离石黄土地层崩塌隐患体的地震波速特征

崩塌是黄土高原地区最常见、致灾最为严重的地质灾害之一。本文通过野外钻探,采用原位地震波测试的方法,详细分析了离石黄土崩塌隐患体内部的波速结构特征。结果发现,在竖直方向上,地震波速整体随深度增加而增大;水平方向上,地震波速自边坡坡面向坡体内部逐渐增大。结合数值模拟,发现崩塌隐患体由于受到卸荷回弹作用的影响,产生了指向坡外的形变。形变增量的大小与距离边坡坡面的远近有关,距离坡面越近形变增量越大,致使对应土体的密实度减小。密实度的减小是隐患体内部波速存在差异的重要原因。研究表明,利用地震波速的变化规律可以宏观反映崩塌隐患体内部结构特征,进而指导黄土崩塌地质灾害的防治研究。

原状非饱和离石黄土向上渗流规律试验研究

地下水(潜水)位上升,在黄土(非饱和土)中会产生一种特殊的渗流现象——向上渗流。为了探索黄土中的向上渗流规律,自主研制了非饱和土向上渗流试验仪,对4组原状非饱和离石黄土试样(高20 cm,直径8 cm)均分别进行定压力水头为1 cm、5 cm、10 cm条件下的向上渗流试验,观察水在土中向上渗流的过程、渗流锋面形态及变化,从而获取渗流锋面位移-时间关系(渗流速度)、渗流压力-渗流速度关系等渗流特征参数,并分析不同条件下的向上渗流规律,得出如下主要结论:(1)渗流锋面位移与时间关系曲线呈似抛物线状;(2)依据渗流速率变化,可将渗流过程大致分为快速上渗期、缓慢上渗期、趋稳上渗期3个时段,对比分析得到定水头压力、干密度及天然含水率等因素对渗流速率的影响;(3)试验发现虫孔发育且贯通性良好在水分入渗过程中起到一定的促进作用,会加快向上渗流的速率,通过对所得试验数据进行回归分析,得到渗流锋面位移H与时间T的拟合公式。

采用离石黄土原位修复煤矸石渗滤液污染地下水

为以较好的技术手段和较低的经济成本治理煤矸石淋滤液、矿坑废水对地下水的污染,通过土柱淋滤试验、PRB （permeable reactive barrier）模拟试验以及场地修复试验,对煤矸石淋滤液中重金属（Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg）及As的吸附性进行了研究. 土柱淋滤试验结果表明：离石黄土（粒径0.05-0.10mm）、亚砂土（粒径0.05-0.10mm）和细沙（粒径〉0.10-0.25mm）对煤矸石淋滤液中的重金属（Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg）及As的吸附能力为离石黄土〉亚砂土〉细沙,其中离石黄土对As的分配系数为2.26Lkg.模拟槽试验表明,在地下水流速为0.20md、m（煤矸石）：m（离石黄土）分别为5和7的情况下,淋滤液中的As能够全部被黄土墙吸附；m（煤矸石）：m（离石黄土）为10时,部分As透过黄土墙向下游迁移. 5个月的场地修复试验表明,利用离石黄土作为PRB的吸附材料能够较好地去除地下水中的重金属（Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg）和As,厚约0.5m的离石黄土墙对被煤矸石淋滤液污染的地下水中Cr的去除率最高,达到70.97%,对Pb的去除率最低,为43.14%.

不同含水量下原状离石黄土的结构强度

对不同含水量的原状离石黄土进行了单轴和常规三轴压缩试验,研究了原状离石黄土的结构强度随含水量和围压的变化规律。试验表明,单轴压缩条件下离石黄土的结构强度随含水量的增加呈对数函数减少;常规三轴压缩条件下离石黄土的结构强度受含水量和围压的影响显著。运用Mohr-Coulomb理论对原状离石黄土的强度参数(C,)与含水量的变化规律进行了研究,内聚力C随含水量的增加呈指数函数规律下降,摩擦系数tan随含水量的增加呈线性函数规律下降,期望该研究成果能为黄土地区的工程设计提供参考。

离石加筋黄土的力学特性及加筋效果研究

针对加筋土加筋机理不明确的问题,通过室内加筋土的固结不排水三轴试验,分析了不同筋材、不同围压和不同加筋方式下离石黄土的力学特性,揭示了加筋土在不同影响因素下的力学演化机理。通过试验研究得到如下结论:①筋材面积相同时,硬窗纱的拉力值最大,笼布的次之,软窗纱的最小;②硬窗纱、笼布和软窗纱加筋后,这3种加筋土的黏聚力分别提高了260.4%、229.6%和139.8%;③土体强度随筋材层数的增加而增大,土体加筋效果随围压的增大而减小。

陕西关中地区离石黄土崩解速率实验研究

本文以陕西关中地区离石黄土为研究对象,研制土体崩解实验仪器,进行室内小尺寸浸水实验,测定土体崩解过程中的各项参数,以探索该区域的离石黄土的崩解速率特性,为区域内离石黄土边坡失稳的时间预测研究提供参考.实验结果揭示了崩解过程中的一些现象和规律（1）离石黄土在不同浸水条件下,整个崩解过程可分为从浸水开始-拟定浸水深度时的快速崩解阶段与浸水水位稳定后的趋稳崩解阶段.（2）黄土体崩解速率的大小与浸水深度、接触面关系密切,崩解速率与时间呈折线关系,从浸水开始拟定浸水深度,崩解速率出现峰值之后快速降低到0.21～0.25kg·min^-1,直至浸水水位稳定后崩解速率稳定在0.08～0.14kg·min^-1.（3）黄土试样浸水范围固定时,随着浸水深度的增加,土样的趋稳崩解速率线性增加,并呈现一定的线性相关性.

