水文地质工程地质 /oa 构建中国自然灾害防灾减灾新体系 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004001 在全面建成小康社会的决胜阶段即“十三五”时期,我国进一步加大了防灾减灾科技投入,以防灾减灾业务需求为导向,围绕国家战略部署和防灾减灾业务链、创新链实施了一批重大科技项目,形成了成灾理论研究、关键技术研发、仪器装备研制、应用示范、专业队伍建设等综合防范体系,为“十四五”我国新时期自然灾害防治创新体系的构建打下了坚实的基础,并促进了中国特色防灾减灾事业的持续稳固发展。 2020年07月15 00:00 2020年04期 1 4 526362 陈其针,仲平,张贤,刘家琰,贾莉 西南岩溶山区大型崩滑灾害研究的关键问题 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004002 我国西南岩溶山区地质环境脆弱,人类工程活动强烈,群死群伤的灾难性滑坡频发,造成严重的人员与财产损失。文章概述了西南岩溶山区大型崩滑灾害基本特征和防灾减灾的难点,提出了目前研究中亟待解决的关键科学技术问题,包括岩溶地质结构与管道流的相互孕灾机理、地下采动下大型崩滑灾害形成机制、灾害高位远程动力成灾模式、灾害早期识别与空间预测。针对这些问题,文章提出如下研究思路:通过多学科联合,重点研究岩溶山区大型崩滑灾害链的孕育发生规律与成灾模式,揭示岩溶管道-裂隙-孔隙地下水动力作用及孕灾过程和地下采动、库水波动等工程扰动环境下山体劣化损伤效应,构建岩溶崩滑灾害高速远程动力致灾机制与风险预测方法,形成早期识别、监测预警与综合防控技术及示范,为我国岩溶山区城镇化建设、重大工程安全运营提供科技支撑。 2020年07月15 00:00 2020年04期 5 13 4593230 李滨<sup>1</sup>,殷跃平<sup>2</sup>,高杨<sup>1</sup>,邢爱国<sup>3</sup>,黄波林<sup>4</sup>,贺凯<sup>1</sup>,赵超英<sup>5</sup>,万佳威<sup>1</sup> 西南岩溶山区特大滑坡成灾类型及动力学分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004003 我国西南岩溶山区位于上扬子地台,经过多期构造运动,形成了特有的强烈褶皱地貌形态,特大型滑坡灾害频发。通过资料收集、现场调查以及统计分析,讨论了岩溶山区典型滑坡后破坏的成灾模式和形成条件,并得出以下结论:(1)我国西南岩溶山区普遍呈现上陡下缓的地形地貌特征和上硬下软的地层结构特征,岩溶地貌和溶蚀岩体结构加剧了滑坡后破坏的成灾规模;(2)研究区的滑坡成灾模式主要分为岩质崩塌、高位远程滑坡-碎屑流和高位远程滑坡-泥石流三种类型;(3)岩质崩塌灾害类型剪出口高差通常小于50 m,等效摩擦系数通常大于0.6,堆积体破碎比在5~20之间;高位远程滑坡-碎屑流灾害类型剪出口高差通常在50~200 m之间,等效摩擦系数通常在0.33~0.60之间,堆积体破碎比在20~100 之间;高位远程滑坡-泥石流灾害类型剪出口高差通常大于200 m,等效摩擦系数通常小于0.33,堆积体破碎比区间大于100;(4)西南岩溶山区的“高位滑坡”剪出口高差通常大于50 m,具有高速远程运动特征,运动过程中具有冲击铲刮、破碎解体、气垫和流化四种动力学效应。滑坡后破坏成灾模式的提出,可以为滑坡运动动力学机理和成灾反演预测研究提供重要分析模型。 2020年07月15 00:00 2020年04期 14 23 8535163 高杨<sup>1</sup>,贺凯<sup>1</sup>,李壮<sup>2</sup>,高浩源<sup>2</sup>,卫童瑶<sup>2</sup>,邢爱国<sup>3</sup>,李滨<sup>1</sup>,<sup>2</sup> 可溶岩化学溶蚀试验方法研究综述 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004004 可溶岩中存在大量的溶洞、溶隙、溶孔、管道等溶蚀现象,易造成山体崩滑、地面塌陷、洪涝等灾害,因此研究可溶岩的化学溶蚀速率可以预测岩溶的发展趋势,为岩溶地质灾害早期识别与安全评价提供保障。