云南永胜古滑坡堰塞湖沉积物粒度多重分形特征及其指标适用研究

本文以云南永胜县下院滑坡堰塞湖沉积物为研究对象,依据粒度测试结果采用传统粒度指标与分形理论相结合的方式对其沉积环境进行系统化研究,探讨各传统指标在堰塞湖沉积解析中的适用性,探索多重分形理论在沉积学中的应用价值。研究结果表明:①堰塞湖沉积物粒度统计参数明显不同于其他环境下的沉积物,具有河湖相沉积独特的分布曲线形式、分选状态和分形特征。优势粒级在分形计算中起主导地位,全局分形维数与分选系数有着良好的对应关系。不同的分形维数对应着不同的堰塞湖沉积条件,分形维数在堰塞湖粒度解析中有着很好的运用前景;②多重分形结果显示2种不同时期的堰塞湖沉积物均以高聚集度组分为主体,表明粒径分布集中,反映出堰塞湖沉积过程中水动力的稳定性,沉积来源的唯一性,进一步证明了该堰塞湖曾长期存在。细粒组沉积粒径分布范围较窄,分布相对集中,优势粒组多但单个含量低,尾端含量低,内部分异较大;粗粒组分布呈局部集中整体分散的趋势,高聚集度粒组数量少但含量高,低聚集度粒组数量多但单个含量低,呈现中间高,四周低的特点。③多重分形分析表明Δα、Δf在沉积物粒度分析中能够解析粒组内部分布特征,具有传统指标不可替代的作用,D_(0)和D_(1)两者结合可作为沉积环境解析的替代指标,与其他q阶多重分形联合可进一步作为堰塞湖解析指标,而D_(1)/D_(0)和D2则存在一定局限。

昭通巧家烂泥箐滑坡滑带土特征及滑坡发生机制研究

滑带土是滑坡发展过程的产物,对滑坡的孕育和演化过程具有良好的记录作用。以昭通巧家小河镇烂泥箐滑坡为研究对象,用野外地质调查及室内试验的方法,详细阐述了该滑坡滑带土的物理-水理-力学特征,同时结合XRD衍射分析矿物成分和SEM微结构观察的手段,从多角度分析了烂泥箐滑坡滑带土的特征,揭示了烂泥箐滑坡的形成演变过程及驱动机制。结果表明:烂泥箐滑坡滑带土含有较多黏土矿物,具有黏粒含量多、质地细的特点,呈现出明显的黏性土特性。烂泥箐滑坡滑带土的细粒含量明显比受滑动扰动小的滑床土多,表明在滑坡孕育过程中滑带内发生了多次滑移剪切错动。不同含水率条件下滑带土快剪试验表明,滑带土具有明显的应变硬化特征,随着含水率增加,抗剪强度逐渐降低,特别是含水率为40%时,滑带土强度损失很大,软化明显;低含水率时,黏聚力和内摩擦角均较高,随着含水率增加,黏聚力和内摩擦角均逐渐减小。试验结果表明降雨条件下滑带土随着含水率增加表现出明显“软黏土”特征。由于斜坡受后缘Y093乡道的改扩建、后缘行车荷载的长期作用及斜坡中部烂泥箐村庄小路的改扩建工程的长期扰动,坡体内部逐渐发生变形,发展孕育了潜在滑面及该滑动面上的多期蠕动变形,多次的剪切滑动使滑带土内黏粒含量增多,质地更细。而受其黏性土材料特性的影响,低渗透率的滑动带在降雨作用下易形成隔水屏障。加之降雨条件下滑带土强度快速软化降低,剪切带内形成的静水压力和局部隔水屏障形成的超孔隙水压力直接触发了烂泥箐滑坡的发生。利用烂泥箐滑坡的发生机制可以探讨其孕育-激发过程的3个阶段:滑带区初步形成阶段、滑带演化阶段、滑带土软化以及滞水层-滑坡形成阶段。研究成果可为山区降雨型滑坡的系统研究提供一定的借鉴价值。

