,饱和中,陡坡类黄土坡体自重增加引起下滑力增加.该过程持续进行后,坡体内部同时发生渗流和剪切过程,导致坡体的变形不断增大,直至破坏后形成滑坡.本文选取黑方台4.29滑坡为研究对象,在现场调查的基础上,利用滑坡后壁原状黄土试样,基于三轴试验设置10组共60个原状样对饱和黄土的渗透剪切行为进行模拟.试验中设置了0.5、0.1和0.05 mm·min-1三个不同的加载速率对黄土试样进行剪切,为比较分析,对0.1 mm·min-1剪切速率试样设置了0、1、2和5 m几个不同水头进行了试验.试验结果表明:饱和黄土在渗流与剪切耦合作用下,表现出应变硬化特征,渗透作用明显降低了黄土的强度,尤其是黄土黏聚力降低,其降幅达5.24%~63.35%.对已有强度指标拟合后获得黄土在渗透剪切工况下的强度修正公式.     

地震作用下黑方台黄土滑坡稳定性分析及治理措施

以甘肃省永靖县黑方台黄土滑坡为依托,对黄土滑坡的分布特征和形成因素进行了分析,得出降雨入渗和灌溉是滑坡最主要的滑动原因.对地震作用下滑坡的稳定性采用了强度折减法和简化毕肖普法进行了分析计算.计算结果表明:该滑坡在采取工程加固措施整治前,在地震作用下处于不稳定状态,需进行整治,结合工程地质条件,提出采用排水和抗滑桩的整治方案,并计算得出在地震作用下整治后的滑坡安全稳定系数大于设计值.研究结论可为地震作用下黄土滑坡的稳定性分析提供参考和理论依据.     

基于动态数据驱动的地质灾害监测预警系统设计与实现

基于地质灾害诱发因素与形成机理,针对地质灾害传统数据管理、实时监测数据处理与分析、预警模型库建设等问题,结合动态数据驱动、多源数据可视化及监测数据实时传输等技术,建立基于动态数据驱动技术的地质灾害监测自动预警方法体系,并采用阈值判别预警、过程跟踪预警以及时空信息的综合分析预警方法,充分采用服务流引擎技术与数据库技术,研制基于网络环境的新型地质灾害动态监测系统,以实现灾害信息实时查询、处理与分析、动态监测曲线的绘制及灾害自动预警等功能。以甘肃省黑方台黄土滑坡监测示范区为例,验证构建的地质灾害实时监测数据与预警模型服务流,系统能够实时反映灾害体的变形情况,并成功预警了黑方台陈家6#滑坡。     

从团粒结构失稳角度探讨由灌溉引起的黄土湿陷发生机理

利用SEM/EDX等测试手段,探讨了由灌溉引起的黄土湿陷发生机理.结果表明:黄土湿陷过程包括初始快速变形和后续迟缓变形2个阶段,这2个阶段的发生都与黄土的骨架颗粒--团粒有关.前者是由于黄土中非水稳性团粒遇水破坏所至,而后者是因为水的渗透造成黄土团粒主要胶结物碳酸钙的淋溶移动损失,从而导致失稳.黄土中松散结构或架空孔隙的存在是产生湿陷的重要条件,但不是湿陷发生的根本原因.     

甘肃黄土陷穴的形成因素及分布规律研究

黄土陷穴在甘肃中东部地区分布较广,本文主要对甘肃黄土陷穴形成因素及分布规律进行了初步分析研究。笔者认为甘肃黄土陷穴的形成因素主要为物质组成和结构、垂直节理和渗透性、降雨特征、地形、坡面切割和沟蚀发育的程度、人为活动等;甘肃黄土陷穴的分布规律主要受黄土层位控制,发育方向受构造节理控制,表现在地形地貌上主要分布于斜坡与陡坎的交界地带,坡度较缓、排水不便的坡体上,临沟的塬边凹形地段,冲沟沟头,人工填土地段等。     

泾河下游台塬区黄土滑坡类型与时空分布规律

泾河下游台塬区黄土滑坡频繁发生,曾造成严重的人员伤亡和经济财产损失。以"泾河南岸泾阳段黄土滑坡调查评价"项目为依托,对区内滑坡的类型及分布情况进行了较为详细的野外调查。根据调查结果将黄土滑坡按诱发因素及运动特征划分为灌溉流滑型黄土滑坡、灌溉滑动型黄土滑坡、侵蚀滑动型黄土滑坡、侵蚀滑塌型黄土滑坡及开挖垮塌型黄土崩塌5个类型。在此基础上对黄土滑坡的时空分布规律进行了研究,结果表明:区内黄土滑坡的时间分布特征表现为黄土滑坡日趋频繁和春季多发,空间特征表现为黄土滑坡多塬段群发和区域破坏模式差异,这些特征系人类工程活动与其它地质环境条件耦合作用的结果。灌溉诱发型黄土滑坡具有典型的多序次破坏特征,从一定程度上体现了滑坡在时间与空间上的相互关系。     

江西东乡县亭子上岩溶塌陷形成机理研究

岩溶塌陷地质灾害对江西东乡县孝岗镇西坪村亭子上居民区造成了严重的经济损失和安全隐患。通过钻探、物探及地下水试验分析,亭子上居民区内岩溶塌陷的3个基本形成条件充分,一是岩溶发育强烈,钻孔见溶洞率达81.8%,小于1 m的岩溶顶板达70%;二是具有较厚的含粉质粘土和砂砾石覆盖土体;三是地下水丰富,地下水动力充足。综合认为,在渗流潜蚀和真空吸蚀效应的共同作用下,研究区覆盖土层内形成土洞,再经过降雨或增加荷载导致土体的致塌力上升,使得土洞顶板失稳坍塌形成地面塌陷。     

峨眉山玄武岩结构面类型及成生规律

通过研究中国西南地区峨眉山玄武岩地区修建的部分水电站的基础地质资料,以及东岩区、中岩区和西岩区峨眉山玄武岩产出的区域地质背景、岩石学、岩相学和地球化学特征,划分出峨眉山玄武岩的结构面类型,分别是:由不同软弱夹层构成的喷发间断结构面、岩浆侵入使围岩发生蚀变而形成的侵入、蚀变结构面,以及地表岩体由于风化卸荷而形成的风化卸荷结构面。根据不同岩区玄武岩的地质地球化学特征和形成环境,探讨了这些结构面的成生规律和分布特点。东岩区玄武岩喷发旋回多,凝灰岩和沉积岩夹层多而厚,结构面以凝灰岩夹层形成的层间错动带、冷凝收缩形成的柱状节理、火山爆裂式喷发形成的集块岩、火山角砾岩夹层构成的结构面为主;中岩区在大地构造上处于攀西裂谷核心地带,岩浆活动频繁,构造运动和变质作用异常强烈,侵入、蚀变结构面和风化卸荷结构面大量出现;西岩区由于玄武岩喷发环境为海相,燕山晚期和喜马拉雅期构造活动强烈,以枕状构造结构面、蚀变结构面和构造结构面最为发育。