文章在大量文献调研的基础上,综合分析国内外学者围绕可溶岩化学溶蚀试验方法取得的成果,得到以下认识:(1)可溶岩化学溶蚀试验方法不断成熟和完善,研究深度和应用范围逐步拓展。(2)可溶岩化学溶蚀的测定方法很多,根据试验开展的条件主要分为室内溶蚀试验和野外溶蚀试验,其中标准溶蚀试片法以其操作简单被广泛采用。(3)现有的可溶岩化学溶蚀测定方法的原理及适用性不同,需要综合运用多种试验手段得出相对可靠的试验结果。根据这一科学问题的研究现状,下一步应着重开展大尺寸可溶岩室内溶蚀试验研究,建立模型试验系统真实模拟野外可溶岩的溶蚀过程,并加强从微观角度刻画可溶岩的溶蚀过程。另外需要综合运用多种野外试验方法开展研究,避免或降低单一试验方法可能带来的较大误差,建立野外溶蚀试验和室内溶蚀试验的关联,以期通过室内短期的试验研究推测野外长时间尺度下的溶蚀状态。 2020年07月15 00:00 2020年04期 24 34 2059149 郭静芸<sup>1</sup>,<sup>2</sup>,<sup>3</sup>,毕鑫涛<sup>1</sup>,<sup>4</sup>,方然可<sup>1</sup>,<sup>5</sup>,李守定<sup>1</sup>,<sup>2</sup>,<sup>3</sup> 非均匀多孔介质等效渗透率的普适表达式 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004005 多孔介质渗流是普遍的物理过程,涉及地下工程、地热开采、环境工程等各行各业,尤其是工程建设,常面临防渗问题。由于地质条件的复杂性,工程区域地层受到成岩、压实、风化、生物作用等各种影响,故渗流性质复杂,常需要对建设区域的渗流状况进行数值模拟,从而为工程的设计施工提供决策依据。数值仿真结果依赖于对地层介质关键参数的选取,但目前工程多将其视为均匀介质处理,对于介质的非均匀特性考虑较少。文章旨在研究非均质多孔介质渗透率空间分布与等效渗透率的关系。基于连续介质假定、达西定律以及非均匀多孔介质渗透率空间分布函数,建立一维到三维的达西渗流问题模型,通过求解偏微分方程和理论推导,得到基于渗透率空间分布函数的等效渗透率理论表达式,并与有限元计算的数值解进行对比分析,结果表明理论值和数值解误差很小,证明等效渗透率的表达式的合理性。利用该成果可通过多点局部渗透率的测定构建渗透率空间分布函数,从而对整体渗流区域的渗透性质进行快速计算和评估,从而简化异常复杂的工程地质模型以减少计算量需求,对于工程仿真的快速计算和结果评估有重要意义。 2020年07月15 00:00 2020年04期 35 42 1503788 张东,刘晓丽,王恩志 西南岩溶山区复合水动力场滑坡影响模式——以关岭县大寨滑坡为例 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004006 岩溶地下水对我国西南岩溶石山地区特大型滑坡频发具有重要影响,因此,岩溶地下水的赋存规律及在其影响下的滑坡成灾模式成为一个亟待研究的科学问题。文章以贵州省关岭县岗乌镇大寨村大寨滑坡为例,基于野外调查,结合水动力场、水化学数据、暴雨数据等进行综合分析,取得以下成果和认识:(1)划分出大寨滑坡区地下分水岭,圈定了影响大寨滑坡的灰岩区和碎屑岩区,面积分别为0.93,0.30 km2;(2)滑坡当日暴雨集中在6—12时,后缘区域岩溶管道水对大寨滑坡滞后暴雨2 h启动起到主要控制作用;(3)滑坡区碎屑岩以及后缘灰岩接受了百年一遇的强降水的入渗补给后,在各自内部形成高压水动力场;在基岩裂隙水、岩溶管道水两种水动力场及岩层自身重力的共同作用下,潜在软弱结构面上的岩层失稳进而发生滑坡。由此建立了基岩裂隙水和岩溶管道水复合水动力场对滑坡的影响模式,并提出一种复合水动力场耦合方法。 2020年07月15 00:00 2020年04期 43 50 3579571 易连兴 三峡工程库区岩溶岸坡岩体劣化及其灾变效应 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004007 三峡工程库区175 m试验性蓄水10 多年后,峡谷区岩溶岸坡水位变动带岩体劣化强烈,新生或加速形成了大量地质灾害,引起研究人员和政府的广泛关注。