黄土崩解性试验研究

通过自行研制的大试块黄土崩解仪,结合原位崩解试验,对黄土的崩解性进行试验研究。结果表明,黄土的崩解主要以崩离、迸离和解离3种作用方式进行。对黄土崩解的3种主要作用方式的作用机制进行深入分析,并对其作用特点进行全面概括,认为崩离和迸离是瞬时的和不可逆的,解离则需要一定的时间并在其初期阶段具有一定可逆性。通过试验对天然含水率和结构性两种影响黄土崩解性的主要因素进行深入分析,指出黄土崩解作用时效性的本质是由黄土增湿速率所引起的。天然含水率增加导致黄土颗粒周围水膜增厚以及黏土矿物膨胀能提前得以消减是崩解性减小的根本原因。结合试验结果对黄土崩解过程的边界效应进行研究,指出产生崩解核的原因是浸水面附近黄土的崩解为内侧黄土的缓慢增湿提供了空间边界条件和时间。通过原位崩解试验对不同曲率和不同形状试验工况的边界效应进行初步研究,结果表明,浸水面愈浅和曲率愈大的凹面试验槽、棱边愈尖锐的凸面直立的原位试样其边界效应愈为明显,从机制上对崩解过程的有限性及原位崩解试样的"去棱边效应"进行了合理解释。

晋西黄土崩塌类型及其变形-破坏机制

晋西黄土高原沟壑纵横的地貌形态使得黄土崩塌灾害频发,加之因其纵向贯穿砂黄土带、典型黄土带和黏黄土带,黄土崩塌类型齐全,为黄土崩塌成因及分类理论研究提供了便利条件。基于此通过开展大量野外调查研究,提出了晋西黄土崩塌的“主控因素分类”和“变形-破坏方式分类”,并探索了滑落式黄土崩塌与黄土滑坡的界定条件。结果表明:晋西黄土崩塌按主控因素可分为冻融破坏、构造应力诱导、降雨诱发、灌溉诱发、工程扰动、植物根劈、复合型等7种类型,按变形-破坏方式可分为被动(拉裂)倾倒式、主动(推挤)倾倒式、下挫式、坠落式、被动(拉裂)滑落式、主动(剪切)滑落式、剥落式等7种类型;将变形黄土体重心的垂直移动距离大于其水平位移距离2倍以上且其致灾模式以“击毁+掩埋”为主,“冲毁”为辅的认定为滑落式崩塌。以上研究结果不仅可用于指导晋西黄土高原崩塌灾害防治规划工作实践,亦可为黄土崩塌理论研究提供可以借鉴的理论基础。

渗流潜蚀作用临界发生条件的推导

为了进一步深入了解渗流潜蚀作用的发生条件及其机理,首先在对国内外文献进行广泛调研的基础上,将"管涌"、"渗透压密"、"流土"、"突涌"等几种最为常见的渗流潜蚀作用的概念模型进行了严格界定,将流土及突涌发生时的渗流方向扩展到任意方向。其次,通过受力分析,利用解析方法推导了"管涌"、"渗透压密"、"流土"、"突涌"等渗流潜蚀作用发生的临界条件,并对其他地下径流作用下发生的潜蚀作用进行了讨论。最后,指出由于渗流潜蚀作用发生环境的多样性,对其发生临界条件的判断应就其具体受力情况来具体分析。根据渗流潜蚀作用临界发生条件推导得出的相关结果,为潜蚀作用的进一步研究提供了理论基础。

关于物理潜蚀作用及其概念模型的讨论

在对国内外物理潜蚀作用相关文献进行调研的基础上回顾了潜蚀作用的研究历史,对目前物理潜蚀作用研究中存在的问题进行了总结。指出潜蚀工程地质问题在各类工程建设活动中已经变得越来越突出,但由于潜蚀作用发生环境的多样性、作用方式的复杂性、发生过程的随机性等原因,造成实际应用中将各种潜蚀作用尤其是物理潜蚀作用过程的概念经常混淆。对"管涌"、"渗透压密"、"接触管涌"、"接触冲刷"、"流土"、"突涌"、"接触流土"、"流砂"、"流滑"等物理潜蚀作用的发生机理进行了深入细致的分析,在此基础上对目前一些界定不严格的物理潜蚀相关概念进行了辨析和澄清,初步建立了清晰的物理潜蚀作用概念模型,为潜蚀工程地质进一步研究奠定了基础。

