陕北油田黄土工区道路冲蚀灾害模型试验研究

为探究陕北油田黄土工区道路冲蚀灾害特征及路面细沟冲蚀影响因素,采用物理模型试验,模拟径流冲刷砂黄土道路,对道路细沟冲蚀发育过程,不同工况下细沟长度、平均宽度以及平均深度的发展特征和产沙速率变化规律进行了研究。结果表明:细沟的发育过程可分为四个阶段:面蚀阶段—跌坑形成阶段—细沟发育阶段—切沟侵蚀、崩塌阶段。细沟长度、平均宽度和平均深度与放水时间成幂函数关系,随着放水时间的增大而增大。其中细沟长度随着试验时长的增加先急剧增加,然后逐渐减少;细沟平均宽度随试验时长的增加总体呈现先快速增加后增加速度减慢;平均深度变化速度均在某一时刻达到拐点,流量越大达到拐点的时间越早。冲蚀灾害受流量和坡度影响显著,总体上随着坡度和流量的增大而增大;产沙速率总体上与流量成线性关系,在其他条件一致的情况下,产沙速率随着流量的增大而增大;与南部的粉黄土和黏黄土相比,陕北油田工区的砂黄土产沙速率明显偏大,冲蚀灾害更为严重。     

极端降雨对黄土沟壑区隧洞施工力学效应影响分析

黄土地区输水隧洞的建设中,降雨入渗极大影响着输水隧洞围岩稳定性。本文利用非饱和渗流理论和数值模拟方法研究了极端降雨条件入渗与黄土沟壑区隧洞的开挖扰动耦合影响下围岩的变形和渗流场演变规律,通过Plaxis3D模型对降雨入渗下新奥法施工过程中围岩力学特性、初期支护过程进行流固耦合分析。结果显示,降雨等级越高,围岩孔隙水压力变化幅度越大,对围岩的稳定性越不利;降雨入渗与开挖扰动会加速土层中渗流场和应力场的重分布过程;基于沟道的汇水特性,隧洞围岩含水率在最初5~10 d呈台阶式增长,拱顶、拱腰和拱趾处的最大变形为17.8 mm、28.2 mm、24.6 mm,最大剪切应力为175.3 kPa、182.5 kPa、150.6 kPa,降雨结束约15~20 d围岩变形速率逐渐减小收敛至特定值,但围岩的应力持续增加,为避免围岩发生塑性变形,故可在15~20 d进行二次衬砌支护。本次研究结果可对极端降雨期黄土沟壑地区隧洞施工安全控制提供参考。     

黄土地层中锚杆受力性能试验分析

介绍了以黄土地层作为支护对象的锚杆室内模型试验 .试验表明 :锚杆受力规律与在其它支护介质中相似 .按理论推导得到了最佳安装角αopt的计算公式 ,将其简化为αopt=6 0°- φ(其中 φ为土的内摩擦角 ) ,并提出了剪力沿锚杆长度分布的“黄金分割”规律 ,得出了各种锚固 (不同锚固角 )情况下的有效锚固长度 .     

陇东黄土高原气候对全球变暖的响应及其对林果的影响

根据陇东黄土高原6县区40年气候资料,分析光、温、水等主要气象要素的变化,结果表明:陇东黄土高原气候变化趋势与全国和全球相似,气温升高、降水趋少,向暖干化方向发展。通过气候变化对主要林果影响的分析,该区域适宜苹果、杏、枣的栽培,而桃、梨将由适宜栽培向次适宜栽培演化。因此,宜大力发展苹果、杏、枣栽培,调整桃、梨栽培面积。冬季气温增高可能导致果树病虫害加重,应引起高度重视。     

黄土高填方路堤沉降分析

采用4种条件(层重固结法,层重未固结法,孔隙水压力求孔压系数法,孔隙气压力求孔压系数法)下的最终沉降计算方法,和简化的考虑施工加载过程的非饱和土一维固结方法,对某公路高路堤的沉降进行计算分析,并与实测资料相比较。结果表明:公路路堤各土层在自重作用下固结已经完成,甚至有超固结,简化的非饱和土一维固结计算方法可以满足计算精度的要求;同时揭示,公路路堤沉降监测与一般地基的沉降监测是不同的,对不同的问题应该研究布设测点的方法。     