文章从微细观到宏观、由点到面,采用野外调查、室内试验分析了三峡库区岩溶岸坡岩体劣化及其灾变效应。野外调查显示,溶蚀岩体劣化集中发育于三峡、大宁河等干支流峡谷区域,其中以巫峡共约10 km长的岸坡最为典型。溶蚀岩体劣化机制包括以机械搬运为主的物理机制、以溶蚀/溶解为主的化学机制和以应力腐蚀断裂为主的力学机制。岩体劣化导致溶蚀岩体结构降级,岸坡局部持续形变。岩体劣化、岩溶水动力作用、岸坡形变相互促进,推动了岸坡灾变的发生。大量案例表明,岩溶岸坡岩体劣化引起灾变效应早期,破坏浅表层、岸坡不断后退。岩体劣化影响下岩溶岸坡破坏模式包括崩塌、滑移和倾倒3种主要类型。库水位长期变动导致的溶蚀岩体劣化带来了前所未有的高陡岸坡灾变威胁,可能将三峡库区地质灾害带入新的发育阶段。本研究将为三峡库区岩溶地质灾害隐患点识别与防灾减灾提供技术支撑。 2020年07月15 00:00 2020年04期 51 61 7100021 黄波林<sup>1</sup>,殷跃平<sup>2</sup>,李滨<sup>3</sup>,秦臻<sup>1</sup>,张鹏<sup>1</sup> 三峡库区巫峡段典型岩体劣化特征研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004008 三峡工程形成了在高程145~175 m之间的周期性水位波动,促使库区灰岩岸坡劣化损伤加剧,稳定性急剧衰减。其中巫峡段灰岩岸坡受库水长期的物理化学作用,宏观劣化现象最为明显,局部顺层岸坡底部受侵蚀劣化脱空,岩层出露,存在潜在的滑移-拉裂破坏。文章借助三维激光扫描点云技术对岩体表层宏-细观劣化进行了定量化观测,发现岩体劣化主要沿着泥质填充条带等薄弱结构面进行,现场“刀砍纹”状溶蚀沟槽的差异劣化与白云石和方解石抗溶蚀性能密切相关。室内干湿循环劣化试验进一步表明:三叠系大冶组(T1d)泥质条带灰岩的劣化速率明显高于三叠系嘉陵江组(T1j)白云质灰岩,这与两种岩性的矿物成分及孔隙微观结构组成相关,且随着循环周期增加,两种岩样的物理力学性质呈现出不同程度的衰减;基于核衰变劣化控制式进行回归,R2高达0.861 9~0.999 3。引入劣化常数λ、半衰期T1/2对两种岩性劣化特征进行描述,发现同一岩性不同物理参数对应的劣化常数λ、半衰期T1/2不同,呈现“簇状”分布,与室内试验数据表现一致;运用劣化控制式时要考虑现场岩体由于各种结构面的存在,岩体会加速劣化,需要对劣化控制方程和力学强度进行相应折减。文章结合现场宏-细观劣化现象以及室内干湿循环,构建了物理意义明确的基于核衰变的劣化控制方程,为类似灰岩岸坡劣化评估预测与稳定性分析提供参考。 2020年07月15 00:00 2020年04期 62 72 0 闫国强<sup>1</sup>, <sup>2</sup>,黄波林<sup>2</sup>,代贞伟<sup>3</sup>,秦臻<sup>2</sup> 三峡库区巫山县塔坪H1滑坡变形机制 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004009 自2008 年三峡库区175 m试验性蓄水以来,受库水波动及强降雨影响,沿江库岸发生多起顺向古滑坡变形灾害。以三峡库区巫山县塔坪H1滑坡为例,结合近十年滑坡调查勘察与变形监测资料,分析了该滑坡蓄水后的变形特征。通过研究分析认为:(1)塔坪H1滑坡为顺层古岩质滑坡,岩体呈碎裂状,岩性主要为三叠系香溪组软硬相间的砂岩、泥页岩,岩层间夹多套软弱夹层,形成了多级滑带控制的滑坡变形。(2)滑坡变形分为3个区域,位移量变形最大的滑坡前缘消落带区域,最大水平位移已达80 cm,其次是处于缓慢变形状态的曲尺场镇前部区域和后部相对稳定的曲尺场镇区域。(3)数值模拟结果显示,库水位周期性波动影响着滑坡前缘涉水区域稳定性变化,短时强降雨沿岩体结构面入渗会加速滑坡中前部区域稳定性快速下降。在水位波动和短时强降雨的共同影响下,塔坪H1滑坡在每年汛期呈现缓慢变形。目前塔坪H1滑坡中前部处于持续变形阶段,亟需开展滑坡防治工程,提高滑坡稳定性,确保场镇安全。 