泥石流体屈服应力与黏土矿物关系的试验研究

泥石流体的屈服应力是泥石流体抗剪强度的一个重要指标,但到目前为止对泥石流体屈服应力和黏土矿物的关系研究还不完善。通过简易泥石流排导槽装置,选取蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭土4种常见的黏粒矿物为研究变量,以泥石流体屈服应力为研究目标,依次改变泥石流体中泥沙颗粒体积浓度、黏粒矿物成分及百分含量得出:(1)同等条件下,不同黏土成分对屈服应力的影响不同,蒙脱石影响最强,伊利石次之,绿泥石、高岭土最弱;(2)单一黏土矿物条件下,屈服应力与黏土矿物关系呈正向指数关系;(3)混合黏土矿物条件下,屈服应力与黏粒矿物的关系与单一黏土矿物条件下关系一致,但变化速率比单一黏土矿物小;(4)通过国内外学者资料验证本文泥石流屈服应力与黏土矿物的关系,具有一定的准确性和可用性。     

旅游活动对坡地土壤物理性质的影响——以上海郊区天马山公园采挖竹笋活动为例

采用野外调查和室内分析相结合的方法,针对研究区采挖竹笋活动区域坡地土壤的枯枝落叶层厚度、土壤含水率、土壤容重和土壤粒度特征等指标进行测定,并进行土壤冲击指数分析、方差分析和相关分析,定量研究采挖竹笋活动对土壤物理性质的影响。对比采挖竹笋活动前后各项指标的变化,结果显示该旅游活动对旅游环境产生了一定的破坏,具体表现为:(1)受旅游活动干扰,枯枝落叶层厚度、含水率、土壤黏粒等指标均有所减小,而土壤容重、土壤砂粒则有增大趋势;(2)各级坡度指标均较活动前有所变化,且变化极其显著(P0.01)的坡度范围均集中在Ⅰ(0°～5°)、Ⅱ(6°～10°)级坡度上;(3)在旅游活动影响下,枯枝落叶层厚度变化幅度较大,对旅游活动干扰表现最为敏感,其次是土壤容重和含水率,土壤粒度中粉粒含量对旅游活动反应最弱;土壤细黏粒与枯枝落叶层、含水率存在显著正相关,粗砂粒与枯枝落叶层、含水率存在显著负相关。     

泥石流体屈服应力与粘土矿物关系的试验研究

泥石流体的屈服应力是泥石流体抗剪强度的一个重要指标,但目前为止对泥石流体屈服应力和粘土矿物的关系研究还不完善。本文通过简易泥石流排导槽装置,选取蒙脱石、伊利石、绿泥石、高岭土4种常见的粘粒矿物为研究变量,以泥石流体屈服应力为研究目标,依次改变泥石流体中泥沙颗粒体积浓度、粘粒矿物成分及百分含量得出：(1)同等条件下,不同粘土成分对屈服应力的影响不同,蒙脱石影响最强,伊利石次之,绿泥石、高岭土最弱;(2)单一粘土矿物条件下,屈服应力与粘土矿物关系呈正向指数关系;(3)混合粘土矿物条件下,屈服应力与粘粒矿物的关系与单一粘土矿物条件下关系一致,但变化速率比单一粘土矿物小;(4)通过国内外学者资料验证本文泥石流屈服应力与粘土矿物的关系,具有一定的准确性和可用性。     

泥石流拦砂坝坝前堆积和沟床坡度对扬压力的影响

利用大型水槽和泥石流拦砂坝模型,开展了坝前堆积和沟床坡度对拦砂坝底扬压力的影响试验。结果表明:(1)坝前堆积物的渗透性对坝底扬压力影响显著,渗透性越好,作用于坝底的扬压力越大,反之则越小;(2)扬压力随着距坝踵距离的增大而减小,即扬压力从拦砂坝上游至下游逐渐变小;(3)沟床坡度对坝底扬压力的影响显著,沟床坡度越大,作用于坝底扬压力越小。     

黏粒含量对粉质黏土土水特性影响的试验研究

粉质黏土分布广泛,其土水特性受黏粒含量影响显著。为揭示黏粒含量对粉质黏土土水特性的影响规律,采用离心机对不同黏粒含量粉质黏土进行脱水条件下土水特性测试试验。首先,制备六组干密度相同的不同黏粒含量粉质黏土试样,并通过密度计与筛分联合测定法获得试样颗粒级配曲线和黏粒含量。然后,通过调节离心机转速得到不同基质吸力对应的土样总质量与含水量,并基于Van-Genuchten模型拟合土样土-水特征曲线,进而分析黏粒含量对土-水特征曲线的影响。研究结果表明:(1)不同黏粒含量粉质黏土的体积含水率均随基质吸力增加逐渐减小且变化趋势基本一致:当基质吸力小于20 k Pa时,含水率接近饱和含水率,大于20 k Pa后含水率随基质吸力增加快速减小;(2)黏粒含量越高,粉质黏土持水能力越强,土体含水率越大,含水率受黏粒含量增加影响的程度呈现先增大后减小的趋势;(3)相同基质吸力条件下,黏粒含量越高,土体含水率越大,在基质吸力大于80 k Pa后不同黏粒含量土样的含水率相差越来越小;(4)残余含水率偏高,吸附的水分仍达到其饱和状态含水量的40%左右。这为进一步进行非饱和粉质黏土软基的水力特性评估提供了技术支持。     