湿陷性黄土地区土壤洞穴侵蚀研究

土壤洞穴侵蚀是湿陷性黄土地区普遍发生的一种独特的土壤侵蚀方式 ,其危害具有多重性。目前土壤洞穴还缺乏统一的分类与命名 ,土壤洞穴侵蚀成因机制尚未形成统一的认识和定量的表述。在大量野外调查和前人研究成果的基础上 ,首先提出了一套统一的土壤洞穴分类命名方法 ,在总结目前关于土壤洞穴侵蚀成因观点的基础上结合各种现场与室内试验成果 ,对土壤洞穴侵蚀的成因机制进行了新的探讨 ,阐明了对土壤洞穴侵蚀的一些新的看法和观点 。

黄土洞穴危害及其形成演化机制

指出黄土地质灾害的发生主要与地表水的集中入渗有关,而黄土洞穴则往往是地表水在黄土地层中通过各种黄土节理、裂隙集中入渗最为直观的体现。通过野外调查,查明了黄土洞穴对公路工程的危害,并将其对公路工程的破坏归纳为以径流冲蚀作用为主的破坏类型、以渗流潜蚀作用为主的破坏类型、以湿陷潜蚀作用为主的破坏类型、复合作用破坏类型;对每种类型的破坏机理及其各自特点分别进行了概括,认为公路工程对原始地形地貌、汇水条件、土质条件和地层条件的改变是其发生洞穴破坏的根本原因;以黄土洞穴对公路工程的破坏机理为启迪,对黄土洞穴的发展演化机制进行了深入讨论。其成果不仅可深入揭示黄土洞穴的成因,而且对集中渗流作用下黄土地质体稳定性的研究亦具有重要的借鉴意义。

黄土地层地表径流下潜模式与地质灾害

指出在黄土滑坡、地裂缝、黄土洞穴等地质灾害发生发展过程中下渗重力水所起的作用最为关键,对下渗重力水的基本特点进行了全面归纳总结。以黄土洞穴灾害为例,将黄土暗穴形成过程中黄土地层地表径流的下潜模式概化为渗透重力水漫渗型下潜模式、地表径流集中灌入下潜型模式、渗透重力水沿优势渗流通道集中下潜型模式以及混合灌渗集中下潜型模式等4种基本模式。

公路黄土路基动力学参数的影响因素及其规律研究

基于动力测试手段针对黄土高原典型地区黄土路基试样进行了动力学参数的试验研究。结合已有成果,总结出黄土动力学参数与其主要影响因素具有如下规律:动弹性模量随含水量增大而减小,随着干密度增大而增大;阻尼比随着应变增大而增大,达到某一应变幅值后曲线变缓,趋于一个常值;动粘聚力随含水量增大而明显变小;黄土的动摩擦角当含水量低于塑限时,随含水量的增大而变小,含水量超过塑限后,基本不随含水量变化;黄土动力学参数随地区及采样点的不同而表现出较大差别。

公路路基黄土湿陷性的室内实验研究

本文总结了目前关于湿陷性黄土湿陷机理的诸观点,对典型的湿陷性黄土地区的公路路基黄土进行了大量野外取样并进行了室内湿陷性试验,通过对试验结果的回归分析揭示了湿陷性与含水量、孔隙比、塑性指数的定量关系;并通过对切取的sem电镜照片进行分析,从微观角度对黄土微观结构特征与湿陷性之间的关系进行了有益的探讨。

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。

西安地区地下热水资源开发利用现状及展望

西安地区地下热水资源早期在地下 70 0～1 1 0 0m段开采 ,目前主要在 1 1 0 0～ 1 70 0m段开采 ,正在向地下 1 70 0～ 2 3 0 0m(或更深 )段开采。开采的地下热水主要用于洗浴、采暖、疗养、游泳、养殖、种植及精密仪器加工等。目前存在的主要问题是 :管理和保护工作落后 ,存在可能的地面沉降和地面裂缝问题 ,以及地下热水开发利用中潜在的环境污染问题。为提高西安地区地热资源开发利用水平 ,建议加强地下热水的动态监测和研究工作 ,合理开采 ,充分利用 。

