基于稀土元素示踪技术的库岸崩滑土体堆积特征研究

降雨和库水位变化是库岸崩滑的重要诱发因素。以黄河中游土质库岸为研究对象,在由3°缓坡、40°陡坡和70°急坡组成的概化岸坡上,利用稀土元素(REE)示踪技术,研究降雨和库水位升降作用下库区堆积土体的来源,分析离岸方向上的土体堆积特征。结果表明:在水位下降、水位上升、降雨作用-水位下降和降雨作用-水位上升4种工况下,同一组地形经过5场试验后,库区内来源于缓坡、陡坡、急坡的土量以及堆积土体总量均与堆积土体和库岸之间的距离存在负指数函数关系,且相关性较高;急坡是库区堆积土体的主要来源,其中水位变化条件下尤为明显;在水位上升和水位下降工况下,同一组地形5场试验后来源于急坡的堆积土量平均约占总堆积土量的71%;急坡对库区堆积土体的泥沙贡献率在坡脚处基本达到最高,各组地形5场试验后急坡对临岸堆积体泥沙量的平均贡献率约为66%。因而,在水库蓄水或放水时,需重点做好对急坡的防护。

降雨型滑坡高速运动与堆积特征模拟研究:以宁乡县王家湾滑坡为例

降雨型滑坡在强降雨条件下常突然发生,启动后运动速度大,破坏力强,对其运动与堆积过程的预测是滑坡危险性分析中的难题。以湖南省宁乡县2017年7月1日突发的王家湾滑坡为例,在现场调查的基础上,系统研究了滑坡诱发因素和高速运动机理,发现强降雨和孔隙水压力上升是王家湾滑坡的主要诱发因素,高速滑动主要由于滑坡处斜坡坡度陡、滑带抗剪强度快速损失所致。利用Surfer和ArcGIS软件处理基础数据,建立了滑坡三维模型,并基于有限体积法采用DAN3D软件模拟分析了王家湾滑坡整个运动过程,研究了滑坡启动后运动速度、滑移范围和堆积厚度,模拟结果与现场调查数据基本一致。

大渡河双家坪古平推式滑坡堆积特征及形成机制

大渡河沿岸分布的大量古滑坡堆积体,是流域内水电能源开发及山区城镇建设的重大隐患,双家坪古滑坡堆积体就是其中的典型案例。2010年8月以来,随着瀑布沟电站库区水位升高淹没堆积体前缘,堆积体西侧区域地面及房屋出现了较大规模的变形迹象。调查表明,出现变形的区域仅是一个古老滑坡堆积体的一部分。根据现场调查和钻探手段,从地貌、物质结构特征查明了该古滑坡堆积体的边界条件、各分区的堆积特征,认为该滑坡堆积体可分为4个区,其中A、C区为主要崩落堆积区,以大块石堆积为主,块石直径1~3 m,甚至更大;B区为残留岩体堆积区,岩层保留原岩层序;D区为细颗粒物质堆积区。初步认为古滑坡堆积体为平推式滑动→推出悬空→重力折断→散落堆积→表生改造等过程的形成机制。

滑坡-碎屑流的堆积特征及机理分析

滑坡-碎屑流是一种沿着斜坡表面作远程运动的岩石碎屑流动体。碎屑流体在远程运动过程中会出现粒径分选,并在堆积体中呈现出一定的层序特征。本文通过开展碎屑流滑槽试验,观测了碎屑流运动过程中的粒径分选过程,并重点研究了碎屑流堆积体的垂向和滑移方向层序,采用分层和分段筛分法,对不同粒径的颗粒含量进行了分析,揭示出碎屑流堆积体内部不仅在垂向上具有反粒序结构,还在滑移方向上具有双峰分布形态。这两种堆积特征在6.24茂县新磨村滑坡和8.28纳雍普洒村崩塌堆积体的块石分布规律中得到验证,它们是滑坡-碎屑流体运动过程中块石之间相互作用的宏观反映,是分析碎屑流远程运动机制的重要现场证据。通过室内滑槽试验和实例分析,得到以下结论:碎屑流运动过程中产生的弥散压力和振动筛分是导致碎屑流堆积体中形成垂向反粒序以及滑移方向双峰堆积形态的重要原因。其中振筛作用的动力来源为碎屑流滑移区的不规则起伏引起的碎屑体振荡,以及由粒径差异造成的动量不均衡碰撞。

