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。     

黄土滑坡与黄土洞穴的相关性及其相互作用机理

在分析黄土滑坡和黄土洞穴的区域分布、微地形地貌分布、形成时间相关性的基础上,发现滑坡体上洞穴发育密度和发育程度明显增大;进一步分析滑坡对黄土洞穴的影响,认为滑坡体上节理裂隙的强烈发育为洞穴的形成提供了物质搬运空间、堆积空间以及渗流通道.滑坡改变了地面的坡形、坡度以及水力条件,使得滑坡的后缘、侧壁以及前缘等地段容易形成黄土洞穴.黄土洞穴对黄土滑坡的主要影响是可以加速冲沟发育、加剧坡体局部破坏、改变坡体的渗流条件,从而诱发滑坡发生以及古滑坡复活.     

含管黄土渗流变形规律模拟研究

黄土地区油气长输管道管沟回填土及附近区域中发育有洞穴灾害,对管道安全的威胁日益严重.尽管原状黄土、公路与铁路路堤中黄土洞穴的成因机理研究较多,但对含管黄土的渗透变形及洞穴灾害研究却较为匮乏.文章在厘清含管黄土渗流变形流固耦合方程的基础上,构建由原状土、回填土与管道组成的含管黄土渗流变形计算模型.利用Ansys Workbench中Fluent和Transient Structural耦合求解,模拟分析含管黄土中雨水渗流和土体变形规律.结果表明:约3 m宽的管沟回填黄土的渗流速度和变形量明显大于原状土;入口流速、回填土孔隙率与密度的增加均会以不同方式加快管沟回填黄土的渗流变形,进而加速管周黄土洞穴的形成与发展;微地貌起伏汇水区、管沟回填土、原状土与回填土的接触面是管周黄土洞穴灾害易发区.研究结果对揭示管周黄土洞穴成因机理有重要的理论意义,为管周黄土洞穴灾害防治提供参考.     

基于降雨入渗试验的黄土边坡稳定性研究

降雨入渗是黄土地区边坡失稳破坏的最主要诱发因素,选取陕西关中地区典型黄土边坡为研究对象进行人工降雨试验,分析了黄土边坡降雨入渗规律及边坡破坏机理,并采用有限元软件对降雨入渗作用下孔隙水压力、最大剪应力以及稳定性进行了数值模拟.试验结果表明,边坡土体的渗透系数与孔隙水压力呈指数函数关系,边坡土体的含水率与孔隙水压力呈移动平均函数关系,坡体垂直入渗深度比水平入渗深度要高,且入渗速率也存在差异.同时,边坡稳定性数值分析表明,随着降雨历时增长,坡体安全系数逐渐降低直至发生失稳.     

非饱和黄土埋地管道渗流潜蚀水毁及其辨识

管周土作为埋地管道系统的重要组成部分,渗流机械侵蚀对其破坏是埋地管道系统地下水毁灾害的主要形式之一.在非饱和黄土潜蚀特征及分类基础上,分析了非饱和黄土渗流侵蚀特征及其水动力条件,给出了非饱和土渗透系数计算参数的工程求值方法;依据渗流侵蚀临界启动流速理论及计算公式,给出了非饱和土渗流侵蚀发生的临界判据和计算参数的求值方法.分析了非饱和黄土埋地管道渗流水毁的致灾机理以及其地面辨识标志;结合上述讨论,提出了符合现场实际的非饱和黄土埋地管道渗流水毁灾害风险工程缓解措施.     

降雨作用下路堤边坡水毁机理及影响因素分析

为明确降雨对路堤边坡内部渗流场以及稳定性的影响,对路堤边坡水毁机理及其主要影响因素进行了研究.在特定土质、压实度以及冲刷入渗时间等控制条件下,通过边坡模型试验探究降雨对边坡坡面冲刷破坏过程的特征,运用GeoStudio程序进行数值模拟分析,找出降雨作用下路堤边坡内部渗流场和稳定性的变化规律.结果表明:降雨过程中雨水冲刷...     

降雨入渗对裂隙性粘土边坡稳定性作用机理的分析

为进一步认识降雨入渗对裂隙性粘土边坡稳定性的作用机理,基于饱和-非饱和渗流理论,研究了降雨条件下不同裂隙深度、裂隙开口宽度、裂隙分布位置、降雨强度和降雨持时等对裂隙性粘土边坡渗流场的影响,并进行了相应的稳定性评价.研究结果表明:裂隙的存在改变坡体的入渗能力和入渗路径;裂隙开裂越深,饱和区域越大,边坡稳定性越低;裂隙开口宽度的大小对稳定性的影响不大;裂隙分布在坡顶时易发生浅层破坏,稳定性较低,降雨容易导致浅层破坏,且对裂隙分布坡底边坡稳定性影响大;降雨强度主要影响裂隙层达到饱和的快慢,对于边坡的长期稳定性的影响则可以忽略;裂隙粘土边坡稳定性随降雨持续时间的增加而减小,当裂隙层达到饱和后,其安全系数基本不变.     

广西岩溶水资源与社会服务功能

广西岩溶分布广泛且类型多样,岩溶水资源普遍服务于农业生产、城市与农村供水,或应对极端气候产生的干旱等。认清水资源的形成、演变趋势和动力机制,能使其更好地发挥社会服务功能。本文以广西5个具有长期研究积累的岩溶场地为例,采用地下水分层观测技术展示了表层岩溶带的调蓄过程,提出表层富水带可以成为石漠化治理和缓解干旱的找水方向;设计洞穴滴水观测装置,展示了渗流通过包气带的过程,提出干旱和内涝的地质成因;建立洞穴交互带的观测方法,展示地下水与地表水的交互过程,指出地下水与地表水交互作用成为水源地环境退化的驱动力;建立地下河的氮流失模型,显示农业活动引起的氮流失过程,总结地下河系统中氮的循环机制并提出固氮方案;建立地下水潜蚀作用的观测方法,展示潜蚀作用的机制,提出城市地下空间的保护和利用需要综合考虑水动力侵蚀和化学溶蚀。岩溶地区水资源与水环境问题的认识需要结合岩溶水的补给、下渗、径流、排泄过程的观测,揭示问题产生的机制,实现岩溶水资源的可持续利用。     

黄土洞穴潜蚀地貌及其利弊综合分析

黄土洞穴潜蚀地貌在黄土高原地区十分发育.对黄土洞穴的基本类型进行了介绍;调查发现区域上黄土洞穴发育密度由西北向东南呈递减趋势;指出黄土洞穴在不同深度的发育类型和发育程度有很大差别,具有明显的层次性;对黄土洞穴的利弊进行了综合分析,认为黄土洞穴具有双重作用:一方面黄土洞穴本身是一种特殊的地质灾害,不但直接造成严重的水土流失,而且对公路、铁路、油气输送管道、民居等工业与民用建筑等均可造成严重危害,另一方面它也是黄土高原地下潜水藏一种重要的补给与排泄途径.