2020年07月15 00:00 2020年04期 73 81 6667367 卫童瑶<sup>1</sup>,殷跃平<sup>2</sup>,高杨<sup>3</sup>,李滨<sup>1</sup>,<sup>3</sup>,贺凯<sup>3</sup>,唐俊刚<sup>4</sup>,张天贵<sup>4</sup> 基于岩体损伤的大型高陡危岩稳定性评价方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004010 大型高陡危岩在自重荷载及人类工程活动等多因素共同作用下,其底部区域损伤劣化速度更快,成为影响危岩整体稳定性的“薄弱环节”,易发生底部压裂,引发整体失稳。传统方法将这类大型危岩视作整体,忽略了薄弱区域对危岩整体稳定性的影响,可能导致计算结果与实际情况不符。基于此,文章针对高陡岩体底部压裂失稳模式,引入损伤理论,提出了考虑底部薄弱区域损伤演化的稳定性评价方法。以三峡库区左岸箭穿洞危岩为例,采用规范推荐的倾倒与滑移工况稳定性评价法和本文提出的基于损伤的底部压裂破坏稳定性评价法进行了对比计算,前者算得稳定系数分别为5.49和1.82,后者得到压剪与压张稳定系数分别为1.11和1.06,表明考虑底部薄弱区域岩体损伤的评价方法与实际情况更加相符。研究还发现当高陡危岩高度一定时,底部薄弱区域范围越小(即高占比越大),其受到的上覆荷载越大,当高占比大于10后对上覆荷载的影响明显减弱。当高占比一定时,底部薄弱区域上覆荷载增长率与危岩高度呈线性相关。研究结果可为大型岩质崩塌防灾减灾提供一种新的分析思路与参考。 2020年07月15 00:00 2020年04期 82 89 4230311 贺凯<sup>1</sup>,高杨<sup>1</sup>,殷跃平<sup>2</sup>,李滨<sup>1</sup> 二维条件下颗粒柱体崩塌入水堆积过程 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004011 在我国西南地区,以塔柱状危岩体崩塌为扰动源的涌浪次生灾害时有发生。涌浪特征与其扰动源的初始形状和破坏模式关系密切,塔柱状危岩体由下至上、空中崩解的破坏模式与颗粒柱体崩塌相似。区别于以往多试验采用的刚体材料和利用运动距离获得初始动力状态的涌浪试验,本研究设计并进行了不同高度和宽度的颗粒柱体在不同水深下自然崩塌的物理模型试验。运用PIV技术分析了颗粒体及水体的运动特征,按颗粒体与水体的相互作用关系将整个过程大致分为了3个阶段,并研究了颗粒柱体初始形态对试验结果的影响。结果表明,颗粒柱体崩塌后的残余体积受颗粒体初始形态影响较大,水深对其影响较小。涌浪产生早期,首浪位置与颗粒运动位置有着良好的对应关系;而后,两者的位置逐渐拉开。颗粒柱体高度越高,首浪最大波高出现时的位置与崩塌颗粒群前端位置的差值越大。这可能与流固相互作用后期水体流速大于颗粒流动速度有关。试验产生的涌浪大多具有完整波形,这与柱状颗粒体的散体性及其覆盖堆积特征对水体的作用呈不均匀性有关。涌浪传播过程中,水体在z方向上抬升幅度具有一定的渐变性。试验分析结果揭示了柱状危岩体引发涌浪的机制特点,为涌浪灾害防治提供了基础资料。 2020年07月15 00:00 2020年04期 90 96 3553451 冯万里<sup>1</sup><sup>,</sup><sup>2</sup>,黄波林<sup>1</sup><sup>,</sup><sup>2</sup>,张全<sup>1</sup><sup>,</sup><sup>2</sup>,王健<sup>1</sup><sup>,</sup><sup>2</sup>,郑嘉豪<sup>1</sup><sup>,</sup><sup>2</sup> 地下采动下含深大裂隙岩溶山体变形响应特征 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004012 为了研究岩溶山区地下采矿活动对上覆岩层及山体的变形影响,依托贵州纳雍普洒“8.28”特大崩滑案例,在现场地质调查的基础上,分析了纳雍普洒“8.28”崩塌体特征和山体变形发展过程,采用UDEC离散元数值方法研究了地下采动作用诱发强烈岩溶山体崩滑失稳过程及变形特征。