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。

基于确定性系数与信息量耦合模型的新疆额敏县地质灾害易发性评价

地质灾害已经对人类生命财产安全和自然环境造成了巨大的威胁,合理准确的易发性评价研究对于防灾减灾具有重要的现实意义。目前,多种模型耦合的易发评价方法已成为研究热点,但将信息量模型与确定性系数模型(Certainty Factor,CF)耦合进行易发性评价研究却相对较少。本文基于额敏县地质环境背景,结合野外地质调查及评价因子选取原则,在分析各评价因子地质灾害发育分布规律及相关性的基础上,选择高程、坡度、坡向、地面曲率、工程地质岩组、距断层距离、距道路距离、距水系距离、降雨量等9个评价指标,采用CF模型、信息量模型以及CF与信息量耦合模型开展额敏县易发性评价研究。结果表明,耦合模型评价结果的合理性与准确度均优于两种单一模型,CF与信息量耦合模型的AUC值高达0.862;耦合模型将易发区分为:低易发区42.39%,中度易发区28.76%,高易发区23.62%,极高易发区5.23%,其中极高和高易发区主要分布在切割深度大、沟两侧坡度陡峭、基岩裸露、节理裂隙发育、风化严重、降雨量大的区域,灾害点密度分别达到了6.62个/100km 2和5.11个/100km 2。采用耦合模型得到的额敏县易发性评价分析结果可为该地区地质灾害监测预警和防治规划提供技术参考。

基于实证调查的新疆地区地质灾害易发性和危险性评价研究

新疆是丝绸之路经济带的核心区,其孕灾地质环境条件与我国中东部地区存在较大差异性,是全国受地质灾害影响较严重省区之一。面对新疆地区面积大和特殊的孕灾地质环境条件,先将全疆划分为4个区域开展易发性和危险性评价工作,并选取局部高差、坡度、地貌类型、工程地质岩组、平均温度、平均降雨量、归一化植被指数(NDVI)以及雪线分布等评价指标因子,通过证据权模型对新疆地区地质灾害易发性进行评价,并在地质灾害易发性评价基础上叠加最大降雨量作为地质灾害危险性诱发因素,最后通过专家打分矩阵分析法对全疆地质灾害危险性进行评价。研究结果表明:全疆共划分为8个地质灾害高易发区和极高危险区,主要分布在准噶尔西部山地、阿尔泰山、伊犁谷地山区、天山北麓、吐哈盆地、天山南麓、南疆西部天山、西昆仑山以及东昆仑山等地区;以全疆17362处地质灾害点为样本数据,经验证共有96.16%灾害点分布在高、中、低易发区;以全疆2011~2022年发生的336起地质灾害点为样本数据,经验证共有326起地质灾害分布在极高、高、中危险区,占比达到97.02%。研究结果可为新疆地区最大程度降低地质灾害风险提供科学依据,也可为其他省级区域开展地质灾害易发性和危险性评价工作提供重要参考。

基于多种组合模型的新疆巩留县滑坡危险性评价研究

新疆巩留县广泛发育冻融降雨型滑坡地质灾害,对其现有的研究多考虑降水,而缺乏温度影响的研究,为此,本文特增加了温度因子来进行巩留县滑坡灾害危险性评价。基于巩留县已发生的682个滑坡灾害点,选取坡度、起伏度、坡向、曲率、温度、距断层距离、距河流距离、距道路距离、工程地质岩组等9个评价因子。采用信息量模型(I)、确定性系数模型(CF)、信息量模型+逻辑回归模型(I+LR)以及确定性系数模型+逻辑回归模型(CF+LR)等4种模型对巩留县滑坡危险性进行了评价,划分为极高、高、中和低4个危险等级分区并进行了精度检验与现场实际验证。结果表明:(1)温度对滑坡有较大的触发作用;(2)耦合模型极高、高危险性分区面积明显低于单一模型极高、高危险性分区面积,其中CF+LR模型的极高、高危险性分区面积最小,低危险性分区面积最大;(3)4种模型ROC精度检验AUC值分别为0.889、0.893、0.895和0.900,均能较为客观地评价巩留县滑坡危险性。CF+LR模型精度最高,且经局部地区现场检验,CF+LR模型评价结果与实际情况也最为相符,研究成果对新疆地区巩留县滑坡地质灾害的预防和治理具有一定的借鉴意义。

