靖边Q_(3)砂质黄土湿陷特征及其微观机制研究

沙漠-黄土高原过渡带的砂质黄土遇水后会产生明显的湿陷变形,广泛分布于陕北靖边的长庆油田工程遭受砂质黄土湿陷危害严重,揭示砂质黄土湿陷特性及湿陷机制是长庆油田工程建设迫切需求。为此,以陕北靖边沙漠-黄土高原过渡区Q_3砂质黄土为研究对象,通过室内基本物理性质、X射线衍射和湿陷试验,研究砂质黄土基本物理特性和物质组成,厘清湿陷特性、影响因素及其规律。在此基础上,通过扫描电子显微镜试验和孔隙及裂隙图像识别分析手段,探究砂质黄土湿陷前后的微观结构,孔隙大小分布、方向频率及丰度变化,从微观角度揭示砂质黄土湿陷机制。研究表明:靖边Q_(3)砂质黄土具有湿陷性,且湿陷系数随着轴向压力的增加先增加后减小,随着干密度、含水率的增加而逐渐减小,轴向压力为150 kPa时湿陷系数达到峰值;靖边Q_(3)砂质黄土以石英、钠长石、白云母以及方解石为主,颗粒形态多以棱角状亦或次棱角状为主,具有架空排列结构和架空孔隙,以点-点接触为主,黏粒胶结物多分布在骨架颗粒接触处。靖边Q_(3)砂质黄土的架空孔隙结构崩塌是砂质黄土湿陷变形的本质,为湿陷提供主要空间,黏粒胶结物包裹少量碎屑颗粒形成的凝块结构产生的沉降变形为砂质黄土湿陷变形提供了增量。研究成果为长庆油气田工程建设区砂质黄土湿陷性评价提供了数据依据。

边坡地震系数剪切梁计算方法研究

拟静力法是评价地震边坡稳定性的常用方法之一,该方法中地震系数的选择直接关系到评估结果的准确性。因此,深入研究拟静力法中地震系数的确定方法和取值具有重要的理论与工程实际意义。文章依据剪切梁理论,推导了直角梯形边坡的地震边坡响应加速度公式,同时分析了各因素对边坡响应加速度的影响,并确定了不同地震烈度下的地震系数推荐值。最终确定地震烈度分别为Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度时,所对应的地震系数推荐值分别为0.04,0.07,0.11,0.21。研究结果能够反映边坡的动力响应特征,为地震系数的选择提供科学的理论支持。

灌溉诱发型黄土滑坡离心模型试验研究

滑坡是一种常见的地质灾害,灌溉诱发黄土滑坡失稳是常见地质灾害之一。灌溉作用不仅改变了地下水平衡,而且降低了土体的抗滑强度,从而导致黄土滑坡的发生。针对黑方台焦家崖头13号黄土滑坡,开展了灌溉作用下滑坡失稳机理的离心模型试验研究,揭示了黄土滑坡的变形特性、应力水平及破坏模式。离心模型的制作考虑了"粒径效应"、"尺寸效应"。离心试验结果表明:随着加载时间和离心加速度的增大,模型坡体沉降量、坡体土压力、坡体孔隙水压力均逐渐增大;坡体沉降量由坡顶至坡脚逐渐减小,最大垂直位移为33.38 mm,坡体土压力由坡顶至坡脚逐渐增大,最大土压力为320 k Pa,坡体孔隙水压力表现为坡顶>坡脚>坡体中部,最大孔隙水压力为157.08 k Pa;坡体呈现出两级破坏模式,即第一阶段的坡脚蠕动变形,坡顶压制拉裂,第二阶段的坡体剪切滑移。