双层黄土公路隧道地震反应的分析

本文以兰州市伏龙坪双层黄土公路隧道为研究对象,研究其在8度地震荷载作用下的动力时程反应。计算结果表明:在地震荷载作用下衬砌上应力值较大的部位主要集中在拱腰、拱脚和行车道板等部位,塑性区主要分布在拱顶、拱腰二侧,以及边墙与仰拱相接的拱脚等靠近衬砌的小范围土体上,塑性区开展最大深度接近2.0m,说明在此地震动作用下,塑性区范围内的部分土体会产生松动、变形,在一定程度上影响隧道的整体稳定性。上述结果可作为双层黄土公路隧道抗震设计的参考依据。     

设注水孔条件下湿陷性黄土试坑水分入渗规律

对山西省晋中市榆次区大厚度自重湿陷性黄土场地进行布设注水孔、埋设土壤水分传感器的浸水试验。结果表明:由于布设注水孔,试坑内水分扩散存在自下而上、自上而下、由试坑中心向两侧扩散的特点,湿润锋扩散形态比较复杂;浸水52 d,试坑内探井全断面基本达到饱和含水率,注水孔的布设节省了大量的试验时间与费用。体积含水率随时间变化曲线基本可以分为4个阶段:初期含水率平稳段;含水率增长、变化段;饱和含水率稳定延续段;末期含水率小幅减小变化段。     

压实Q3马兰黄土蠕变规律研究

为了研究压实Q3马兰黄土的蠕变特性,开展不同压实度、不同含水量下压实土的单轴排水与不排水蠕变试验,得到其轴向应变-应力-时间关系,采用已有的经验模型及H-K、Burgers、M-B元件模型分别描述其蠕变规律并对比分析其适宜性,采用能综合反映蠕变特性参数的等效蠕变模量E(t)来分析不同因素对蠕变规律敏感性。研究结果表明:Q3马兰黄土的蠕变特性对含水量敏感程度较大,对压实度次之,排水条件对低含水量和低压实度土体的蠕变特性敏感程度较大;采用M-B元件模型能够较准确地描述其瞬时弹性应变、衰减蠕变和稳定粘滞流动三个阶段,通过等效蠕变模量E(t)能够较好地反映不同初始条件下的蠕变效应,得到了E(t)与含水量w和轴向荷载σ0的经验公式。     

黄土湿陷变形本构关系研究

根据黄土湿陷变形的结构性原理,分析了湿陷变形的塑性特性,引用增湿软化模型ZSM体作为增湿变形的力学模型,应用常规三轴浸水试验研究了不同的应力状态下湿陷性黄土在水和力共同作用下的湿陷变形特性,将增湿含水量作为内应力考虑,并由试验拟台得出湿陷体积屈服面和剪切屈服面,基于广义塑性力学原理建立了湿陷变形的增量本构模型,该模型考虑了湿陷变形中的湿陷体积变形和湿陷剪切变形以及球应力和偏应力对湿陷体积变形和湿陷剪切变形的交叉影响,反映了黄土湿陷变形的特性。     

成都粘土工程废浆絮凝-气压法脱水效果分析

本文采用新型物化结合脱水方法,即絮凝-气压法处理成都粘土工程废浆,在加入絮凝剂后对工程废浆使用失水仪进行压滤操作。此方法结合了物理方法和化学方法,提高脱水效率。首先选择三种无机絮凝剂(PAC、PAFC、PFS)和两种有机絮凝剂(PEO、APAM)进行脱水实验,讨论单一絮凝剂对工程废浆脱水效果的影响。而后进行正交实验,得出最佳配方为聚合氯化铝(PAC)2.4g/275mL、50ml质量浓度0.3%的聚氧化乙烯(PEO),对正交实验结果进行极差分析,讨论三种因素对脱水效果的影响程度。最后将复配絮凝剂和单一絮凝剂的脱水效果进行了对比,得出在使用絮凝-气压法进行脱水实验后,单一絮凝剂PEO的脱水效果最好,而复配絮凝剂的脱水效果明显优于单一絮凝剂的结论。