基质吸力与黏粒含量对砂土抗剪强度影响的研究

当前对于非饱和土的研究,主要集中在纯砂土和纯黏土的土水特征和抗剪强度,而实际工程中,基质吸力对含黏粒砂土的抗剪强度具有显著的影响。根据实际工程中含黏粒砂土的级配,论文采用高岭土和细砂配制不同黏粒含量的砂土,利用5Bar压力板仪得出含黏粒砂土的土-水特征曲线,利用非饱和土四联直接仪得出不同基质吸力条件下含黏粒砂土的抗剪强度指标。研究结果表明：随着黏粒含量的增加,含黏粒砂土的残余含水率增加。随着基质吸力的增加,含黏粒砂土的抗剪强度大部分呈现增大的趋势。但当黏粒含量为15%时,随着基质吸力的增加,含黏粒砂土的抗剪强度先增大后减小,出现了“黏粒效应”。最后,从含黏粒砂土的微观颗粒结构出发,揭示了含黏粒砂土的抗剪强度主要受土体含水量的大小、颗粒之间弯月形水面的数量的多少和面积大小三方面的影响。     

基质吸力与黏粒含量对砂土抗剪强度的影响

当前对于非饱和土的研究,主要集中在纯砂土和纯黏土的土水特征和抗剪强度,而实际工程中,基质吸力对含黏粒砂土的抗剪强度具有显著的影响。根据实际工程中含黏粒砂土的级配,采用高岭土和细砂配制不同黏粒含量的砂土,利用5 bar压力板仪得出含黏粒砂土的土-水特征曲线,利用非饱和土四联直接仪得出不同基质吸力条件下含黏粒砂土的抗剪强度指标。研究结果表明:随着黏粒含量的增加,含黏粒砂土的残余含水率增加;随着基质吸力的增加,含黏粒砂土的抗剪强度大部分呈现增大的趋势;但当黏粒含量为15%时,随着基质吸力的增加,含黏粒砂土的抗剪强度先增大后减小,出现了"黏粒效应"。最后,从含黏粒砂土的微观颗粒结构出发,揭示了含黏粒砂土的抗剪强度主要受土体含水量的大小、颗粒之间弯月形水面的数量的多少和面积大小三方面的影响。     

砂土中黏粒含量对渗透性的影响

边坡滑动、地基液化等灾害现场土体中都含有一定含量的黏粒,且黏粒对砂土液化影响显著,因此研究不同黏粒对砂土力学特性的影响具有重要的工程意义。通过常水头渗透与变水头渗透试验,测定了纯砂及掺入不同黏粒后砂土的渗透系数。探讨了干密度、孔隙比与渗透系数之间的关系,分析了不同种类黏粒的砂粒间孔隙比对砂土渗透系数的影响。结果表明:黏粒含量越大,砂样的渗透系数越小;膨润土较高岭土对砂土渗透系数的影响更为显著;含黏粒的砂土砂粒间孔隙比随着黏粒含量的增加而增大。     

汶川地震灾区松散土体岩土特性研究

汶川地震灾区地震诱发了巨量的松散固体物质,呈非均质、欠固结、空间结构复杂,岩土特性具有特殊性。以都江堰虹口深溪村锅圈岩沟为例,在地震诱发滑坡遥感解译的基础上,通过原位渗透、直剪和三轴实验,系统研究了汶川地震灾区松散土体的岩土力学特性。地震诱发的滑坡堆积体主要分布在源区坡度≥30°的区域,平均堆积厚度约为15 m,储量达20×10~4m~3。渗透实验表明,松散土体初始和稳定入渗率均较大,主要与其大空隙、大裂隙、欠固结等特性有关;此外存在内部侵蚀、细颗粒迁移现象。直剪实验中松散土体黏聚力和内摩擦角随黏粒含量增加而增加、但随含水率呈先增大后减小的趋势。三轴实验结果表明,应力随应变的增加而增加;且在不同含水率条件下增长速率不同。围压越小,剪应力达到峰值引起的土体应变越小,土体越易破坏。孔隙水压力随应力和应变的增加而增加,土体破坏后,孔隙水压迅速降低,之后随着应力和应变的增大,孔隙水压力呈现回升。研究成果可以为锅圈岩沟泥石流致灾机理、预警阈值、防治工程关键参数设计等提供科学依据。     

