冻融循环条件下伊犁河谷典型黄土滑坡力学强度变化及微观作用机理研究

对新疆伊犁地区黄土滑坡灾害频繁发生问题,选取伊犁地区新源县某天然黄土斜坡为研究对象,结合伊犁地区为典型的季节性冻土区的特点,通过室内三轴压缩试验、扫描电子显微镜、现代图像处理及核磁共振方法探究不同冻融循环次数下伊犁地区黄土的宏微观特性变化。结果表明:①黄土粘聚力随冻融循环次数的增加,经历了先减小后增大的过程,最终趋于稳定;内摩擦角随冻融循环次数的增加,逐渐增加,然后开始减小,最终呈稳定趋势;②在冻融循环过程中黄土颗粒不断裂解团聚,形态复杂,微孔隙数量变少,小孔隙、中孔隙和大孔隙略增多,孔隙排列变得复杂后逐渐简单,总体上伊犁地区黄土的微观颗粒结构经历了一个稳定-不稳定-稳定的过程;③不同冻融循环次数下颗粒圆形度与粘聚力的关联性最强。微观上表现为冻结时土颗粒裂解,颗粒圆形度变小,融化时土颗粒凝聚,颗粒圆形度增大;反映到宏观上冻结时结构变得松散,粘聚力降低,融化时结构变得密实后粘聚力增大;④不同冻融循环次数下颗粒圆形度、颗粒定向分维与内摩擦角的关联性相同且最强。微观上表现为随冻融循环次数的增加颗粒圆形度降低,排列变得无序,颗粒定向分维值变大;宏观上表现为颗粒排列变得无序,接触面积变大,导致内摩擦角增大。研究结果可为伊犁地区黄土滑坡失稳机理的探究提供参考,为伊犁地区季节冻土分布区域土质滑坡地质灾害的稳定性评价及工程防治提供相关的力学参数计算依据。

新疆崩滑流地质灾害孕灾环境分区及其形成机制

新疆地域广阔,地质灾害点多、面广,自然地理条件和地质环境背景差距较大,因此地质灾害孕灾环境合理分区至关重要。本文在综合考虑地形地貌、地质构造、大气降水和工程地质条件等因素对崩滑流地质灾害分布影响的基础上进行了孕灾环境分区,并选取了不同典型区域内有代表性的崩滑流地质灾害开展影响因素和形成机制的专门研究。结果如下:(1)将新疆地区崩滑流地质灾害的孕灾环境划分为阿尔泰山与准噶尔西部山区、准噶尔盆地区、天山北麓区、天山南麓区、吐哈盆地区、塔里木盆地区、昆仑山区等共计7个区域;(2)空间分布上,新疆地区独有的崩滑流地质灾害分布规律是沿阿尔泰山、天山、昆仑山环绕准噶尔盆地和塔里木盆地,呈开口朝东的“E”字型分布,在时间分布上,新疆崩滑流地质灾害的发生与大气降水、冰雪融化关系最为密切;(3)阿尔泰山与准噶尔西部山区、天山南坡、阿尔金山与昆仑山3个区域崩塌和泥石流地质灾害最为发育,天山北坡滑坡和泥石流地质灾害最为发育,地形地貌、地层岩性、降水等地质环境条件与这些灾害的形成密不可分。本文的研究结果对于总结归纳新疆崩滑流地质灾害的分布、孕灾环境、孕灾机制等具有一定的推动作用,有利于进一步解决“地质灾害在哪里”这一地质灾害防治关键问题。

不同冻融循环次数及含水率条件下伊犁地区黄土力学强度损伤特性

新疆伊犁地区融雪季节和雨季黄土滑坡灾害频繁发生,亟需探究伊犁地区黄土在不同冻融循环次数和含水率条件下力学强度的变化特征,本文以伊犁地区新源县某天然黄土斜坡处的黄土作为研究对象,通过室内三轴压缩试验和扫描电子显微镜试验来探究伊犁地区黄土的宏微观特性变化。主要研究成果如下:(1)不同冻融循环次数条件下,室内三轴压缩试验过程中以轴向变形为主,变形破坏机制由挤压-横向拉裂型向弯曲-纵向拉裂型转变。试样黏聚力总体上先减小后增大然后稳定,而内摩擦角总体的变化趋势为先增大后减小。(2)含水率对黄土试样硬化-软化程度影响较大,随着含水率的增加,应变逐渐呈现出弱软化-弱硬化-一般硬化-弱软化的变化趋势。试样的黏聚力、内摩擦角随着含水率的增高均呈现先增大后减小的二次抛物线关系。(3)在不同冻融循环条件下,黄土微结构由粒状、镶嵌、面胶结-微胶结结构转变为凝块、分散、点接触-胶结结构;小颗粒通过凝结作用形成了大颗粒,颗粒形态变得复杂,接近等轴的颗粒在减少,排列变得无序,黄土颗粒不断裂解充填孔隙,凝聚扩大孔隙,孔隙形态趋近于简单。总体上伊犁地区黄土的微观颗粒结构经历了一个稳定-不稳定-稳定的过程。(4)随着含水率的增加,黄土微结构为粒状、镶嵌、面胶结-微胶结结构,伊犁地区黄土含水率存在一个特殊值——最优含水率,在其附近黄土大颗粒最多、接近等轴的颗粒最多、轮廓线最简单、颗粒排列最有序。本研究结果以期为伊犁地区黄土滑坡灾害的预测与防治提供理论依据并奠定基础。

南疆库尔勒地区弱胶结覆岩煤矿地质环境调查及评价

“富煤、贫油、少气”是我国目前的储量现状,因此煤炭资源长期仍将是我国的主要能源。煤炭开发作为南疆库尔勒地区重要产业,大规模开采对地质环境产生较为严重的破坏。南疆库尔勒地区气候干旱,生态环境极为脆弱,该地区煤矿的上覆岩层多为弱胶结,为此开展对弱胶结覆岩煤矿开采所产生地质环境问题的研究十分必要。本论文采用现场取样与实验分析的手段,从地质灾害、含水层影响破坏、水土污染三个方面对该地区煤矿开采引发的地质环境问题及其影响程度进行分析。通过分析得出该地区主要地质环境问题包括:弱胶结覆岩煤矿的开采易引发地面塌陷地质灾害;矿山涌排水在干旱气候条件下对地下含水层产生疏干破坏;煤矸石淋虑液会对地表土壤产生污染,但由于南疆地区降水量少蒸发量大,在短时间内对地质环境影响较小。研究成果可以为弱胶结覆岩煤矿地质环境保护与治理提供参考依据。