鸡尾山高速远程崩滑碎屑流堆积特征研究

重庆市武隆县铁矿乡鸡尾山于2009年6月5日发生了一起大规模的山体崩滑灾害性事件,约500万m3崩滑物质从高约75m的陡坎沿铁匠沟作高速远程运动,形成了平均厚度约30m、纵向长度约2 500m的堆积区。本文在对鸡尾山山体崩滑堆积区进行大量地质调查的基础上,详细研究了鸡尾山高速远程崩滑碎屑流流动堆积的各向分选特征以及碎屑流的堆积成坝特征,以为该类地质灾害的防治提供依据。

三眼峪特大泥石流堆积特征

通过野外勘查与试验,认为三眼峪泥石流沟是一个高频泥石流沟,历史上发生多次重大泥石流灾害事件,多期泥石流堆积物在沟道及沟口上下超覆叠置。结合泥石流发生前后遥感影像对比,采用A rcG IS平台进行分析,"8.8"特大泥石流一次最大冲出固体物质总量达152.18×104m3,所到之处房毁江堵,并形成长约1.9 km的狭长堆积,堆积量110.58×104m3,最大堆积厚度达10.8 m。因泥石流堆积特征是泥石流发生、发展、活动过程的客观记录,分析了三眼峪早期和"8.8"泥石流在不同部位的堆积特征和破坏程度,为泥石流综合整治和灾后重建规划提供参考。

基于离散元法的偏转型滑坡运动堆积特征分析

为了进一步认识山阳偏转型滑坡的运动特征,基于离散元数值方法对滑坡运动堆积过程进行模拟分析。结果表明:滑坡体前缘各监测点的岩土体的运动空间大小、能量传递效率及受到偏转阻止作用大小的不同是前缘岩土体运动速度表现出显著差异的主要原因;滑坡体中部各监测点的岩土体作为滑坡前、后缘岩土体能量传递的主要媒介,其运动速度表现出多次加速特征;滑坡体后缘各监测点的岩土体则主要经历加速和减速2个运动阶段。根据滑坡的运动速度和水平运程可将山阳滑坡划分为高速近程滑坡,其堆积体厚度分布总体表现为沿运动方向呈先增加后减小的变化趋势。

松散土坡结构特征与滑坡堰塞体堆积特征之间的关系试验研究

通过模型实验,探讨了松散土坡3种不同结构特征条件下(均匀坡体(坡体物料均匀混合)、平行坡体(土层成层且层面与滑面平行)和斜交坡体(土层成层且层面与滑面斜交))形成滑坡堰塞体的动力过程和堆积特征,通过分区域取样及三维扫描技术研究了堰塞体的物质分布规律与形态特征。研究结果表明:堰塞体堆积特征与坡体特征存在紧密联系,堰塞体纵向(沿主沟道方向)和横向(沿滑坡运动方向)上的物质分布与坡体纵向和横向的物质分布特征基本对应;在垂向(表层到底部)上,由于不同坡体条件下滑坡的动力过程和机理不同,从而导致堰塞体堆积特征存在一定区别。均匀坡体和平行坡体呈整体启动模式,运动过程中物料间存在垂向渗透和交换作用,导致堰塞体物质在垂向上呈明显的上粗下细反粒序分布特征,堰塞体横剖面多呈平坦型和倾斜型。斜交坡体呈分层启动模式,运动堆积过程中保持原有层序,粗、细颗粒先后启动条件下颗粒间存在推挤、爬升和水平渗透作用,使得堰塞体更加密实且垂向上也呈现反粒序分布特征,横剖面多呈起伏型。本研究为滑坡堰塞体稳定性快速评估和复原滑坡初始状态提供依据。

