中国典型粘黄土区地质灾害风险评估危险性影响因素分析

地层岩性、岩土体结构及其工程地质特性为黄土区地质灾害提供了物质基础,黄土斜坡的坡型、坡度、坡高、阶地等地形地貌因素为地质灾害提供了边界条件,人类工程活动和降雨为黄土区地质灾害提供了触发条件。黄土地形地貌、地层岩性、岩土体结构类型及其工程地质特性、水文地质条件等为粘黄土区地质灾害形成的内在因素,降雨、人类工程活动等为其诱发因素。

内蒙古中部阿巴嘎地区的三趾马（N_2）红土及其工程特性的形成

作者近年来的研究结果表明，在中国北方为黄土和其它第四纪沉积物所覆盖的三趾马（Ｎ２）红土是一种性质特殊的区域性膨胀土，具有蒙脱石含量高膨胀性显著的特点，对本区的工程建设和地质灾害的发生具有重要的影响。本文是对内蒙古中部阿巴嘎地区三趾马红土的工程特性及其形成机理的宏观微观综合研究结果。

基于DIC技术的三趾马红土表面干缩裂纹扩展与自愈规律

新近系三趾马红土黏粒含量高,失水干燥易开裂形成干缩裂纹。为研究干密度对三趾马红土干燥开裂行为影响,利用自制干燥装置开展压实三趾马红土脱湿试验,并采用数字图像相关(DIC)方法分析其表面干缩裂纹扩展与自愈规律。结果表明:(1)不同初始干密度试样干燥过程中均出现开裂现象,其表面干缩裂纹演化过程可分裂纹萌生、裂纹扩展、裂纹自愈、裂纹稳定4个阶段;小干密度试样表面干缩裂纹网络展布密集均匀,而大干密度试样表面开裂以“宽大稀疏”裂纹为主;(2)试样表面应变场变化能够较好反映试样表面干缩裂纹演化过程,蓝色压应变区代表试样失水整体产生的体积收缩,红色应变条带代表试样表面受拉而产生的干缩裂隙;试样干燥过程表面蓝色压应变区不断扩大,红色拉应变条带区逐渐变小,表明表面裂纹受到试样整体收缩牵拉而产生“自愈”收缩。且干密度越小,试样干缩过程表面红色拉应变网络越密集,干缩裂纹自愈程度越高;(3)试样表面应变场变化表明各等级干缩裂纹均出现自愈现象,但主裂纹的主应变减少量最大,自愈程度最高,对试样整体裂纹自愈起主导作用;试样初始干密度越小,各等级裂纹的峰值应变越大,自愈时的应变缩减量越高,表明试样失水收缩特征越显著。研究成果对进一步揭示压实黏土干燥裂纹的复杂演化过程机理研究提供新参考。

三趾马红土失水收缩裂缝演化规律研究

黏性土失水收缩开裂对人类工程活动影响显著。通过设计室内试验监测装置,对重塑三趾马红土开展干燥脱湿试验,并运用数字图像定量处理技术获得其干缩裂缝演化的动态定量数据,发现其裂缝演化规律与传统规律(裂缝面积、平均宽度在干燥过程中始终增长,最终趋于稳定)有所不同,表现为试样裂缝在干燥中期出现收缩现象,呈现裂缝的自愈性。随后提出裂块理论深入分析了此现象的产生机制,并引入愈合度概念,研究了不同初始含水率下试样裂缝的愈合规律,结果表明:(1)初始含水率对试样裂缝愈合度影响显著,初始含水率越低,试样裂缝越早开始愈合且最终愈合度越大;(2)干密度1.7g/cm^3的试样在40℃脱湿条件下,试样最终愈合度与初始含水率呈良好的线性关系。

初始含水率对三趾马红土失水收缩特性影响

三趾马红土胀缩特性明显,其失水收缩开裂对天然斜坡和工程边坡稳定性影响显著。利用设计的试验监测装置,开展不同初始含水状态三趾马红土重塑样的干燥脱湿试验,并运用数字图像定量处理技术获得试样干缩变形的动态定量数据,得到以下结论:(1)三趾马红土试样失水曲线呈现明显的3个阶段:快速失水期、减速失水期和残余失水期,且失水曲线受初始含水率影响显著,初始含水率越大,试样失水速率相对越快,失水过程越剧烈;(2)三趾马红土试样收缩曲线呈现明显的4个阶段:快速收缩阶段、减速收缩阶段、残余收缩阶段和零收缩阶段,且收缩曲线受初始含水率影响显著,初始含水率越大,收缩过程越剧烈,最终径向收缩应变越大;(3)三趾马红土试样的最终收缩应变与初始含水率呈良好线性关系。