干湿循环对地裂缝带黄土抗剪强度影响研究

为研究长期干湿循环作用对地裂缝带及其附近黄土强度的影响,以西安地裂缝场地典型黄土试样为研究对象,通过室内试验方法(主要为直接剪切实验),研究地裂缝带黄土试样在干湿循环作用下不同含水率的抗剪强度参数及其强度衰减特性,提出了地裂缝带黄土衰减强度的求取方法,研究表明:(1)干湿循环作用下,地裂缝带黄土抗剪强度随着干湿循环次数及含水率的增加而逐渐减小,1次干湿循环或大于18%含水率对抗剪强度参数影响明显;(2)1次干湿循环作用其强度衰减最为明显,随着干湿循环次数的增加而增加且增幅逐渐下降;(3)1次干湿循环作用下其强度随含水率衰减最为明显,随着含水率的增加其逐渐减小,且在12%以下含水率时其强度衰减较高,大于12%含水率时强度衰减较小。

西安地区地裂缝带黄土动力特性试验研究

汾渭盆地是我国乃至世界上地裂缝最为发育,灾害最为严重的地区。考虑到地裂缝灾害对场地条件的影响,尤其是对场地土体的动力特性及动力响应的影响,本文在等压固结条件下,对西安地区地裂缝带黄土进行不同围压下的固结不排水(CU)动三轴试验,获取动力学参数,在此基础上分析了地裂缝带黄土动剪切模量随动剪应变变化特征曲线以及阻尼比随动剪应变变化特征曲线,并对所获得实验曲线进行回归拟合,进而建立了地裂缝带黄土的等效黏弹性动力本构模型,为进一步分析场地土体的动力响应奠定基础。

西安地裂缝场地动力响应规律及影响因素分析

在地裂缝密集分布的西安地区,建筑"傍缝而建"的现象非常普遍,地裂缝的存在严重制约了城市建设用地的有效利用和规划。为研究地裂缝对场地动力响应的影响,分析地震动作用下地裂缝场地动力响应规律及其影响范围,以西安地裂缝为研究对象,基于室内振动台试验及FLAC^(3D)数值模拟,分析地裂缝场地动力响应中的加速度幅值动力响应特征。在此基础上,进一步分析不同地震波类型、地裂缝破裂面倾角、地震动强度、地裂缝两侧土层错距对地裂缝场地动力响应的影响。研究表明:地裂缝对场地动力响应影响明显,表现为地裂缝一定范围内峰值加速度呈"带状"分布,即地裂缝处峰值加速度最大,随着距地裂缝越来越远,峰值加速度逐渐减小后趋于稳定,带状分布范围上盘约30 m,下盘约20 m;地裂缝场地动力响应表现出明显的"上盘效应",即上盘峰值加速度略大于下盘;地震动强度对地裂缝场地动力响应影响明显,地裂缝倾角、地裂缝两侧土层错距。

我国城市地下空间工程专业分布格局及其行业特点分析

针对我国现有城市地下空间工程专业的发展背景及开设现状,分析了城市地下空间工程专业在我国的区域分布格局,指出了国内目前城市地下空间工程专业分布格局的不均衡性,进一步探讨了我国各个高校开设的城市地下空间工程专业的行业背景及特点。研究结果表明,结合优势行业背景而开设的城市地下空间工程专业具有较好的发展态势,为提高城市地下工程专业的办学水平与凝练特色提供借鉴。

磐安结构性黄土动阻尼特征及其演化规律研究

地震作用往往会导致结构性黄土动强度的衰减,引发黄土滑坡、振陷等一系列地质灾害,而强度的衰减与其阻尼特性密切相关,因而结构性黄土的动态阻尼特征及其演化规律问题是岩土工程抗震的重要研究课题之一。为此,以天水磐安结构性黄土为研究对象,开展了天然、饱和条件下原状黄土和重塑黄土的动力学特性试验。在试验基础上,分析并比较了黄土的动模量、动阻尼响应特征及其演化规律。研究表明:天然、饱和条件下原状黄土和重塑黄土的动应力随动应变的增大而增大,动模量随动应变的增大而减小,动阻尼比随着动应变的增大而增大;受黄土结构性的影响,原状黄土的最大动模量比重塑黄土的稍大,原状、重塑黄土的最大动模量比饱和原状、饱合重塑黄土的稍大;黄土结构性较强时需要考虑试样固结应力对阻尼比的影响,饱和重塑黄土可以忽略试样固结应力对阻尼比的影响。