结果表明:山体上部灰岩溶蚀强烈,形成众多裂隙和岩溶管道,在地下采动作用下经历了较长的变形发展过程;地下采动影响下,山体上覆岩层向采空区方向变形,并随着顶板岩层冒落,岩层变形显著增大;上覆岩层深大裂隙对山体变形有重要影响,上部岩层沿着裂隙向下形成沉降带,同时裂隙也得以扩展;崩塌区前缘岩体由于开挖卸荷,向坡外发生挤出变形,前缘阻滑力降低;随着采空区不断扩大,山体稳定性不断降低,最终山体整体溃屈,发生破坏。普洒崩滑模式为“山体后缘拉裂沉陷—裂隙扩展贯通—整体溃屈”。本研究为开展西南地区地下采动对岩溶坡体稳定性影响评价提供借鉴。 2020年07月15 00:00 2020年04期 97 106 10011639 钟祖良<sup>1</sup>, <sup>2</sup>,高国富<sup>1</sup>,刘新荣<sup>1</sup>, <sup>2</sup>,王南云<sup>1</sup>,李皓<sup>1</sup> 基于LoRa的地质灾害分布式实时监测系统设计 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004013 针对我国西南岩溶山区地质灾害监测与数据传输困难的问题,利用微电子、无线通信及控制策略优化技术,提出了一种基于远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)的地质灾害分布式实时监测系统的设计方案。该方案以低功耗嵌入式微控制器STM32L071和基于LoRa的SX1278无线通信模块为核心,采用星型拓扑结构进行自组网设计,构建了通信距离较远、数据传输稳定的监测硬件系统。同时加入智能化软件控制技术,解决了野外设备功耗与实时性的矛盾,实现了对灾害体多种监测参数的实时采集和传输。通过野外试验对设备的传输稳定性和实时性进行分析,试验结果表明:在4个月的试验周期中,设备在数据传输过程中收包率达到92%以上,在监测到灾害体变化时数据采集实时性达到秒级。该系统具有功耗低、不受地貌限制、通信稳定等技术特点,可以有效解决复杂山区地质灾害监测困难的问题。 2020年07月15 00:00 2020年04期 107 113 2614263 郭伟<sup>1</sup>,<sup>2</sup>,王晨辉<sup>1</sup>,<sup>2</sup>,李鹏<sup>1</sup>,孟庆佳<sup>1</sup><sup>,</sup><sup>2</sup> 高位落石作用下不同缓冲层与钢筋混凝土板组合结构动力响应 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004014 2008年“5.12”汶川特大地震诱发了大量的震裂山体危岩崩塌灾害。这类危岩发育位置高、冲击能量大,存在主动加固措施难以实施且被动防护网防护能级不足的问题,为此在汶川、芦山、九寨沟地震灾区逐渐广泛使用桩板拦石墙结构用于防治高位崩塌落石,取得了非常好的效果,但同时也存在部分桩板拦石墙墙后因未设缓冲层或挂废旧轮胎而被落石直接撞击并损毁的现象。为避免落石直接与此类钢筋混凝土(RC)板碰撞造成刚性破坏,工程上常采用就地开挖的碎石土、砂土作为缓冲层以减缓落石冲击力,为研究冲击作用下不同类型缓冲层消能效果及RC板的动力响应特征,基于室外搭建的落石冲击试验平台,开展了不同缓冲层及其相互组合的系列落石冲击试验。结果表明,总厚度相同前提下,EPS泡沫-砂土组合缓冲层的消能效果最优,其次为碎石土,砂最差。与其他两种缓冲层消能方式相比,落石锤与组合缓冲层碰撞过程中发生多次反弹且接触时长远大于其他两种;相同的冲击工况下,EPS中心位置压溃并下陷,且产生大量辐射状宽大裂缝;组合缓冲层能够有效减小RC板的跨中位移,在3,5,7 m冲击高度下,比砂作为缓冲层时跨中位移减小了37%~46%。在R4落石锤冲击下,RC板跨中位移显著增加且产生明显塑性位移,随冲击能量增大跨中裂缝自下而上延伸,RC板最终破坏时表现为典型的弯曲破坏特征。 2020年07月15 00:00 2020年04期 114 122 5565371 吴建利<sup>1</sup>,胡卸文<sup>1</sup><sup>,</sup><sup>2</sup>,梅雪峰<sup>1</sup>,许泽鹏<sup>1</sup> 上海黏土压缩回弹变形的微观机理 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004015 黏土变形微观机理的研究过去多针对土体加载压缩开展,随着研究的深入,黏土卸载回弹变形的微观机理也逐步得到重视,但目前对此研究还很少。