湿陷性黄土地区土壤洞穴侵蚀模式研究

通过野外调查研究,认为土性、侵蚀通道、降雨以及黄土地区的地形地貌是形成土壤洞穴侵蚀不可或缺的四大要素。以水的作用途径、作用方式及其作用结果为主线,将土壤洞穴的形成模式概化为:冲蚀-贯通型模式、冲蚀-潜蚀-贯通型模式、湿陷-潜蚀-贯通型模式、冲蚀-潜蚀-湿陷-潜蚀-贯通型模式以及复合型模式等五大类型。

大型天然黄土洞穴系统现场冲刷试验

通过现场冲刷试验,结合勘探、调查及室内含泥率测定等手段对大型天然黄土洞穴系统的三维空间展布特征、水文特性及侵蚀特征进行了研究。结果表明:黄土洞穴系统侵蚀过程具有明显的期次性;洞穴过水流量过程曲线可分为增加阶段、相对稳定阶段和减小阶段3个特征流量段,其中在第一阶段普遍存在"滞流效应",第二阶段具有小幅波动的特性,并发现洞穴内的总渗流损失量随设计注水流量的增大而有所增加;根据含泥率随时间变化曲线,分析了不同流量过程段含泥率的变化特点,通过不同工况的累积侵蚀量对比发现洞穴的侵蚀速率与流量显著正相关。从机理上对产生上述过程、现象及结果的原因进行了合理解释,为黄土潜蚀机理及潜蚀速率的研究提供了可靠的现场试验数据。

黄土地层突涌破坏机理物理模拟

首次通过物理模拟手段对黄土地层中的突涌破坏现象进行了研究,深刻揭示了突涌变形破坏特征及其影响因素,指出突涌变形破坏特征主要取决于黄土试样的均质性、初始密度、初始含水量、水压及边界条件及其变化变化。试验结果同时表明,黄土试样的均质性、初始密度、初始含水量、水压及边界条件对初始流网形态起着控制性作用,这不仅是突涌变形破坏特征有所差异的根本原因之一,同时也是决定突涌变形破坏后续侵蚀特征的主要因素。本文研究从多个角度全面揭示了突涌的发生机理,其结论为黄土潜蚀机理的相关研究提供了有力借鉴。

用改进后的BP神经网络评价黄土质边坡稳定性

首先介绍了改进 BP神经网络性能的几种方法 ;在此基础上 ,考虑影响黄土质边坡稳定性分析的各种自然因素 ,包括坡高 ,坡比 ,强度指数 ,土体内摩擦角 ,土体容重 ,空隙水压力系数以及地震烈度等 ,以典型黄土地区边坡工程的数据为例 ,对黄土质边坡的稳定性进行了评价。经过将评价的结果与传统方法的计算结果进行逐一对比 ,对比结果证明了该方法能够满足一般黄土质边坡稳定性评价的精度要求 ;另一方面 ,由于方法的改进大大减少了网络的计算时间 ,使得黄土质边坡稳定性的评价更为便捷迅速 ,从而证明该方法具有一定的推广应用价值。

暗穴环境下非饱和黄土边坡稳定性分析

黄土暗穴在水土流失方面作为一种独特的侵蚀方式,往往会威胁到建设在非饱和黄土层之上的公路边坡稳定性。基于考虑基质吸力的强度折减有限元程序,本文通过开展不同位置暗穴、单双暗穴和基质吸力赋存与丧失等条件下边坡稳定性的对比研究,着重对影响边坡稳定性的暗穴、基质吸力等因素进行了研究。研究结果表明,当暗穴接近地表时由于存在一定的减载效应而利于坡体的稳定,而当暗穴接近边坡坡脚时则成为黄土边坡稳定性的不利因素,在边坡底部存在的双暗穴明显削弱了边坡的稳定性;基质吸力使得非饱和黄土边坡安全系数增大,潜在滑动面变深,反之则使安全系数减小,潜在滑动面上移;基质吸力的丧失或减小以及暗穴的削弱作用使得潜在滑动面位置变化较大。