泥石流堆积区粒度分布特征

为研究泥石流堆积区单期和多期粒度分布及其关系,通过现场调查和颗粒分析试验,采用统计法分析泥石流堆积区形态特征、平面和垂向粒度分布特征。结果表明:泥石流堆积区呈中间高两侧低,横轴与纵轴长度基本一致;平面上纵向从沟口到堆积扇前缘粒径逐渐增大,曲线范围峰值粒径百分含量中轴线最大,向两侧逐渐减小,中轴线粒径集中性强;平面上横向从沟口到堆积扇前缘粒径呈增大的趋势,曲线范围峰值逐渐变大,曲线范围峰值粒径百分含量逐渐增加,堆积区中部粒径集中性强;垂向上自上而下厚度逐渐增大,粒径曲线范围峰值主要为10～20 mm,具有较好的集中性。研究成果可为泥石流形成机理研究和泥石流防治规划等提供参考。     

储层伤害下的低速非达西斜井产能分析

在考虑启动压力梯度和储层损害因素的基础上,对斜井井眼周围的单相流体在储层的渗流规律分析,通过空间坐标变换,建立了适用于具有供给边界的稳定渗流条件下的斜井产能公式,并以海拉尔盆地某低渗透油田的一口斜井为例,进行了斜井的流入动态和产能分析,为斜井的合理配产提供了科学依据。分析研究认为,当启动压力梯度（小于0.001MPa）、井斜角（小于20oC）较小时,对斜井的流入动态影响较小,当启动压力梯度、井斜角较大时,对斜井的流入动态影响较大;当井斜角较小时,斜井非达西无阻流量变化不大,井斜角大于200时,曲线开始出现明显上翘,并且随着井斜角的增大,斜井的非达西无阻流量急剧增加;随着油层厚度的增大,斜井非达西无阻流量越大,并且斜井非达西无阻流量与地层厚度成线性关系。     

大孔道内流体流动规律的物理模拟实验

 油藏大孔道内部形态结构既不同于多孔介质也不同于常见管道, 因此, 大孔道内流体流动规律也应不同于常规渗流及粗糙管流, 为方便表述, 本文定义流体通过大孔道的流动为“洞流”。为深入研究大孔道洞流规律, 以因次分析法为基础, 建立大孔道洞流规律物理模型的相似准数, 通过采用不同比例目数的砂粒, 制备了9 个大孔道洞流规律物理模型, 研究不同壁面突出度条件下大孔道的压降及流量关系。研究结果表明:随着流量的增加, 9 个不同突出度大孔道洞流物理模型的流体流动阻力压力梯度均随流量的增加而逐渐增大, 且突出度越大, 压力梯度的增幅越大;当流速增加到一定程度时, 大孔道洞流规律由线性流转变为非线性流;在相同横截面积及相同流动截面积条件下, 洞流的压降梯度小于渗流, 但大于粗糙管流。     

基于低黏土矿物含量泥岩的膨胀力试验研究

针对某高速铁路地基中低黏土矿物泥岩进行不同初始含水率与不同干密度条件下的膨胀力试验,结果表明:规范中判定为无膨胀性的泥岩实质上是具有一定的膨胀性;在干密度不变的条件下,膨胀力随着初始含水率的增大而减小;在初始含水率不变的条件下,膨胀力随着干密度的增大而增大。并且根据试验结果拟合出适用于低黏土矿物泥岩的考虑干密度与初始含水率的膨胀力公式。     

高速公路坡道对交通流的影响

采用周期边界条件,建立单车道不同路段最大速度不同的元胞自动机交通流模型,模拟研究坡道长度、坡道倾度、较慢车混合比例和增设爬坡道对高速公路交通流的影响。结果表明,坡道长度不同时,车辆的临界密度相同,车辆达到临界密度之前的平均速度随坡道长度的增加而减小,在中等密度区域对应的交通流量随坡道长度的增大而减小;坡道倾度增大时,车辆平均速度明显减小,相应的车辆临界密度也减小,在中等密度区域内的最大流量随着坡道倾度增大而迅速减小;只要有较慢车存在,不同较慢车的混合比例对交通流的影响基本相同;增设爬坡道前后车辆的临界密度相同,增设爬坡道后的车辆平均速度比没有爬坡道时大,密度不是特别大时,增设爬坡道可以大大提高高速公路的通行能力。     