本文采用单向压缩及回弹试验、扫描电镜及压汞试验对上海黏土压缩及回弹变形过程中土体的微观特性及其变化进行了研究。研究结果表明,微观结构参数的变化能反映黏土的宏观变形特征。在加载过程中,随固结压力增加,土体孔隙体积减小,孔隙数量先增加再减小,孔隙平均形状系数的增加先急后缓,孔隙形态分维数先急剧减小后缓慢减小。在卸载过程中,随固结压力减小,孔隙数量增加,平均形状系数略有减小,孔隙形状分维数略有增加。加载压缩过程中,固结压力较小时中、小孔隙体积所占比例变化不大,而当固结压力较大时小孔隙所占比例显著增加、中孔隙所占比例明显减小。在卸载回弹过程中,各级固结压力下小孔隙都占绝对优势,但固结压力较大时中孔隙所占比例较大,而固结压力较小时中孔隙所占比例较小,黏土卸载回弹变形主要是小孔隙体积的少量增加。 2020年07月15 00:00 2020年04期 123 131 5293924 顾迪<sup>1</sup>,严学新<sup>2</sup>,张云<sup>1</sup>,白杨<sup>1</sup>,杨天亮<sup>2</sup> 膨胀土边坡非饱和渗流及渐进性破坏耦合分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004016 膨胀土边坡受降雨影响产生膨胀变形,是典型的非饱和土多场耦合问题。为探究降雨入渗对其渐进性破坏的失稳过程,基于饱和-非饱和渗流理论、膨胀土弹塑性本构关系和应变软化理论,利用应变软化模型、FLAC3D二次开发平台和内置FISH语言,提出了一种综合考虑非饱和渗流、膨胀变形和应变软化的多场耦合数值分析法。结合工程实例,通过该方法探讨了降雨入渗条件下膨胀土边坡非饱和渗流、位移响应及渐进性破坏的变化规律。结果表明:膨胀变形和应变软化受控于非饱和渗流的时空分布,对边坡位移响应过程影响显著,也易导致饱和-非饱和分界带形成剪应力集中区。膨胀土边坡渐进性破坏由局部破坏转变为整体性失稳,其塑性破坏区首先随悬挂型暂态饱和区的变化向坡内扩展,雨后逐渐形成第二条由坡脚向坡顶扩展的滑动带,呈现出多重滑动性和后退牵引式的破坏特征。 2020年07月15 00:00 2020年04期 132 140 3105618 陈亮胜<sup>1</sup>,韦秉旭<sup>1</sup>,廖欢<sup>2</sup>,张寒冰<sup>1</sup> 基于主成分分析法的Q2黄土湿陷特性研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004017 Q2黄土由于埋藏深,结构相对致密,其湿陷性问题常常被忽视。湿陷系数作为评价黄土湿陷程度的定量指标,其影响因素众多,包括土的含水率、干密度、孔隙比等。由于各因素之间存在一定相关性,所建立的湿陷系数与物理指标之间相关关系往往准确度较低。为降低黄土湿陷指标多重相关性对数据回归分析结果的影响,提高预测精度,以彬州渭化乙二醇项目场地Q2黄土为研究对象,在统计分析场地地层物性指标及湿陷系数与物性单一指标之间相关性的基础上,筛选了7个与湿陷系数相关性较好的指标。采用主成分分析法,通过多元线性回归分析,建立了以累积方差贡献率为基础的Q2黄土湿陷系数计算模型。模型计算值与实测值对比结果表明,该方法有效较低了湿陷系数影响因子之间的多重相关性和相互影响问题,证实了所建立的Q2黄土湿陷系数与独立影响因子之间相关关系的合理性和准确性。 2020年07月15 00:00 2020年04期 141 148 3811587 王玉涛<sup>1</sup>,刘小平<sup>1</sup>,<sup>2</sup>,曹晓毅<sup>1</sup> 基于高分子复合材料改良砂土三轴剪切试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004018 为研究剑麻纤维和高分子固化剂复合改良对砂土工程特性影响,通过一系列三轴剪切试验,对不同掺量和长度的剑麻纤维与高分子固化剂改良砂土的剪切强度特性进行了研究,从峰值偏应力、应力应变曲线特征和抗剪强度参数等方面分别对改良机理进行了研究。