马兰黄土孔隙结构参数与渗透性关系研究

利用改进的ZC-2015型渗气仪和TST-55型渗透仪进行马兰黄土渗气及饱和渗透试验,得到两个渗透性参数渗气率ka和饱和渗透系数Kw,通过室内常规试验得到的孔隙比e,并利用图像处理软件(IPP)处理扫描电镜(SEM)照片得到的平面孔隙比e0,结合试验结果并利用数学模型建立宏-微观孔隙参数与渗透参数之间的关系。结果表明:重塑土干密度增大,单位体积内颗粒数量增多,孔隙面积减少。原状风干土样埋深增大,大孔和中孔的孔隙面积、孔隙数量、孔隙平均直径明显减小;半对数线性模型可以消除Kw和ka与孔隙结构参数在量级上的差异,拟合效果更好。lg Kw、lgka与e、e0之间都呈现较好的线性关系;含水率变化时,渗气率拟合直线的斜率和截距的变化规律更明显。重塑土由于制样均匀,曲线的拟合度更高,而不同深度的原状黄土试样由于沉积过程造成的结构性的差异,致使其拟合度较重塑土偏低。

克拉玛依油田八区克上组砾岩油藏测井描述

克拉玛依油田八区克上组储层发育 ,油气资源丰富 ,为克拉玛依油田八区的主力油藏。在该油藏研究中 ,充分利用已有的测井资料 ,首先研究了测井资料的标准化方法和以测井曲线为基础的岩心归位方法 ,进而采用神经网络技术将测井信息转化为地质信息 ,通过该区 117口井资料的综合解释和评价处理 ,为储层研究提供了基本地质参数和油气评价结论 ,并采用克里金估计模型绘制了砂体分布、油层有效厚度、孔隙度、渗透率及含油饱和度的平面空间分布图 ,全面分析了储层在空间的分布规律 。

卡拉高莱斯油田U油组储层特征及其评价

以取心井的毛管压力曲线等分析资料为基础 ,结合储层物性测井参数解释结果 ,对卡拉高莱斯油田U油组储层从岩性组成、物性特征、孔隙类型及孔隙结构、非均质性等方面进行了综合评价。认为该储层为一套中高孔、中高渗储层 ,其物性主要受沉积微相、粒度中值、泥质含量等因素影响 ,其层内、层间和平面非均质性均较强。

基于原位渗气试验的黄土潜蚀地层渗气率研究

利用改进的渗气仪器对不同地区原位马兰黄土地层及原状马兰黄土试样的渗气率进行了测量。通过新研制的原位渗气率试验装置和已有成熟经验的室内原状黄土试样渗气率试验装置的渗气率测定结果进行对比,对原位渗气率试验结果的可靠性进行了验证;结合两种渗气率试验方法所得的结果综合分析了颗粒粒径、孔隙比、含水率等因素对马兰黄土渗气率的影响规律及其机理;通过原位渗气率试验分析了湿陷裂缝(隙)和潜蚀洞穴对黄土地层渗气率的影响规律及其机理。结果表明:原状黄土试样室内渗气试验与黄土地层原位渗气试验获得的结果基本一致,黄土地层原位渗气率试验结果是可靠的。原位试验因能够最大程度上避免试样取样、运输及室内制样等过程的扰动影响而结果更为精确,且能较好地反映黄土地层的真实情况,室内渗气率试验只适合均匀、无明显节理裂缝(隙)的黄土试样。两种渗气率试验结果均表明:马兰黄土粗颗粒愈多级配愈差渗气率愈大,反之渗气率则愈小;同一地点随深度增加、孔隙比减小、含水率增大,渗气率呈现减小的趋势。潜蚀黄土场地湿陷裂缝(隙)和潜蚀洞穴附近黄土地层因受裂缝(隙)和洞穴扰动,渗气率明显偏大,而远离湿陷裂缝(隙)和潜蚀洞穴的黄土地层渗气率基本接近于非洞穴裂缝(隙)分布区黄土渗气率平均值。原位渗气率测量结果精确,测量过程快速便捷,该方法在评价黄土地层渗透性乃至评价黄土地层结构缺陷(如隐伏节理裂隙、潜蚀洞穴的发育程度)等方面具有广阔的应用前景。