陕西泾阳南塬蒋刘4~#滑坡运动堆积特征及流动性成因分析

自1976年引水灌溉以来,泾阳南塬黄土滑坡频发。2016年3月6日发生的蒋刘4~#滑坡呈近流体状高速远程运动,并呈长带状堆积于前缘平坦地面。其独特的运动堆积特征与该区其他类型滑坡差异显著,具有一定的特殊性。本文基于野外地质调查,通过无人机航测、现场含水率试验以及室内试验等手段,对蒋刘4~#滑坡进行分析研究。结果表明:(1)滑坡呈高速远程运动、长带状堆积,堆积体天然密度表现出从斜坡坡脚至前缘陡坎先增大,越过陡坎后明显减小的趋势;(2)滑源区黄土以粉粒为主、黏粒含量较少的粒组成分以及黄土中次生矿物含量较高是蒋刘4~#滑坡形成的物质基础;(3)大面积灌溉以及引水渠漏失严重造成大量水体下渗,该区S5古土壤层形成的相对不透水底板为上层滞水聚集创造了条件,使近底板上覆黄土处于饱水状态,导致斜坡稳定性降低;(4)地貌上剪出口位置较高,滑体潜在势能大,坡脚人工开挖的多级陡坎为滑坡高速远程运动创造了有利条件。蒋刘4~#滑坡规模较小但流动性显著,作为近年来蒋刘一带滑坡发展演化的主要类型,研究其运动堆积特征及流动性成因,为科学防治滑坡具有一定指导意义。

基于物理模型实验的高速远程滑坡碎屑流堆积特征分析

高速远程滑坡往往具有强烈的灾害性,对人类的生命财产安全产生极大的威胁,其成因机理和运动机理研究一直是国内外滑坡地质灾害学者研究的热点问题。介绍斜槽物理模型实验,通过在运动区及停积区底面铺设不同覆盖材料以实现不同的停积条件,对不同停积条件下颗粒流堆积特征进行分析。实验结果表明:颗粒流堆积体表面可见横向脊、侧缘堤展布,堆积体内部有推挤褶皱出现,停积条件对堆积体的表面特征和内部特征均有影响,堆积体的形态特征与堆积体内部颗粒的剪切作用有关。

复杂三维地形条件下滑坡–碎屑流运动与堆积特征物理模拟实验研究

为定量化揭示真实复杂三维地形条件对滑坡–碎屑流运动与堆积特征的影响,基于谢家店子滑坡真实三维地形空间分布形态,设计并建立滑坡–碎屑流三维物理模型实验装置,开展相关物理模拟实验研究,获取复杂三维地形条件下,滑坡–碎屑流运动与堆积特征的图像和定量化数据,并依此观察和分析其流态化运动与堆积特征。主要得出以下结论:(1)滑坡运动路径上沟谷转折段等复杂地形的展布,可引起碎屑流动能的快速耗散,运动速度陡降,从而减小碎屑流的运动距离;(2)碎屑流运动过程中,颗粒之间的动量传递作用,可明显促进碎屑流的远程运动;(3)运动路径上沟谷两侧缓坡平台的展布,可导致碎屑流的"分流–汇流"运动,并最终在碎屑流表面形成纵向沟状槽;(4)当碎屑流流动至运动路径的开阔地段时,碎屑流进入一种以碰撞为主的无侧限扩离运动状态,在粒间碰撞–推挤力、重力和地形的共同作用下,形成"X"型共轭堆积脊。

泾阳南塬典型黄土滑坡成因、堆积及运动特征分析

持续的引水灌溉导致陕西泾阳南塬黄土滑坡频繁发生,2015年5月26日庙店村附近发生一起黄土滑坡,冲毁农田数亩。本文以"5·26"滑坡作为典型的案例,通过详细的野外调查、测量、勘探等工作,分析了其诱发因素、运动过程、堆积特征。结果表明:(1)滑坡滑动距离278 m,后壁宽222 m,滑后后壁高差40 m,主滑方向45°;(2)滑坡呈现滑动多级次特点,前后滑动4次,滑体堆积面积约为6.2×10~4m^2,堆积体总体积约50×10~4m^3,堆积体平均堆积厚度约10 m;(3)滑坡的主要激发因子为持续灌溉,但是地表显式裂缝和土体深部裂隙在地表径流优势入渗中发挥了重要作用,导致地下水位持续抬升。而且滑坡区的节理控制了滑坡的后壁宽度和滑动方向。最后基于泾阳南塬滑坡发生的频率和降雨有着一定关联性,探讨了降雨对本次滑坡事件的影响和滑坡再次发生的可能性。