研究结果表明,纯高分子固化剂改良砂土的峰值偏应力和黏聚力明显提升,由于固化剂粘结砂土颗粒,限制了变形过程中颗粒的相对滑动,内摩擦角略微降低。随纤维掺量的增加,不同围压下固化剂改良土体的峰值偏应力明显增加,应力硬化特征愈加明显,土体的黏聚力和内摩擦角随纤维掺量的增加保持单调递增趋势。在单纯添加固化剂的情况下,土体强度与固化剂浓度呈正相关的关系;在给定0.4%的纤维含量下,随着纤维长度的加长,纤维和高分子固化剂复合改良砂土的剪切强度先增强后降低;在纤维长度为18 mm时,土体的剪切强度达到最大,黏聚力达到最大207.57 kPa;纤维长度的改变对试样破坏时的轴向应变和土体的内摩擦角基本没有影响。 2020年07月15 00:00 2020年04期 149 157 5205800 王龙威<sup>1</sup>,刘瑾<sup>2</sup>,奚灵智<sup>1</sup>,武立林<sup>2</sup>,郑川<sup>1</sup>,祁长青<sup>2</sup> 双聚材料改良黄土持水性及生态效应研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004019 黄土的强水敏性问题是黄土地区生态修复的难点。选取双聚材料,开展崩解试验、变水头渗透试验、土水特征曲线试验以及植物生长生理指标测试等,探讨了双聚材料对重塑黄土工程性能的持水性和生态效应的影响,结合X射线衍射(XRD)、压汞和扫描电子显微镜(SEM)等微观试验,从成分、孔隙分布和颗粒结构等方面综合分析了其加固机理。研究结果表明:双聚材料的掺加能有效提高土样的抗崩解性,耐崩解系数随材料增加而增大。双聚材料能有效增强材料的持水性能,表现为渗透系数减小,土水特征曲线整体上移。双聚材料的掺加能有效提高植物生长和抗旱能力,表现为根冠比更大、根长更长以及超氧化物歧化酶(SOD)值受干旱影响变化量更小。双聚材料的添加并无新物质生成,其作用主要是增强颗粒间联结,生成大量黏聚体,孔隙分布由中孔隙向大孔隙和微小孔隙转化。双聚材料中含有大量极性活性基团酰胺基(—CONH2)吸附架桥使得土颗粒团聚,羟基(—OH)和羧基(—COOH)附着于表面形成保护膜,由团聚粒至团聚体层层包裹促进土壤稳定。 2020年07月15 00:00 2020年04期 158 166 3908010 朱利君,裴向军,张晓超,任童,杨晴雯 颗粒棱度指标的改进及其对剪切特性的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004020 颗粒的三维形态特征对颗粒材料的抗剪强度有着很大的影响,而现有的研究缺乏对不规则颗粒三维形态的定量评价指标。本文在对实体颗粒进行三维建模后,利用离散元软件PFC3d建立了三维直接剪切试验条件,通过对比室内试验结果完成了对模型的验证以及参数的选取。利用颗粒的转动张量矩阵来确定颗粒等效椭球体各个轴的长度及方向,基于该等效椭球体改进了三维棱度指数的计算公式,在此基础上分析了颗粒形状对于颗粒材料力学性质的影响。研究结果表明:剪应力随着剪切应变的增加不断增加,曲线呈现出非线性特征,有明显的极值,不同形状颗粒粒组的应力-应变曲线在形态上有很大的不同。随着颗粒棱度的增加,其抗剪强度和内摩擦角都明显增加,其关系可以用对数函数进行拟合。拟合后的关系式表明,抗剪强度及内摩擦角与颗粒棱度的自然对数呈线性关系,其中内摩擦角与颗粒棱度自然对数拟合直线的斜率为7.621、截距为63.653。 2020年07月15 00:00 2020年04期 167 173 2426274 袁斌,霍宇翔,巨能攀,宋浩燃 循环荷载作用下正融粉质黏土强度特征与滞回环演化规律 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004021 季冻区路基春融过程中,特别是反复循环荷载作用下,极易造成承载能力显著降低、翻浆冒泥等灾害现象,但是目前对季冻区路基的研究大多数都停留在冻结土和经历冻融循环后全融土阶段,正融土的研究比较少。