加载速率对岩石动态断裂韧度影响的实验研究

为了获得岩石在高加载速率作用下的动态断裂韧度值并分析加载速率的影响,由分离式霍普金森压杆入射杆杆端附加劈尖及其基座对边切槽圆盘试样施加动态劈裂载荷。把应变片粘贴在裂纹尖端附近获得裂纹扩展时间;将劈裂载荷时间历程及裂纹扩展时间输入有限元计算模型,获得试样的起裂动态断裂韧度值。结果表明,在加载速率18.85×104MPa.m1/2s-1以下,大理岩的动态断裂韧度值随着加载速率的增大而上升,但上升趋势逐渐减弱。断裂韧度数值在高加载速率下呈现出明显的离散性。

边切槽圆盘试样的岩石动态断裂韧度实验

提出用边切槽圆盘试样测量岩石动态断裂韧度的实验方法。在分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pres-sure Bar—SHPB)的入射杆杆端附加劈尖及其基座,实现对试样施加高速率的劈裂载荷;将劈裂载荷时间历程及裂纹扩展时间输入有限元法计算模型得到动态应力强度因子时间历程;3个应变片粘贴在试样的切槽前端韧带上,测定裂纹扩展起始时间和扩展过程;结合动态应力强度因子历程和裂纹扩展时间,获得试样的起裂动态断裂韧度值。对大理岩实验的结果表明,边切槽圆盘试样能得到理想的劈裂加载;当加载速率为2.88×104MPa.m1/2.s-1时,所测大理岩的动态断裂韧度为5.15 MPa.m1/2,大理岩的断裂韧度在高加载速率下明显地提高。

用矩形双臂梁测定岩石动态断裂韧度

参考美国材料试验学会及国际岩石力学学会推荐的人字形切槽短棒试样.提出适合于分离式霍普金森压杆高速加载测试岩石动态断裂韧度KId的矩形双臂梁(Rectangular Double Beam-RDB)试样.霍普金森入射杆高速撞击试样的切槽端面.使切槽前沿产生拉伸加载.记录入射杆入射应力波和反射应力波及透射杆上的透射应力波的应变片电压变化信号.同时在试样表面切槽顶点附近粘贴应变片以得到从试样开始受到载荷作用到裂纹起裂的时间.将入射波、反射波及透射波叠加得到试样载荷.输入有限元计算模型.得到试样应力强度因子的时间历程.再通过试样的裂纹起裂时间.得到岩石的动态起裂断裂韧度.在加载速率K*为1.68×104MPa.m1/2s-1时.大理岩的动态断裂韧度KId为2.6MPa.m1/2.

小流域潜在山洪泥石流防御示范点——甘溪沟流域监测预警实例

1．甘溪沟流域概况 甘溪沟流域位于四川省彭州市通济镇东侧1km处，距彭州市的直线距离约24km，距成都市约有60km。甘溪沟流域地处成都盆地与川西山地过渡带的浅山低丘区，流域分水岭最高海拔为1920m，河道出沟口海拔890m。

5·12汶川地震诱发的山地灾害及减灾措施

汶川5.12地震不仅造成了特大地震灾害,同时还诱发了大量的次生山地灾害,主要包括崩塌(滚石)、滑坡、堰塞湖和泥石流等。崩塌、滑坡不仅阻塞了救援道路,严重延缓了救援进度。还形成了30多个堰塞湖。地震和滑坡活动还将促进泥石流活动,使震区泥石流进入活跃期,在后期降水作用下形成严重的泥石流灾害。通过初步分析,提出了震区次生山地灾害应急减灾措施和恢复重建中的减灾措施。

汶川地震次生泥石流形成模式与机理

以汶川地震灾区的典型的代表性泥石流案例为基础,分析了汶川地震次生泥石流的形成地形地貌、降水和土源条件特征,概括分析了汶川地震泥石流形成的5种模式,即:(1)沟床启动型;(2)坡面崩滑转化型;(3)震裂表土侵蚀启动型;(4)滑坡表面土体液化型和(5)松散坡积物冲切沟启动型。分析了这些形成模式的启动机理。地震次生泥石流的形成机理包括土力类和水力类。泥石流的形成需要一定的细颗粒含量,尤其是粘土颗粒含量;此外低密度干燥度较高的土体在降雨作用下易湿陷,体积收缩,从而有利于土体孔隙水压力的升高,而有利土体强度的降低,导致泥石流的启动。所以地震灾区的泥石流集中分布于干旱河谷松散固体物质大量存在且以花岗岩风化壳和碎屑岩及其变质岩为主的地区,降雨量特征与国内外众多泥石流的降雨特征可以比较,其模式多样。

