北京平原区夏垫断裂1679年三河—平谷8级地震地表破裂带特征

夏垫断裂是北京地区重要的活动断裂之一。1679年该断裂发生三河—平谷8级地震,是北京及邻区历史记录的最大地震,地表形成了至今仍清晰可见的地震地表破裂带。弄清楚该断裂古地震活动和地表破裂带特征是优化北京地区国土空间开发格局和防灾减灾体系建设的重要内容。通过探槽开挖、光释光(OSL)测年、断层陡坎形态及地层位错分析,揭示了夏垫断裂古地震活动性、古地震序列和地表破裂带特征。结果表明:(1)夏垫断裂大胡庄南探槽显示的地层错断、地震楔及崩积楔等揭示了夏垫断裂的两次古地震事件,分别约为(1.610±0.130)ka B.P.古地震及1679年三河—平谷8级地震,地层位错分别约为0.3、2.5 m;(2)夏垫断裂20 ka以来存在7个期次的古地震事件,大地震的平均复发周期约为2716年;(3)地震地表破裂带地层位错整体趋势与地形测量数据所得结果基本一致,但在大康庄段到齐心庄段,地层位错距离大于断层陡坎地面测量的高度,表明地表断层陡坎形态可能受人类活动的影响,探槽揭露的地层位错量有助于进一步理解夏垫断裂1679年三河—平谷8级地震地表破裂带特征。

毛乌素沙漠风积砂力学特性室内试验研究

在对毛乌素沙漠风积砂物理特性进行试验研究的基础上,通过室内击试验、压缩试验及三轴剪切试验,对毛乌素沙漠风积砂的力学特性进行了初步研究。结果表明:毛乌素沙漠风积砂击实特性与粉、黏性土有较大的差异,在干燥和最佳含水率状态下易于击实,击实曲线呈双峰形态;压缩试验表明毛乌素沙漠风积砂一般属于低压缩性土,其压缩特性与试样初始密度、含水率、荷载级别及加载条件有关;三轴剪切试验表明毛乌素沙漠风积砂抗剪强度指标受试样密度的影响较大,虽然含水率对抗剪强度指标有一定影响且具有一定规律性,但影响程度并不明显。本文相关成果为解决该区风积砂相关岩土工程问题和工程地质问题提供了可靠的试验依据。

结构性黄土的双曲线强度公式及其破坏应力修正

抗剪和抗拉强度是结构性土体力学特性的两个方面。通过试验研究了结构性黄土原状土和重塑土的抗拉和抗剪强度。结合抗拉和抗剪强度的试验结果,建立了适用于结构性黄土的双曲线强度公式,进一步研究了相应的破坏应力的修正算法,并将应力比结构性参数引入到结构性黄土的双曲线强度公式中。研究结果表明,建立的结构性黄土双曲线强度可以克服在Mohr-Coulomb强度理论中夸大了的土体抗拉强度缺陷,可为结构性黄土地区的工程灾害评价提供更加切合实际的强度理论。

毛乌素沙漠风积砂地层碎石桩载荷试验研究

在榆林地区典型风积砂地层中开展了碎石桩复合地基载荷试验,通过试验对碎石桩有效桩长及承载力等方面进行了探索性研究。通过试验得到天然地基临塑荷载为128kPa,极限荷载320kPa;碎石桩单桩临塑荷载为1019.2kPa,极限荷载不小于3312.4kPa;桩间土临塑荷载为318kPa,极限荷载1590kPa;复合地基临塑荷载为535kPa,极限荷载不小于2072kPa;除此之外,在本文试验条件下,碎石桩的有效桩长可达8m左右,但上部荷载则主要由4m以上桩体承担。本文的有关结论为该区振冲砂桩复合地基的设计和施工提供了十分重要的参考依据。