稀性泥石流沟道侵蚀试验研究

泥石流对沟道的侵蚀破坏作用比一般水流强烈,由于对其侵蚀深度的估计不足,往往导致防治工程的失效。通过室内等比模拟稀性泥石流沟道侵蚀试验来探究其规律。试验研究表明:坡度变化对侵蚀效果的影响大于流量的影响;在一定范围内,侵蚀深度随泥石流的磨损力增大呈线性增加,并给出经验公式。结合野外调查,对于松散堆积物源较厚的沟道流通区,该经验公式具备一定的适用性。     

基于物源特征的白龙江流域泥石流易发性评价

白龙江流域是泥石流地质灾害的易发区和高发区,历史上曾发生过多次泥石流灾害。为探讨物源对泥石流的影响,对流域内泥石流物源数量、类型、分布进行了详细地调查分析,进而研究了物源转化泥石流的方式。在分析泥石流物源发育影响因素的基础上,采用确定性模型与灰色关联组合方法,筛选出物源敏感性、坡面侵蚀程度、沟床比降、沟壑密度四个因子,运用AHP模型进行区域泥石流易发性区划。得出以下认识：(1)白龙江流域泥石流物源分为重力侵蚀堆积型、坡面侵蚀汇集型、沟道侵蚀堆积型和弃渣侵蚀堆积型。其中物源量最多的为重力侵蚀堆积型,分布面积最广的是坡面侵蚀汇集型;(2)泥石流的物源多分布于坡度在15°~45°范围内的斜坡上,1 000~2 500 m的高程范围内,距离断裂500 m范围内,且物源量与植被覆盖率呈较好的负相关性;(3)流域内物源转化为泥石流的方式主要有崩落冲刷拉槽型、集中堵塞溃决型、沟道揭底铲刮型、坡面径流侵蚀溜滑型;(4)白龙江流域泥石流高易发区位于物源分布密集区,即泥石流流域中下游两岸。     

黏粒含量对泥石流源区砾石土体强度影响的实验研究

泥石流源区砾石土的黏粒颗粒含量对砾石土孔隙水压力和强度的影响是泥石流形成机理中的重要问题之一.采用室内静三轴实验研究云南东川蒋家沟支沟大凹子沟源区的砾石土体强度、孔隙水压力、湿陷性与黏粒颗粒含量的关系,发现黏粒的质量分数在3.75％～7.50％范围内的砾石土试样湿陷性较大;黏粒的质量分数为5％左右的砾石土湿陷性最大;黏...     

Onset of submarine debris flow deposition far from original giant landslide

Submarine landslides can generate sediment-laden flows whose scale is impressive. Individual flow deposits have been mapped that extend for 1,500 km offshore from northwest Africa. These are the longest run-out sediment density flow deposits yet documented on Earth. This contribution analyses one of these deposits, which contains ten times the mass of sediment transported annually by all of the world's rivers. Understanding how this type of submarine flow evolves is a significant problem, because they are extremely difficult to monitor directly. Previous work has shown how progressive disintegration of landslide blocks can generate debris flow, the deposit of which extends downslope from the original landslide. We provide evidence that submarine flows can produce giant debris flow deposits that start several hundred kilometres from the original landslide, encased within deposits of a more dilute flow type called turbidity current. Very little sediment was deposited across the intervening large expanse of sea floor, where the flow was locally very erosive. Sediment deposition was finally triggered by a remarkably small but abrupt decrease in sea-floor gradient from 0.05 degrees to 0.01 degrees. This debris flow was probably generated by flow transformation from the decelerating turbidity current. The alternative is that non-channelized debris flow left almost no trace of its passage across one hundred kilometres of flat (0.2 degrees to 0.05 degrees) sea floor. Our work shows that initially well-mixed and highly erosive submarine flows can produce extensive debris flow deposits beyond subtle slope breaks located far out in the deep ocean.     

高温冻土剪切力学特性试验研究

利用重塑土的直剪试验,探讨-2℃条件下青藏地区3种不同土性(粉质黏土、粉砂、细砂)冻土的直剪力学特性。结果表明:高温冻土剪切特性与土性、密度、含冰量密切相关;剪切位移-剪应力曲线在相对密实条件下呈应变软化型,而在相对松散状态下呈应变硬化型;不同密实条件下粉质黏土的内摩擦角随含冰量的增加表现为先降低后增加,而细砂的内摩擦角随含冰量的增加而增加;在相同含冰量条件下粉质黏土、细砂的内摩擦角随密度的增加而增加;粉砂在不同密实条件下内摩擦角随密度的变化规律与粉质黏土类似,但在相同含冰量条件下内摩擦角随密度的变化规律与粉质黏土、细砂相反;-2℃条件下不同土性高温冻土黏聚力随密度、含冰量变化的规律不明显。高温冻土地区的工程建设应根据土性、密度、含冰量情况合理选取抗剪强度指标。