莎车县泥石流灾害防治工程区盐渍土特征及其影响因素分析

本文对莎车县泥石流防治工程区域2m范围内的表层土进行了系统性采样,并对其含盐量进行分析,对该区域盐渍土的分布特征、对防治工程的影响、盐渍土的成因及盐渍化影响因素进行深入探讨。研究发现,研究区主要是中、弱盐渍土,强盐渍土的分布区域很小,没有出现超盐渍土。在气象、地形、地下水、地层岩性等因素综合作用下,研究范围内土壤盐分之中各个离子的相对含量由于盐分含量的不断增加出现了规律性改变。平面上分布呈现自南向北逐渐增强的趋势,临近叶尔羌河方向,盐渍化程度越来越高。垂向上,盐渍土出现明显的分带性和表聚性,表层普遍积盐,全区范围内易溶盐总体上呈向下含盐量逐渐降低的趋势;土壤pH值变化随垂向深度增加而增大。研究区内工程病害为结构物裂缝,分为表面裂缝和深部变形裂缝两类,盐分对工程的侵入破坏导致防治工程表面裂缝的产生,盐渍土的盐胀和溶陷特性导致深部变形裂缝的产生。利用SPSS25对盐渍化的影响因素进行回归分析得到,研究区含盐量与矿化度、潜水埋深、高程空间分布吻合度较高,矿化度与研究区土壤含盐量空间相关性最高,且表现为直接影响。研究成果可为莎车县地质灾害防灾减灾、地区开发建设提供参考,并对其他类似地区盐渍土的研究提供借鉴。

伊犁种蜂场降雨型滑坡成因及防治效能评价

伊犁种蜂场滑坡受自然降雨以及人类工程活动切坡影响,对下部居民及各类设施造成严重威胁,目前该滑坡已完成防治项目,但其成因机制与致灾机理仍不明晰,防治工程效果如何也没有得到很好的评价。鉴于此,本文以种蜂场滑坡为研究对象,通过野外地质调查、无人机航拍、D-InSAR技术、室内试验及理论分析等多种手段,探明了种蜂场降雨型滑坡成因机制与失稳模式,评价了其防治工程效能。研究结果表明,工程活动切坡导致坡体失去重要阻滑段产生临空面,粉土表部节理、裂隙、虫孔和根孔的发育为降雨入渗提供了优势通道,丰富的自然降雨通过入渗表部土体和抬升地下水位促使坡体内部滑移面的生成,该滑坡属于典型的降雨型滑坡,其失稳模式为牵引式渐进破坏模式。通过D-InSAR技术监测分析,该滑坡工程防治前地表形变量变化范围为36~44cm·a^(-1),防治后地表形变量变化范围-4~4cm·a^(-1),地表形变量明显减小,同时结合现场调查情况分析,得出种蜂场滑坡防治效果明显。本文成果丰富了伊犁降雨型滑坡的研究,也为该地区同类型滑坡灾害防治提供参考及借鉴。

冻融循环作用下伊犁黄土性质劣化特征及其对滑坡稳定性的影响

新疆伊犁地区作为我国西北地区气候较敏感区域之一,地质灾害较发育,且地质灾害具有危险性严重、危害程度大、成灾速度快等特点,对社会经济发展影响巨大。为加强地质灾害防治,构建安全的生产生活环境,本文以伊犁地区新源县阿勒马勒镇黄土滑坡为研究对象,综合利用野外地质调查、现场取样、室内试验分析等方法,分析了该地区黄土在冻融循环作用下其强度变化的特征以及对滑坡稳定性的影响。结果表明,随着冻融循环次数的增加,滑坡土体强度出现不同程度劣化,与此同时,滑坡稳定性变化趋势也与土体强度劣化趋势一致。分析认为,在冻融循环作用下,黄土空间结构出现不同程度破坏,造成土颗粒级配及接触类型发生变化,使得土体强度出现不同程度的衰减。滑坡整体稳定性受冻融作用的影响而产生变化,在经历3次冻融循环以后,滑坡稳定性发生突变,之后滑坡长期处于蠕滑状态。在此过程中,黄土滑坡变形失稳区域主要集中在滑坡浅层,变形贯穿区域仅限于上层冻结区域土层,不易出现中深层滑坡,滑坡变形程度较轻。研究成果可为新疆伊犁地区地质灾害防灾减灾提供参考价值,也可为类似地区的黄土滑坡地质灾害研究提供参考。

新疆阿勒泰骆驼峰崩塌发育特征及破坏机理

新疆阿勒泰骆驼峰崩塌位于阿勒泰市重点景区中,对游客、坡前公路及过往人员车辆构成威胁。新疆阿勒泰复向斜褶皱发育复杂,岩体在内外地质作用下劈理和节理等地质构造较为发育,导致该地区崩塌地质灾害危害程度较高。为有效防控阿勒泰市骆驼峰崩塌灾害,综合利用野外地质调查、InSAR监测、节理统计及理论分析等方法,探明了骆驼峰崩塌危岩体的几何形态和变形破坏特征,揭示了其成因和破坏机理。结果表明,研究区以滑移式崩塌为主,共分为崩塌区、陡崖斜坡和堆积区3个区段;得到最优势节理结构面曲线产状为37°∠70°,总结出该崩塌共存在3种岩体破坏模式;崩塌失稳模式为卸荷-拉裂-滑移,破坏机理可总结为地质构造-地形高差-节理结构面剪切-岩性差异性风化-水、冻融作用等因素诱发-岩体拉裂卸荷等多方面共同作用导致崩塌的变形破坏。研究成果可为阿勒泰骆驼峰景区地质灾害防灾减灾、景区开发规划提供参考,也为类似地区的凝灰岩崩塌灾害的发育特征及破坏机理研究提供借鉴。