散粒体斜坡运动堆积特征试验研究

散粒体斜坡俗称"溜砂坡",对其运动和堆积特征的研究是溜砂坡防治的关键。在斜坡模型架上模拟碎块石的运动过程和堆积过程,探索其颗粒大小、形态与斜坡角的关系。通过堆积体纵剖面取样发现,溜砂坡堆积呈现分形结构,其颗粒质量粒径分布分维数随黏粒含量的增大而增大。

挡墙限制型散粒体斜坡堆积特征模型试验

散粒体斜坡是川藏铁路交通廊道常见的不良地质现象,对其堆积特征开展研究对散粒体斜坡表层溜滑防灾减灾具有重要的现实意义.针对挡墙限制型散粒体斜坡,通过室内物理模型试验,利用分形维度控制试验碎屑配比,模拟斜坡源区岩石风化碎屑产物持续补给,研究散粒体颗粒堆积发育成坡过程中自然坡角的变化、斜坡表面与内部的颗粒分布特征,以及颗粒在斜坡上的运移堆积特征.试验结果表明:挡墙限制型散粒体堆积成坡过程可分为挡墙后堆积阶段、斜板堆积阶段、斜坡增长阶段和成坡阶段;斜坡最大堆积坡角随着分形维度增大而减小;随着分形维度增加,斜坡表面粗糙程度降低;粗颗粒易堆积在斜坡下部,细颗粒更易堆积于斜坡上部;同一粒组颗粒,在分形维度越大的斜坡表面上运移距离越长;相同分形维度的散粒体斜坡上,粗颗粒相较细颗粒在斜坡上的运移距离更长;颗粒在斜坡上的运移方式有腾跃和滚动两种,大粒径颗粒在分形维度越小的斜坡表面的腾跃高度越高;反之,小粒径颗粒在分形维度越大的斜坡表面的腾跃高度越低.

桂西岩溶区第四纪堆积物的特征及其成因初步分析

桂西岩溶区内的第四纪堆积物为红褐色、黄褐色重粘土,主要由水云母族矿物组成,化学成低SiO_2高Al_2O_4。滚圆的砾石和未磨损的碎石共存一体,具残坡积和洪冲积的双重特性。它们是可溶性岩层中的不溶性杂质,在岩溶作用下呈残渣形式在原地堆积而成。由于是岩溶作用的产物,故在第四纪堆积物成因分类中应辟一新的成因系列—岩溶系列。根据岩溶不同发育阶段的作用方式,可将这类堆积物进一步分为残余型、深余型、侧余型、崩溶型、盆地堆积型和冲余型六个成因类型。

井下断层地质破碎带巷道堆积体垮落形态

针对断层地质破碎带在发生瓦斯爆炸灾害时导致巷道垮塌的问题,分析了断层破碎带的地质特征和垮落堆积体特征,依据自然平衡拱理论和弹塑性理论,推导了垮落体冒空区高度、宽度与堆积体范围计算公式。堆积体横向最大失稳宽度和纵向最大冒落高度,均与巷高、巷宽、侧向应力系数、碎块充填体的似内摩擦角有关。堆积体范围为断层破碎带长度、堆积前区和堆积后区三者之和。该研究为实施救援前预判巷道垮塌形式、救援时效、制定相应救援方案提供理论和技术支持。

碎屑流冲击下桩梁组合结构拦挡效果及受力特征研究

以高位泥石流、碎屑流区桩梁组合新型拦挡结构为研究对象,在总结已有桩梁组合结构的基础上,运用颗粒流分析仿真程序、通用显示动力分析程序分别对碎屑流冲击下单排、多排桩林及桩梁组合结构拦挡效果、不同位置桩梁组合结构拦挡效果对比模拟以及桩梁组合结构受力特征模拟研究,探讨了拦挡结构阻挡后碎屑流堆积特征和结构应力传递特征。计算结果表明:碎屑流中较大粒径颗粒与拦挡结构、两侧沟道边界接触形成的桩-巨石力链拦挡效应可有效阻挡、迟滞后续碎屑流运动,桩梁组合结构桩-巨石力链拦挡效应最佳;第一排桩和第二排桩之间改流区进一步抑制了碎屑流速度;桩梁组合结构在设计布置位置时,一方面要考虑在碎屑流启动、势动转换过程中尽早抑制碎屑流速度,另一方面仍需重视库容的设计,谨防跃顶造成部分碎屑流逃逸,在上述二者之间选择最优解进行位置布置;碎屑流巨石冲击桩梁组合结构时,冲击应力将通过连梁分散传递到后排桩,连系梁两端连接部分的应力几乎达到屈服强度,需加强配筋。