丹巴县邛山沟特大灾害性泥石流汇流过程分析

在实际调查的基础上,对2003年7月11日发生在四川省丹巴县邛山沟的特大灾害型泥石流汇流过程进行了模拟。研究发现,邛山沟泥石流的产生,系由于流域基岩表面的残破积物在70多天的断续降雨过程中饱和或接近饱和,在7月11日晚突降暴雨的作用下,沿途坡面土体基本同时启动,坡面泥石流汇流,产生高容重的粘性泥石流,最后与左支沟(甲沟)的洪水汇合形成大规模的泥石流。沿途由于粗大颗粒的堵塞,峰值流量在有些断面迅速增大。

泥石流源区砾石土渗透沉降综合测试设备研制及应用

土体的渗透和变形是岩土工程土工试验研究中的2个重要性质。由野外调查和定点观察可知,泥石流源区广泛分布着砾石土,土体渗透和沉降特性是泥石流发生的必要环节,为了有效观测泥石流源区宽级配砾石土体的渗透系数和沉降,设计研制一套渗透沉降综合测试设备。该装置由稳压供水系统、渗透沉降装载容器和测量系统3个部分组成,其主要功能特征有:(1)可量测自然状态和模拟降水条件下土体沉降变形;(2)可观察水分下渗过程并测量土体渗透系数。优化改进后的新型试验装置与传统渗透仪的试验结果对比发现,新装置满足达西定律计算土体的渗透系数,而且更大限度保留砾石土级配特性,弱化尺寸效应,结果具备良好的试验精度。运用该综合测试设备对云南蒋家沟泥石流物源的宽级配砾石土体进行渗透沉降规律测试,试验结果表明,泥石流宽级配砾石土的沉降变形、入渗深度与时间存在对数分布关系,渗透系数与孔隙比成线性正相关关系,而与土体细颗粒含量存在负幂函数关系。应用表明,该实用新型装置为宽级配砾石土渗透规律和变形特性的研究提供有效的试验工具。

泥石流弯道超高与流速计算关系的研究——以巴塘通戈顶沟地震次生泥石流为例

我国山区尤其是地震山区暴发众多的泥石流,泥石流的流速计算始终是一个科学难题。对于在弯道运动的泥石流,假设凹凸两岸角速度相等,可以利用动能与势能的平衡及速度关系,计算泥石流的流速。据观测,在泥石流的弯道运动中,凹凸两岸的角速度并不相等,所以利用角速度相等得出的流速与真实情况有一定的误差。在角速度不等的基础上,依据流体力学基本方程和泥石流的弯道运动的基本特征,推导泥石流弯道运动超高现象与流速关系的基本方程,利用实地调查的泥深及弯道断面特征计算弯道泥石流流速,并对弯道角速度相等或不等的流速计算方法和结果进行比较,得出采用用角速度假设计算更为合理的结论。同时,还提出了根据泥石流弯道流速推算沟床糙率的计算方法,并将该计算糙率应用与直道流速计算,以验证泥石流沟道的整体流速计算的合理性。将本方程应用于川藏公路四川段通戈顶地震次生泥石流沟,分析结果证明按沟道凹凸两岸角速度不等计算,流速沿沟床断面并非直线分布,泥深为一条近似的抛物线分布,而且流速计算数值较角速度相等情况下偏小,这与野外观测的泥石流弯道运动的特征更为接近。

山区道路泥石流工程防治原则与模式

绕行(避让)或穿越是道路面对泥石流灾区两种传统的处理方式。绕行就是远离灾区,穿越有从流通区或从堆积淤埋区通过两种模式。在淤埋区通过包括地上桥梁(忌用涵洞)和地下隧道两种模式。地上模式中还有从扇顶、扇腰或扇缘通过三种模式可供选择。这些原则与模式均与泥石流性质、规模和公路级别息息相关。本文对这些模式进行了对比研究,最后提出了道路泥石流工程防治的原则与模式。

5·12汶川地震龙门山风景区地震次生山地灾害特征与处理

5.12汶川地震激发了龙门山风景区崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等链状次生山地灾害。通过应急调查发现,该区已有堰塞湖5处,危害性崩塌、滑坡6处,已成灾泥石流沟1条,潜在泥石流沟11条,根据各处灾害的主要特征,确定堰塞湖的危险程度,提出山地灾害处理建议。