基于COMSOL Multiphysics的降雨型滑坡临界降雨阈值计算模型研究——以新疆新源县喀拉海依苏滑坡隐患体为例

本文以新源县喀拉海依苏滑坡隐患体为研究案例,采用COMSOL Multiphysics数值模拟有限元软件,建立了基于非饱和渗流理论与Mohr-Coulomb准则的滑坡稳定性计算模型。根据数值模拟结果得到研究区滑坡体原始应力分布与初始孔隙压力的分布情况、在降雨入渗条件下的内部应力、有效塑性应变、塑性区、含水率、潜在滑移面等的分布情况,并计算得到滑坡体在降雨入渗条件下的安全系数。根据模型计算,滑坡体在不同降雨入渗工况下的安全系数随降雨量的增大而减小,滑坡体在连续降雨5天的临界阈值为218.82mm,根据安全系数的变化可得到滑坡体临界降雨阈值。该论文提供了一种强度折减安全系数计算降雨型黄土滑坡降雨阈值的数值模拟方法,研究结果为西北地区降雨型黄土滑坡失稳破坏的临界降雨阈值研究提供了一种有效的研究手段。

新疆煤矿土地复垦为草地的适宜性评价方法与应用

土地复垦适宜性评价是土地复垦工作的基础,其评价结果直接决定将来土地复垦的方向和类型。该文以新疆15个煤矿为研究背景,选取了土地待复垦单元土地损毁后的地面坡度、损毁土地深度或压占区堆积物平整量、土地损毁后复垦土源保证率、土壤中黏粒含量、土壤有机质含量、覆土厚度和土地复垦单元可用于灌溉的地表径流量等7个因素作为土地复垦适宜性评价因子,构建了适合新疆煤矿土地复垦为草地的适宜性评价指标体系;以15个煤矿的76个待土地复垦单元作为学习样本,首先采用Q型聚类分析方法将76个样本划为4类,将分类结果与以往结合规范分类结果进行对比,其结果唯一,符合实际且更加精确;然后采用判别分析方法对76个样本进行训练,建立了相应的评价模型,采用回代估计方法对样本逐一进行检验,正确率达到98.7%。将该评价模型应用到新疆尼勒克科尔克煤矿和新疆皮里青煤矿,对2个煤矿的11个待土地复垦单元其复垦为草地的适宜性进行评价,评价分类结果与神经网络模型、因子和聚类联合分析的分类结果一致,分类结果符合规范分类结果范围且更加精确和符合实际。该评价指标体系和评价模型可为新疆煤矿土地复垦工作提供参考。

基于Fisher判别分析法的井巷围岩质量分类研究

为建立在煤矿勘探阶段井巷围岩质量分类的判别模型,选取岩石的天然单轴抗压强度、饱和单轴抗压强度、软化系数、天然抗剪强度、饱和抗剪强度、含水率和岩石质量指标RQD值等7项因子作为分类指标,以新疆乌鲁木齐市某煤矿的2个煤层顶底板的40组岩样作为学习样本,采用Fisher判别分析方法对该40组岩样进行训练,建立了判别模型,采用回代估计方法对每个岩样进行验证,正确率达到97.5%,利用该判别分类模型对另一煤矿的8组岩样进行分类,其分类结果与实际分类结果完全相符。研究结果表明:Fisher判别分析方法是一种有效的围岩质量分类方法,该判别模型可在实际煤矿井巷围岩质量分类中进行推广应用。

新疆地区煤矿地质环境影响程度分析评价模型

充分考虑矿山地质环境影响因素,结合新疆地区煤矿地质环境破坏特点,建立了适合该地区煤矿地质环境影响程度评价的指标体系和评价模型。评价指标体系由矿山开采引发或加剧地质灾害规模、地质灾害威胁人员数量、涌水量或工业废水排放量、矿山设施挖损或压占破坏土地后或地面塌陷后地面主导坡度、地面塌陷或挖损最大深度或压占堆积物最大高度、对土地资源的影响程度等6个因素组成。以新疆地区17个煤矿的88个评价单元作为学习样本,建立了新疆地区煤矿地质环境影响程度评价模型,采用回代估计方法对模型进行检验,符合率达96.6%。将该评价模型应用到新疆科尔克煤矿,对该煤矿的9个评价单元进行地质环境影响程度评价,评价结果表明,该评价指标体系和评价模型对新疆地区煤矿地质环境影响程度评价具有一定的参考价值,在实际应用过程中可作为规范评价的一个有力补充。