黄土填方高边坡变形破坏机制分析

本文依据西北某油田倒班基地黄土填方高陡边坡工程勘察,研究了该边坡的变形破坏机制,通过对边坡工程地质条件及变形破坏分析,建立FLAC3D地质模型,采用数值模拟方法研究了边坡变形破坏机制。研究结果表明,主要变形区或破坏区为陡坎周围至其沿坡面向下20-25m的范围之间,其破坏深度底界为全新世填土层Q4与原状黄土Q3接触面,但要重点控制沿坡面向下20-25m的范围之间的变形。数值模拟结果表明,该边坡目前整体稳定性较好,不会发生整体变形破坏。

沙漠地区工程场地风沙环境调查及其方法

在大量的工程实例研究的基础上,总结了沙漠地区工程场地风沙环境调查的内容及其调查方法。风沙环境调查主要包括沙源、气象、地貌、水资源、植物和林业、防护材料及社会经济调查等;风沙环境调查方法有遥感影像判释、定位和半位定观测及风的资料整理等方法。沙漠地区风沙综合治理工程包括工程防风沙措施、化学固沙措施和植物固沙措施。

陇东地区黄土湿陷性研究

对陇东地区黄土湿陷机理进行研究 ,提出了峰值粘粒含量的概念 ,建立了该区黄土湿陷性定量分析模型 。

公路边坡岩体中的水力学作用

将公路边坡岩体分为透水介质、隔水介质和复合介质3种介质,论述了它们中地下水所产生的不同力学作用,并结合实例研究了确定边坡地下水力学作用的方法和可能出现的问题。

陇东地区黄土工程地质分区和变形特性研究

在陇东黄土地区工作的基础上 ,通过工程实践 ,建立了黄土基本物理力学性质指标与其工程地质特性的相互关系 ,根据不同的特性对陇东黄土工程地质进行分区 。

输油管道穿越区岩土工程和水文勘察

以“靖-咸输油管道泾河大型穿越”为工程实例,详细介绍了穿越区的工程岩土工程勘察和工程水文资料收集、勘探分析方法、公式采用、计算步骤,提出合理的敷设方案和综合治理措施。

北京平原区黄庄—高丽营断裂(房山—涞水段)第四纪活动特征的浅层综合探测证据

黄庄—高丽营断裂是北京平原区主要的隐伏活动断裂之一,其第四纪活动性对北京及邻区的城市规划、建设具有重要的意义。针对该隐伏断裂的复杂特征,本文通过可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、浅层人工地震、高密度电阻率法等地球物理探测技术,结合联合钻孔剖面方法,揭示了黄庄—高丽营断裂房山—涞水段的第四纪活动性及主要特征,探测结果与综合分析表明:(1)该断裂走向NE,倾向SE,倾角为60°~70°,具典型的正断活动特征。(2)推断黄庄—高丽营断裂(房山—涞水段)上断点埋深约10 m,上更新统欧庄组底界错距约16 m,可能为晚更新世早期活动断裂,并可能是1658年涞水6级地震的发震构造,并对浅地表地裂缝地质灾害具有一定的控制作用。因此,对黄庄—高丽营断裂房山—涞水段的几何学与运动学的综合探测结果可为该地区重大工程建设的区域地壳稳定性评价及防灾减灾等提供关键地质依据。(3)综合物探结果可知,CSAMT法对隐伏活动断裂的初期探测有重要意义,在第四系松散沉积层内浅层地震勘探剖面揭示的断裂特征不如其在坚硬岩石地层内揭示的断裂特征明显,但通过多种物探方法的综合探测,能够做到优势互补,增加隐伏活动断裂探测的确定性。