本文对正融粉质黏土进行了不同融化温度、冻结负温、含水率以及围压下的三轴单调加载和循环加卸载试验,研究发现经历循环加卸载的试样强度较单调加载绝大多数均有降低,每次循环会对试样造成一定的损伤;峰值强度随含水率的增大、围压减小而下降显著,主要由于试样顶端融化时存在大量水分和围压的约束作用造成;冻结负温和融化温度影响了融化速率,温度越低,前期强度越高,随时间推移影响减弱;用滞回环回弹模量定义了损伤变量,发现损伤变量与循环次数呈正相关;不同因素影响下,损伤变量的增长区别在于损伤快速发展和缓慢发展时对应循环次数上的差异;基于滞回环面积定义了耗散能,而损伤变量与耗散能却存在一定此消彼长的相关性。 2020年07月15 00:00 2020年04期 174 182 3613233 崔宏环<sup>1</sup><sup>,</sup><sup>2</sup>,王文涛<sup>1</sup>,何静云<sup>1</sup>,王小敬<sup>3</sup>,金成勇<sup>3</sup>,徐磊<sup>3</sup> 改性糯米灰浆的室内研究及在九寨沟钙华地质裂缝修复中的应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004022 我国有着大面积的钙华地区,国内外学者对钙华的形成及影响因素进行了大量的研究,但针对钙华地区地质裂缝生态修复材料及工艺还鲜有研究。文章以九寨沟风景区震后地质裂缝为研究对象,结合水文条件及钙华颗粒的性质,在传统糯米灰浆的基础上,通过掺入不同比例的原料、改性剂及一定级配的钙华颗粒,研制出一种性能优良的灌浆材料,并对其流动性、凝结时间、抗压强度及抗折强度进行测试。室内试验表明:该材料具有流动性好、凝结时间可控、强度高、可水下浇筑等特点;空气中养护试样的各项指标均优于水中养护的试样。优选裂缝修复配合比为:糯米浆0.6~0.64份、石膏1.19份、石灰0.29份、钙华颗粒1份、改性剂1# 0.07份、改性剂2# 1.19%份,浆液可泵期63~86 min,初凝时间74~98 min,终凝时间92~125 min。改性糯米灰浆在九寨沟修复裂缝、加固崖体现场修复试验中取得了良好的效果,将流水漏失量由原来的50%降低至3%,较好的恢复了瀑布景观。应用表明改性糯米灰浆与钙华颗粒具有较好的相容性,可改善钙华颗粒的原生孔隙结构,促进钙华景观的生长。 2020年07月15 00:00 2020年04期 183 190 3073735 范明明<sup>1</sup>,裴向军<sup>1</sup>,杜杰<sup>2</sup>,肖维阳<sup>2</sup>,周立宏<sup>1</sup>,杨华阳<sup>3</sup> 排弃物料力学性质大型三轴剪切试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202004023 露天矿剥离堆积的排弃物料力学性质是矿山排土场设计与稳定性控制之关键科学问题。文章以西南某露天矿剥离排弃物料为研究对象,采用室内相似级配模拟试验制作了不同物质组成、级配、相对密度条件下的试样,采用剪后筛分试验研究了各试样在不同应力状态下的颗粒破碎机理及破碎率变化关系,采用大型三轴剪切试验测试了各试样的应力-应变关系及抗剪强度参数。试验结果表明:排弃物颗粒剪切破碎力学机制复杂,颗粒破碎率与物料组分、级配、相对密度及围压条件密切相关,与抗剪强度参数相关性强。应力-应变曲线无明显峰值强度,具有应变硬化特征,分析认为其与围压、相对密度水平较低有关。试验数据拟合曲线均表明:ε1/(σ1-σ3)与ε1为线性关系,-ε3与ε1为抛物线关系,相关系数均大于0.9。据此拟合曲线,求解出排弃物料的切线泊松比μt,修正了邓肯-张模型。对相同试验条件下对比试样(QG-B-3)应力-应变关系,采用邓肯-张模型(修正)进行了预测,预测结果与试验测试数据基本一致,验证了邓肯-张模型(修正)能够描述排弃物料力学特征。研究排弃物料剪切破碎机理与应力-应变特征,对露天矿排土场边坡变形控制具有重要的理论意义。 2020年07月15 00:00 2020年04期 191 198 2651624 刘小平<sup>1</sup><sup>,</sup><sup>2</sup>,刘天林<sup>2</sup>,曹晓毅<sup>2</sup>,张宝元<sup>2</sup>,王玉涛<sup>2</sup>