基于分数阶导数理论的Q_(3)黄土流变本构模型研究

荷载的时间效应诱发的黄土蠕变和渐进破坏会显著影响其工程构筑物的长期服役性能。特别是在我国西北地区黄土广泛分布,在荷载的长期作用下一些典型工程建构筑物(如西安地铁开挖的黄土隧道工程)可能因黄土蠕变和渐进破坏而失稳,进而对工程建设的顺利实施以及工程建设完成后其安全运营维护产生极为不利影响。可见,对黄土流变特性进行分析并揭示其流变机理进而建立其本构模型具有重要的理论和实际意义。为此,以Q_(3)黄土为研究对象,基于分数阶导数理论,通过对典型蠕变变形过程进行分析,提出了一种可模拟加速蠕变阶段非线性变化特征的分数阶元件模型,对其进行理论分析进而建立了分数阶改进西原模型并推导出本构方程。在此基础上对Q_(3)黄土的原状与重塑样开展了三轴分级循环加-卸载流变试验,以验证分数阶改进西原模型的有效性。相应的理论计算结果表明:分数阶改进西原模型既能实现对Q_(3)黄土减速蠕变、等速蠕变和加速蠕变3个流变阶段的模拟,又可弥补整数阶改进西原模型无法描述加速蠕变阶段的不足,而且相比于整数阶改进西原模型,其在减速蠕变及卸载阶段的预测效果更佳。研究结果为考虑黄土流变问题的建构筑物安全运营维护设计与施工方案提供了重要的理论依据。

西安地裂缝带土体动强度特性试验研究

地裂缝场地动力响应一直以来是地裂缝灾害研究涉及的薄弱环节。由于地裂缝的存在,场地变得不完整和不连续,进而场地动强度参数将发生变化,而场地动强度参数的变化又直接影响地裂缝场地动力响应。针对临潼—长安断裂带内最北侧的f_(c1)地裂缝,开展了裂缝带两侧土体动强度特性试验,获得了动应力应变时程曲线及不同围压下动强度与破坏振次关系曲线,从而得到了不同破坏振次下地裂缝带两侧土体的动强度参数。试验结果表明:地裂缝带两侧土体的动应变随着围压的增大越容易达到破坏,而对于同一围压不同动应力幅值的土样,其土样所受的动应力幅值越大,越容易达到破坏;地裂缝带两侧土体的动强度随固结围压的增大而增大,动内黏聚力c_d及动内摩擦角φ_d随着破坏振次的增大而减小;不同类型土体动强度表现出差异性,其中Q_3(L_1)黄土动强度略大于Q_2(L_2)黄土,Q_3(S_1)古土壤动强度最小。

砂粒含量对砂质黄土力学性质影响试验研究

为研究不同砂粒含量对砂质黄土力学特性及其工程地质性质的影响,以吴起砂质黄土为主要研究对象,基于室内渗透试验、压缩试验、三轴剪切试验,研究了不同砂粒含量(30%、35%、40%、45%)对砂质黄土渗透特性、压缩特性及强度特性的影响及其力学机制,所得结果为砂质黄土地区滑塌灾害防治减灾提供了重要的力学参数。试验表明:随着砂粒含量的增加,砂质黄土的渗透性逐渐增大,其孔隙比逐渐增大,可压缩性逐渐增强,抗剪强度逐渐增大;砂粒含量对抗剪强度参数的影响表现为随着砂粒含量的增加其内摩擦角逐渐增大,黏聚力逐渐减小。