降雨型浅层黄土滑坡危险性评价与区划——以山西柳林县为例

黄土高原是我国地质灾害最为发育的地区之一,其中降雨诱发的浅层黄土滑坡又最为典型。以典型黄土地貌区-柳林县为例,应用SINMAP模型,探讨模型在黄土地区的适用性,分析了随着研究区内降雨量的增加,滑坡变形失稳区域的面积变化、分布位置和扩展趋势。研究表明,随着降雨量的增加,滑坡所处位置逐渐由稳定状态向失稳状态发展,位于失稳分区的滑坡数量逐渐增加,说明降雨对该研究区的斜坡稳定性影响较为明显。通过将模拟结果与实际发生的由降雨触发的滑坡灾害进行对比分析,可以得出SINMAP模型在黄土地区,对区域性降雨诱发浅层黄土滑坡稳定性的模拟预测有效,可以用于黄土地区浅层滑坡的稳定性评价研究。

吕梁山区黄土物理性质力学参数区域分布特征

黄土因其特殊的物理力学性质及工程特性,在外界环境影响下易引发诸如黄土崩塌、滑坡、泥流等地质灾害。因此,研究黄土土性参数区域性分布特征对地质灾害防灾减灾具有重要意义。以吕梁山区L_(1)黄土地层为研究对象,在野外调查、代表性点位取样的基础上,对研究区内133个取样点340组黄土试样进行黄土土性参数室内试验,获得其土性参数;基于所得数据,通过统计分析及ArcGIS软件平台,分析研究区内L_(1)黄土地层土性参数分布特征。结果表明:黏粒含量、天然含水率、孔隙比、黏聚力、内摩擦角的分布在南北方向上具有较好的规律性,山脉东西两侧规律略有不同。另外,黏粒含量、天然含水率、黏聚力、湿陷系数的区域分布规律较为明显,内摩擦角区域分布上较为离散。研究结果为从土性特征方面对地质灾害易发性评价提供基础数据支撑。

延怀盆地黄土窑-土木断裂土木镇隐伏段活动特征及物探钻探证据

延怀盆地位于山西断陷活动构造带与张家口-渤海活动构造带的交汇地带,黄土窑-土木断裂是该地区重要的NWW向隐伏活动断裂之一,且穿越规划建设的京张高铁、官厅大桥重大工程,因此其平面展布、活动方式及第四纪活动性对该地区工程的科学规划、顺利建设与安全运营具有直接影响。针对黄土窑-土木断裂土木镇隐伏段复杂性特征,利用可控源音频大地电磁测深、浅层人工地震地球物理探测,以及钻孔联合剖面记录等方法,综合分析了黄土窑-土木断裂的活动特征,结果表明:黄土窑-土木断裂是由3条近于平行的次级断层(F_(4-1)、F_(4-2)、F_(4-3))组成的断裂带,以正断活动为主,整体走向N75°W,均为晚更新世活动断层。

结构性黄土地基中挤密桩扩孔效应研究与评价

挤密桩扩孔效应会对黄土的结构性弱化产生重要影响,并可能影响和改变桩-土之间的相互作用。针对结构性黄土地区的挤密桩,本文首先基于小孔扩张理论分析了单桩扩孔条件下桩周土体的广义剪应变、广义剪应力的关系。然后,本文通过三轴试验得到了不同应力水平条件下的广义剪应力和应变关系。最后,将黄土结构性参数引入到单桩扩孔的分析中,研究了扩孔效应导致的黄土结构性参数的衰减变化规律。研究表明:在单桩扩孔效应作用下,距离桩轴越近,黄土的结构性参数衰减越剧烈,桩周黄土的结构性参数衰减到1.0;距离桩轴越远,黄土的结构性参数衰减越小,且在无限远处黄土的结构性参数接近原状黄土的初始结构性参数。