代森锰锌类农药对生姜种植地土壤酶活性及微生物群落结构的影响

研究了代森锰锌类农药克菌宝(15%)、深蓝(60%)和活根菌灭(80%)对生姜(Zingiber Officinale Roscoe)种植地土壤酶(脲酶、脱氢酶、磷酸酶和蛋白酶)活性和土壤微生物群落结构的影响,以期为评价代森锰锌的合理使用及环境修复提供一定的理论参考依据。结果表明,施用克菌宝的农田土壤在生姜旺盛生长期酸性磷酸酶活性提高了2.3%;深蓝能显著抑制旺盛生长期土壤酸性磷酸酶和蛋白酶活性(P<0.05),抑制率分别为24.2%和40.0%,但这两种酶的活性在生姜收获期均有所恢复;活根菌灭在收获期可显著降低土壤酸性磷酸酶和脲酶活性(P<0.05),土壤酶活性的抑制率与一定范围内(0.96 g·m^(-2))的农药施用量呈正相关,但当施用量超过一定阈值(0.72 g·m^(-2))后抑制率降低。3种农药对土壤酶活性抑制作用的强弱顺序为深蓝>活根菌灭>克菌宝;DGGE图谱的土壤微生物丰富度和Shannon-Wiener指数分析结果表明,土壤微生物的丰富度和多样性高低顺序为克菌宝>深蓝>活根菌灭,这与相应农药的土壤酶活性高低情况不一致,说明土壤细菌群落结构与土壤酶活性不是单一的线性关系。细菌16S r RNA基因的聚类分析表明细菌群落结构受到农药的影响,并与其施用量呈正相关。

中国西南山区的泥石流分区与预测

鉴于泥石流形成中起主导作用的因素不同, 泥石流预测时要着重考虑的因素应有所区别。根据这些控制因素, 同时依据西南地区的具体特点, 可将我国西南可能发生泥石流的地区分为降雨控制区、土源控制区、气温控制区及复合控制区。(1)降雨控制区土源极为丰富, 泥石流的预测主要考虑暴雨的作用; (2)土源控制区降雨丰富, 泥石流的预测应主要考虑土源的累计数量; (3)气温控制区内冰川泥石流分布较广, 区内泥石流的爆发主要受气温的影响; (4)复合控制区内, 水源和土源在较小的概率条件下满足泥石流的爆发, 故泥石流爆发频率较低。

彭州市干溪沟流域地震诱发地质灾害成因分析

干溪沟属于湔江的支流,在大地构造部位上位于龙门山断褶带中段前缘,地貌上属于侵蚀构造地貌和河流地貌,切割深,降雨量丰富,河谷、河流较发育。由于人工开采矿石普遍,地质灾害较发育,典型的地质灾害主要有大白岩崩塌体、大团包滑坡体、干溪沟潜在泥石流。大白岩逆冲崩塌体是在汶川大地震发生时,映秀—北川断层发生逆冲,上盘灰岩错出山坡,形成断崖,在地表水片流作用或重力作用下,逆冲断层上盘的破碎物质发生崩滑;大团包堆积体是在继承过去倾倒变形的基础上,由倾倒变形逐渐转化为倾倒-折断-堆积的整体变形模式,在地震诱发作用下发生滑移。干溪沟流域崩滑地质灾害发育,为泥石流提供了物源,发生泥石流的可能性大。

贵州习水2003-06-25泥石流灾害考察报告(摘要)

今年夏天 ,我国南方部分地区 (主要是西南山区 )山地灾害活动频繁 ,发生了多起造成人员伤亡的严重泥石流、滑坡灾害。作为研究山地灾害的专门机构 ,中国科学院 -水利部成都山地灾害与环境研究所对此十分重视 ,多次派出专家组奔赴泥石流、滑坡灾害现场进行考察 ,收集灾害特征的第一手资料 ,开展典型山地灾害实例研究 ,及时为当地政府抢险救灾提供技术支持。通过山地灾害典型实例的调查研究 ,可促进对其发生规律的进一步认识和提高防灾减灾技术水平 ,国内外学者历来对此项工作十分重视。现将成都山地灾害与环境研究所有关专家完成的一组考察报告 (摘要 )集中报道于此 ,供大家参阅 。

细粒含量对冰碛土抗剪强度影响的实验研究

为研究细粒组颗粒在浸水/降雨条件下产生迁移对冰碛土抗剪强度的影响,从西藏林芝市帕隆藏布嘎隆寺沟流域内采取冰碛土样品,进行7种不同细粒(粒径小于2 mm)含量情况下的冰碛土比重和相对密度的测试,开展了不同围压下的大型饱和固结不排水三轴(CU)实验。结果表明:(1)细粒含量对干密度的影响较小,不同细粒含量的冰碛土孔隙比大致相同,细颗粒对孔隙具有改造作用,不同细粒含量会引起孔隙结构的差异,从而导致冰碛土的结构差异,并导致抗剪强度的不同;(2)细颗粒迁移导致冰碛堤坡脚和内部一定深度细粒含量较高,达到一定的量值时,抗剪强度明显降低,冰碛堤容易发生剪切破坏;(3)细粒含量对抗剪强度参数的变化具有重要影响,从中还可以反映出冰碛土结构控制的变化:粗颗粒控制→粗细颗粒共同控制→细颗粒控制。研究结果对于评价冰碛堤的稳定性具有重要意义。