新疆大学昌吉实习基地建设和教学应用

实习基地建设的好坏直接影响着本科实习的质量。新疆大学与昌吉州国土资源局进行合作,共同建设水文地质工程地质综合实习基地。通过对实习基地进行设备更新并不断丰富实习内容等措施,提高了本科生的实际动手能力,取得了良好的实习效果。

新疆某金矿地质环境影响程度分析及防治对策

新疆某金矿为中型矿山,2014年将采用地下开采方式。针对该金矿开采后对地质环境的影响程度,选取地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏和土地资源破坏4个指标分析了各矿建设施和破坏土地单元对地质环境的影响程度,采用快速聚类分析法将各评价单元划分为三类,即严重区、较严重区和较轻区,最后提出了矿山地质环境防治措施。

砂土地震液化预测的Bayes判别模型及其应用

基于Bayes判别分析理论,在分析影响砂土液化因素的基础上,选取影响地震砂土液化因素的8个实测因子(地震烈度I、震中距L、地下水位dw、砂层埋藏深度ds、标贯击数N63.5、砂土颗粒平均粒径d50、不均匀系数Cu和剪应力比τd/σv)作为砂土地震液化判识指标,以唐山大地震中21组典型的砂土地震液化资料为学习样本,建立了唐山地区砂土地震液化预测的Bayes判别分析模型,并选用其他9组待检样本对判别模型进行验证。结果表明,Bayes判别分析模型预测性能良好,具有预测准确度高、回判估计的误判率低等特点,是解决砂土液化预测问题的有效方法之一。

山区公路泥石流易发性评价的Fisher判别分析法

针对山区公路泥石流易发性评价问题,基于Fisher判别分析理论,在分析影响泥石流易发程度的基础上,选取9个影响因子作为判别指标,以G314线奥依塔克镇至布伦口段公路50条沟谷作为学习样本,建立了山区公路泥石流易发性评价的Fisher判别分析模型,利用回代估计方法对建模数据逐一进行检验,正确率达100%,并选用其它4组待检样本对判别模型进行验证,验证结果均与实际情况相符.研究结果表明:Fisher判别分析法用于山区公路泥石流易发性判别效果良好,是解决评价山区公路两侧沟谷泥石流易发性的一种有效方法.

新疆岩金矿地质环境影响评价及防治措施

针对新疆地区岩金类矿山开采导致的地质环境问题,采用Fisher判别分析方法对矿山开采后地质环境影响程度进行分类评价。选取地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏、土地资源破坏和地质环境治理难易程度等5项指标作为判别因子,以新疆地区5家岩金类矿山的37个评价单元作为样本,建立了新疆岩金类矿山地质环境影响程度评价的Fisher判别模型,利用回代估计方法对建模数据进行逐一检验,正确率达100%。利用该模型对新疆萨尔托海金矿进行矿山地质环境影响程度判别分析,分类结果与实际分类结果完全一致。研究结果表明,Fisher判别分析法用于新疆岩金类矿山地质环境影响评价效果良好。在分类结果的基础上,提出了相应的防治措施建议。

新疆大学“岩土工程勘察”教学中工程概念培养与教学体系建设

基于如何提高新疆大学"岩土工程勘察"课程本科教学质量问题,在分析目前该课程教学过程中存在的主要问题的基础上,重点论述如何在主要教学环节和教学体系建设方面进行改革和创新,提出了课堂理论教学、室内工程设计、实习基地工程实践的层次教学法,从而在课堂教学和实践教学过程中培养学生的工程概念,提高学生的理论知识综合能力、实际问题的解决能力和相关技术规范的运用能力,以适应国家技术工程规范修订和技术人员注册考试的需求。

新疆大学地质类本科实践教学设计

基于如何提高新疆大学地质类本科实践教学质量问题,在分析前期新疆大学地质类实践教学环节存在的主要问题的基础上,首先论述了实践教学环节的课程设计和安排,重点论述如何在主要实践教学环节和教学体系建设方面进行改革和创新,提出了认识实习、室内工程设计、实习基地工程实践和生产单位具体项目实习的层次实践教学法,最后论述新疆大学具有鲜明特色的昌吉实习基地的建设内容。实践教学环节的改革和创新,在提高学生的理论知识综合运用能力和实际问题的解决能力方面发挥了巨大作用。