太行山东麓北拒马河冲积扇结构探测及地震砂土液化判别

北拒马河冲积扇及邻近地区位于太行山东麓,地表覆盖全新世(Qh)松散砂土与粉土,该区域地下水埋深较浅,潜在地震最大震级达6.5级,在地震作用下存在发生砂土液化危险性。通过野外地质调查、工程地质钻探和高密度电阻率法勘探揭示北拒马河冲积扇地层结构特征。在此基础上,采用原位标准贯入试验和室内动三轴试验评价北拒马河冲积扇饱和砂土和粉土的液化危险性。结果表明:(1)北拒马河冲积扇由三组沉积旋回组成:第一组为分布于北拒马河南支古河道内的全新世河流相砂、砂砾石、砾石层;第二组为埋深15m左右的晚更新世—全新世冲洪积相沉积层,上部为亚砂土,下部为细、粉砂;第三组为埋深15m以下的晚更新世洪积相沉积层,上部为淤泥质亚黏土,中部为亚砂土、细粉砂,下部为卵砾石层。(2)北拒马河冲积扇饱和砂土与粉土存在液化危险性,由标贯法液化判别结果可知,冲积扇南缘砂土液化等级为轻微,冲积扇东缘靠近涿州市区砂土液化等级为中等。(3)北拒马河冲积扇砂土的液化风险随震级与地震烈度增大而增大,在近场6.5级地震作用下产生Ⅶ、Ⅷ度地震烈度时,北拒马河冲积扇会发生砂土液化。

振冲砂桩复合地基单桩最优桩间距的确定

通过现场振冲砂桩施工及标贯试验,围绕振冲砂桩复合地基砂桩的合理间距开展了试验研究。结果表明在本文各种试验工况中,1.4m工况的桩间距为振冲砂桩施工的最优间距。分析认为对于振冲砂桩施工法而言,当地层条件、振动力、振动频率及施工工艺一定时,实际密实效果主要与桩间距有关。在与本文试验场地条件相似的场地进行振冲砂桩复合地基施工时,对于桩径为1m的砂桩,其设计桩间距至少应控制在1.6m以下。同时指出,由于振冲砂桩的制桩成本较小,因此在实际施工中应尽量采用小间距以获得更好的挤密效果。本文得出的结论为沙漠地区振冲砂桩复合地基的设计和施工提供了重要的参考依据。

强度折减计算中的可视化分析与失稳标准比较

为了探讨强度折减有限元计算中不同失稳标准的适用性和差异,基于实时可视化思路,研发了相应的可视化程序,在强度折减有限元计算中完成了3种失稳标准与强度折减系数之间关系的实时可视化视图显示技术,然后对3个较为复杂的边坡进行了数值计算分析和比较研究。研究结果表明:采用强度折减有限元法与计算机可视化技术结合可直观分析滑坡的滑动面和稳定性;uF曲线的最大曲率出现位置比ε-F曲线的最大曲率出现位置稍早,而ε-F曲线的最大曲率出现位置又比N-F曲线的最大值出现位置稍早;对于具有局部滑动面存在的边坡和形状复杂的边坡,在强度折减有限元计算中采用不同失稳标准得出的安全系数有一定差异,算例中最大差异可达到22.6%。

原状黄土变形与强度特性的加载速率效应

为揭示荷载施加快慢对土体变形与强度特性的影响规律,基于三轴CU试验,开展了不同围压和含水率状态下,原状和重塑黄土加载速率效应的试验研究。在试验结果基础上,分析了加载速率对黄土应力-应变曲线特征、抗剪强度以及结构强度等的影响规律。研究结果表明:加载速率对黄土的应力-应变曲线形态有显著影响,高加载速率、低围压、低含水率可以导致应变软化现象的产生;加载速率对剪切强度的影响存在临界值,加载速率小于此值时抗剪强度随着加载速率的增大而增大,超过此值时抗剪强度又有一定程度的降低,呈现先增后减的特征;加载速率对抗剪强度参数c和φ的影响规律不尽相同:黏聚力c随着加载速率的增大呈现先增大后减小的规律,而内摩擦角φ则随着加载速率的增大单调递减;加载速率对黄土结构强度的影响规律与抗剪强度基本一致,亦存在一临界加载速率,结构强度随着加载速率的增大也表现出先增大后减小的规律。