云南省昭通市烂泥箐滑坡源区草本植物根系抗拉特征

[目的]研究植物根系的抗拉强度特征,了解根系在复合体中的表现,为开展生态护坡时植物的选择提供依据。[方法]对取自于云南省昭通市烂泥箐滑坡滑源区的鸢尾和艾根系开展单根拉伸试验,从宏观破坏特征,变形—拉力曲线以及断裂拉力、最大抗拉力、抗拉强度、延伸率和拉伸模量等参数揭示两者变形破坏特征和抗拉特征。[结果]①鸢尾根系破坏具有明显延性,而艾根系呈现脆性破坏特征;破坏时前者的平均延伸率约是后者的3倍。鸢尾根系在拉伸过程表现出较好弹塑性变形特征和较强的变形能力。②由于周皮组织的保护作用,鸢尾根系变形—拉力曲线多呈现波动多峰值型,而艾根系主要呈现近似直线型。③根径和根系长度明显影响着根系抗拉特征,根系的断裂拉力和最大抗拉力、抗拉强度和拉伸模量随根径增加而呈现增加或减小的变化特点,待测根系长度较短会导致抗拉特征参数变异程度增强。所以建议选择根径沿轴向变化不大,尽量长的根系开展相关力学试验。[结论]建议选择根组织结构好,周皮组织厚,变形能力强,延伸率大且具有明显延性破坏特征的植物作为草本护坡植物。

昭通烂泥箐滑坡源区原生状态根-土复合体抗剪特征

以昭通烂泥箐滑坡源区优势物种鸢尾科鸢尾属鸢尾原生根系—土复合体作为研究对象,采用直剪试验对复合体抗剪特征进行深入研究,并与室内相同含水率重塑复合体试验结果对比分析。结果表明,整体上无根素土具有应变软化特征,而复合体具有应变硬化的特性,各复合体的抗剪强度均比素土的高,且抗剪强度随着含根量的增加而增加,根系加固效应明显,但复合体并没出现与重塑土类似的最优(最佳)含根量。原状复合体的c值随含根量的增加没有明显变化规律,而φ值则逐渐递增,其增长率也有相同的变化趋势。复合体破坏断面显示根系为主根系且垂直贯通剪切面,垂向压力大时固土效应最优;无主根的侧根直径较小,根系在复合体中倾斜分布,特别是与剪切错动方向一致时会影响固土效应发挥。素土破坏模式为破坏面并不完全水平整体的剪切破坏,复合体则是非根系被剪断或拉断,而根系被拔出土体,根—土界面产生明显相对位移的破坏模式。研究结果可为以增强复合体抗剪强度为目的的护坡植被的选择提供基础理论依据。

基于Mastersizer 2000的不同前处理方式对滑坡堰塞湖沉积物粒度特征的影响

滑坡堵江形成的堰塞湖沉积物是很好的地质记录体,是古气候和古环境很好的“见证者和记录者”,而沉积物的粒度特征是普遍、常用且重要的解析指标,对其进行精确测量就显得格外重要。本研究以云南省永胜县下院滑坡堰塞湖沉积物10.5 m厚的剖面为研究对象,从顶至底共取得15层样品,对样品采用5种不同的前处理方法以后用Mastersizer 2000粒度仪对其粒度进行测量,对75个样品测试结果从粒度频率、平均粒径、分选系数、偏度、峰度分析等参数来分析不同前处理对粒度特征的影响。结果表明:粒度频率分布曲线随前处理方法不同而不同,但均呈单峰形态,沉积物颗粒物质来源单一,非多物源沉积;加分散剂会使部分样品分选系数小幅增大,但对平均粒径、偏度、峰度均没有明显影响,表明采用超声波振荡也可以有好的分散效果;在本研究低有机质含量的堰塞湖沉积物中采用过氧化氢(H_(2)O_(2))对有机质进行去除不会对平均粒径、分选系数、偏度和峰度产生显著影响;盐酸对粒度特征影响最为明显,特别是对于细粒沉积物,会使粒度整体变粗,20~50μm粒组颗粒含量大幅增加,使所有粘土质粉砂皆转为粉砂;添加盐酸会使分选系数减小,分选性变好;对低偏度的沉积物使其偏度增加,对高偏度沉积物则使其偏度减小;对低峰度沉积物使其峰度增加。结合矿物分析结果和其他粒度参数分析可知,受不同前处理方法的影响不同类型不同成土条件形成的土样颗粒特征不同,需选择适宜的方法对不同沉积物样品进行前处理,本研究中建议采用C方法对滑坡堰塞湖沉积物进行前处理。