煤储层水力压裂裂缝中支撑剂特征及研究意义

煤层水力压裂后支撑剂的展布形态及内部特征在很大程度上决定压裂效果的优劣。以煤矿井下巷道中揭露的煤层气井压裂裂缝内的支撑剂为研究对象,重点观察并分析支撑剂的形貌和堆积特征及其与堆积过程的关系。再以压裂裂缝典型部位获取的支撑剂为实例,描述支撑剂的形貌与堆积特征,还原支撑剂的堆积过程。结果表明:在水平缝内,距井筒距离增加,支撑剂粒径逐渐变细,其中软煤带内的支撑剂颗粒在沉积前经历了强烈的碰撞和复杂的水动力环境,并形成支撑剂带-支撑剂与煤粉混合带-煤粉带的三带铺砂特征;裂缝延伸形式转变易导致支撑剂提前沉积,不利于裂缝延伸;不同裂缝部位内支撑剂颗粒的分选性、完整性、煤粉附着状况以及裂缝壁面痕迹往往不同,对支撑剂的堆积过程和压裂流体的流动特征具有指示意义。研究成果为仿真模拟实验的参数设定和生产实践提供科学依据。同时,对现场同类型压裂施工设计及压裂效果预测具有一定的借鉴意义。

长白山源头溪流河床凋落物的分布特征及季节动态

在北方寒冷区,凋落物于秋季大量输入溪流,是水生生物越冬生存的关键。河床凋落物的堆积和组成会直接影响凋落叶分解等关键生态过程,但目前国内关于北方地区溪流河床凋落物分布特征的研究匮乏。在长白山地区一条源头溪流,采用原位取样的方法,探究了溪流河床凋落物的分布特征及季节动态。结果表明:深潭型凋落物斑块的堆积面积和水深显著大于浅滩型凋落物斑块和倒木型凋落物斑块,流速则显著低于其他两种凋落物斑块;倒木型凋落物斑块的堆积厚度显著大于其他两种凋落物斑块。浅滩型凋落物斑块和倒木型凋落物斑块的组成以叶片为主,碎叶片次之,树枝树干最少;深潭型凋落物斑块的组成以碎叶片和树枝树干为主,叶片较少,但秋季和冬季冻结初期除外。冬季雪融期凋落物斑块的堆积厚度显著大于其他时期;春季凋落物斑块的堆积面积显著小于其他时期,水深显著大于其他时期。随着季节变化,浅滩型凋落物斑块中的叶片比例逐渐减少,碎叶片比例逐渐增加;深潭型凋落物斑块中的树枝树干比例逐渐增加。水深与浅滩型凋落物斑块中碎叶片的干重呈显著负相关。溪流内凋落物的分布具有时空差异性,可为寒冷区溪流生态过程后续的研究提供基础数据。

滑坡碎屑流运动及堵江堰塞体堆积特性模型试验

滑坡堰塞体形成机制复杂,掌握堰塞体堆积特征对其溃决风险评估具有重要意义。通过开展物理模型试验,研究了滑床坡度、滑体物质组成与体积对滑体特性及堰塞体堆积特性的影响。试验结果表明:滑体运动时间随颗粒粒径增大、坡度变陡而变短;单粒径滑体在滑槽前段速度的影响因素重要性排序为粒径、坡度、体积,中后段则为粒径、体积、坡度;分层多粒径滑体在滑槽前后两段的速度主要受坡度影响。单粒径堰塞体长度随着滑体体积增大而增加,且增加速率在陡坡下更快;堰塞体宽度随着体积及颗粒粒径增大而增加,且在陡坡下更敏感。试验数据的逻辑回归分析结果表明:影响堰塞体高度的因素其重要性排序由高到低依次为粒径、体积、坡度;分层多粒径堰塞体长度与坡度无明显相关关系,宽度和高度则随坡度增大而增大。