沙漠-黄土高原过渡区砂质黄土强度试验研究

【目的】研究含水率与干密度对砂质黄土强度的影响,揭示土体力学强度与结构强度对沙漠-黄土高原过渡区砂质黄土边坡滑塌的影响。【方法】通过直接剪切试验,分析了砂质黄土含水率(7%,11%,15%和19%)、干密度(1.60,1.65,1.70和1.75 g/cm3)、砂粒质量分数(30%,35%,40%和45%)对抗剪强度及其参数的影响。在此基础上,通过砂质黄土构度试验,分析其结构强度特性规律并建立其与抗剪强度之间的关系,对比分析含水率、土性(砂质黄土、粉质黄土、黏质黄土)对构度的影响。【结果】砂质黄土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角随着含水率的增大而逐渐减小,含水率由7%增加到19%时,其黏聚力由5.5 kPa降低至2.0 kPa,内摩擦角由33.22°降低至26.98°。砂质黄土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角随着干密度的增大而逐渐增大,干密度由1.60 g/cm3增加到1.75 g/cm3时,其黏聚力由5.5 kPa增加至60.5 kPa,内摩擦角由25.64°增加至26.15°。砂质黄土的抗剪强度、内摩擦角随着砂粒质量分数的增大而逐渐增大,黏聚力随着砂粒质量分数的增大而逐渐减小,砂粒质量分数由30%增加到45%时,其黏聚力由3.82 kPa降低至1.48 kPa,内摩擦角由22.56°增加至25.42°。砂质黄土、粉质黄土、黏质黄土的构度均随着含水率的增加而逐渐降低,含水率由7%增加到19%时砂质黄土构度下降了38.83%,粉质黄土构度下降了84.57%,黏质黄土构度下降了34.89%。随着砂质黄土构度的增加,其抗剪强度也随之增加,亦即结构性越强其抗剪强度越大。【结论】含水率与干密度对砂质黄土剪切强度及结构强度影响较大,应重视因含水率增加或干密度降低使得土体剪切强度及结构强度降低,进而引发黄土滑塌的灾害。

基于“互联网+”的地铁施工管理模式研究

随着我国城市地下铁路工程建设的不断增加,地铁工程中遇到的施工管理问题日益突出。为解决地铁工程建设中施工管理体系不完善而引发的各种施工管理问题,以"互联网+"技术为主要手段,讨论其在地铁施工管理过程中发挥的关键作用,进而分析基于"互联网+"技术的地铁施工管理模式及流程,最后根据地铁施工现场监测管理,探索出一套全程、全网、全能化的可视化管理流程,以实现对地铁施工管理工作的实践创新。

不同缝面形态地裂缝场地地震响应规律研究

地裂缝作为非连续地质界面对场地动力响应的影响是显而易见的,对不同缝面形态地裂缝场地进行地震响应规律研究是进行地裂缝场地建筑物抗震设防的基础。为此以西安典型地裂缝为研究背景,进行了单缝型地裂缝场地动力响应振动台模型试验,获得了地裂缝场地动力响应规律及响应特征;在此基础上通过MIDAS数值软件对西安单缝型、“y”字型、正“八”型和倒“八”型地裂缝,以及苏锡常地区基岩潜山型和基岩陡崖型6种缝面形态地裂缝场地地震响应规律进行了研究。结果表明:单缝型地裂缝呈现出越靠近地裂缝峰值加速度越大,随着距地裂缝距离越来越远,峰值加速度逐渐减小后趋于稳定的响应规律;“y”字型、正“八”型和倒“八”型地裂缝具有明显的“双峰”特征,即地表峰值加速度在靠近主、次地裂缝处都有明显的增大;基岩潜山型地裂缝场地地震响应规律与西安地区正“八”型地裂缝场地相似具有“双峰”特征,随着距主、次地裂缝距离增加地表峰值加速度逐渐减小后趋于稳定;基岩陡崖型地裂缝场地与西安地区单缝形地裂缝场地地震响应规律相似,但在地裂缝处场地地表峰值加速度响应更加明显,地表峰值加速度曲线更加陡峭。

渭河盆地深部构造活动的地裂缝孕育机理

渭河盆地是我国乃至世界上地裂缝最发育、灾害最严重的地区。基于渭河盆地深部构造模式,采用有限元数值分析方法,分析了上地幔上隆、中地壳流展和上地壳拉张3种深部构造作用下盆地浅表岩土介质的应力和变形响应特征,从而揭示了渭河盆地深部构造活动与该区域地裂缝群发之间的孕育关系。结果表明:上地幔的隆起和中地壳侧向流展形成了浅部拉张应力环境,这种效应与盆地周边块体运动形成的伸展引张构造应力场叠加,再附加断裂伸展倾滑形成的局部拉伸应力场构成了地裂缝形成的主要动力来源。

西安地区地裂缝带Q_3原状黄土流变特性试验研究

汾渭盆地是我国乃至世界上地裂缝最为发育、灾害最为严重的地区。考虑在漫长的地质历史过程中黄土的流变特性对地裂缝破裂扩展模式的影响,采用分级循环加卸载方式,对西安地区长安地裂缝(fc1)带Q3原状黄土进行了不同围压下的固结不排水三轴流变特性试验,得到了地裂缝带Q3原状黄土的蠕变加、卸载曲线和应变速率与时间关系曲线。试验结果表明,不同围压下地裂缝带Q3原状黄土表现为低应力下为减速蠕变,高应力下为减速蠕变和等速蠕变的特征。并基于统一流变力学模型理论,建立了适用于西安地区地裂缝带Q3原状黄土的三维蠕变本构模型,获得了相应的本构模型参数。该成果为研究隐伏地裂缝破裂扩展模式及其力学机制奠定了基础。

渭河盆地基底伸展与地裂缝成因关系探讨

渭河盆地是我国乃至世界上地裂缝最为发育,灾害最为严重的地区。本文以渭河盆地为原型,采用有限元数值分析方法,分析了基底伸展作用下盆地浅表层岩土介质和多级破裂系统的应力和变形响应特征,从而揭示基底伸展变形与该区域地裂缝之间的成因关系。结果表明,盆地基底的伸展作用可以引起近地表岩土介质的拉张变形,当这种拉张作用与盆地断裂的上盘正断倾滑式伸展拉张叠加时,必然形成或加剧地表土层的张剪性破裂,从而为地裂缝的发育奠定了构造基础。

动力模型试验模型土配制初探

动力模型试验已经广泛应用于土与结构相互作用的研究中,其中模型土的配制尤为重要。根据所选土样的基本物理力学性质,制作了不同干密度、含水率的环刀试样,通过直接剪切试验,得到了不同试样的初始剪切模量。在试验的基础上,探讨了初始剪切模量与试样干密度、含水率之间的关系。基于动力模型试验的相似关系得到了模型土配制的基本要求,结合探讨结果分析了不添加其他材料的模型土配制,得到定性的模型土配制方法,结果可为以后类似试验的模型土配制提供参考。

岩土工程抗震研究背景及其课程体系建设

基于岩土工程抗震的研究背景,本文构建了适合岩土工程特色的岩土工程抗震课程体系,并针对岩土工程抗震课程体系中的课程理论体系及课程实践体系的核心内容建设进行了探讨;然后,提出了适合本科生层次的岩土工程抗震教材的建设思路;最后,推荐了本科教学中岩土工程抗震课程讲课学时。本研究成果可以提高本科生在岩土工程抗震领域中的专业素质的培养。

地裂缝带Q_3黄土强度与流变长期强度关系研究

西安地区是我国地裂缝最为发育,灾害最为严重的地区,随着城市建设的不断发展,尤其是地铁工程的陆续进行,地裂缝灾害成为工程建设的制约因素。考虑到地裂缝灾害的严重性,通过对西安地区长安地裂缝带Q_3原状黄土进行了不同围压下的固结不排水(CU)常规三轴试验,在试验基础上,分析了地裂缝带Q_3原状黄土的应力-应变关系及试样破坏类型,建立了地裂缝带Q_3原状黄土的应力-应变关系模型,获得了地裂缝带Q_3原状黄土不同应变量所对应的抗剪强度值,并分别用摩尔圆法和σ_1-σ_3应力平面法求得了抗剪强度参数。结合蠕变试验曲线,绘制了长期强度曲线,建立了长期强度方程,获得了长期强度方程参数。分析了流变瞬时强度及长期强度值与不同应变量所对应抗剪强度值的关系。