酸污染离石黄土物理特性及微观结构试验研究

为探究酸污染对黄土物理性质的影响,采用浓度为0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,6.0,8.0,10.0 mol/L的盐酸溶液浸泡离石黄土,制备酸污染试样,并以蒸馏水浸泡样作为对照组。通过室内试验探究酸污染离石黄土土粒相对密度、孔隙比以及塑性指数变化规律,并对酸污染离石黄土试样进行微观结构分析,进一步揭示离石黄土物理特性变化机理。试验结果表明:①离石黄土相对密度从2.73降至2.69,呈线性渐进减少;②酸浓度的增加导致试样孔隙比逐渐增大,离石黄土孔隙比从0.77增至1.33,呈单指数增长;③随酸浓度的增加,试样塑性指数从11.89增至13.73再降至7.34,呈现出先增大后减小的情形;④经酸污染作用后,离石黄土微观结构发生明显变化,即酸浓度越大,土体颗粒表面变得越粗糙,骨架颗粒越松散,细粒含量逐渐减小,孔隙面积不断增加。

北京斋堂盆地黄土结构构造与形成环境

斋堂盆地的马兰黄土，是我国晚更新世的标准地层之一。为了揭示该地黄土的生成及其形成古环境，本文着重对该盆地黄土进行了构造、结构、颗粒成分、碳酸盐以及铁锰集合体等综合研究。研究结果表明，斋堂盆地的马兰黄土同黄河中游的马兰黄土在组织结构、构造以及颗粒成分上极为类似，同属风成沉积；离石黄土同黄河中游离石黄土之间存在明显差异，在其形成过程中，曾经遭受过多次坡洪积作用参与。在马兰黄土中还遭受若干次冻融作用，表明斋堂盆地黄土形成时某些阶段古气温还相当低。

定体积黄土崩解仪器的研制与应用

基于对黄土灾害认识,设计研制一种定体积黄土体崩解仪器,可用于模拟不同浸水深度的整个崩解过程。采用原状离石黄土试样进行实验,设计了不同浸水范围(单面、双面、三面、整体)与不同浸水深度(3 cm、6 cm、9 cm)的控制条件,获得了离石黄土崩解规律实验数据,得到了不同浸水条件下,离石黄土崩解率At与时间t关系曲线及崩解速率υ与时间t关系曲线。实验结果表明:能够获取黄土崩解参数,真实反映离石黄土体的崩解破坏机理。

非饱和重塑Q_2黄土抗剪强度指标试验研究

采用非饱和土总应力强度公式,通过室内直剪试验研究了含水量、干密度对非饱和重塑Q_2黄土抗剪强度指标的影响,得到了抗剪强度指标随含水量、干密度变化的基本规律和拟合公式,并且采用最小二乘法建立了考虑含水量和干密度同时变化时抗剪强度指标的计算公式。研究表明:非饱和重塑Q_2黄土抗剪强度指标与含水量、干密度密切相关,其中黏聚力与含水量呈良好的一阶指数衰减关系,与干密度呈二次曲线关系;内摩擦角对含水量有较大灵敏性,与含水量呈二次曲线关系,受干密度影响较小;含水量和干密度的交互作用可按乘法效应进行组合。

山西隰县黄土国家地质公园地质遗迹特征及旅游开发价值

详述了山西隰县黄土国家地质公园的地质遗迹特征及旅游开发价值。公园划分为陡坡园区和午城园区,总面积61.83 km 2.公园范围内大部分被黄土覆盖,主要出露的地层为中生界三叠系、新生界新近系和第四系。公园内已调查发现地质遗迹48处,分属于5大类、8类、10亚类,其中,黄土地貌景观共38处,占所有地质遗迹的79.2%。经评价,48处地质遗迹中,国家级地质遗迹4处,省级6处,省级以下38处。公园内午城柳树沟剖面是午城黄土层型剖面,公园内多旋回的黄土—古土壤层是研究第四系黄土成因、古气候、古环境和古生态系统演变的理想场所。同时,公园内黄土地貌类型齐全,形成了全国乃至全球典型而独特的彩色黄土地貌景观,具有极高的美学价值,彰显了黄土高原独特的魅力。

内蒙古中部中更新统离石黄土特征及第四纪气候变化

内蒙古中部包头市—呼和浩特市一带由两种不同地貌单位组成,北部大青山山脉、南部为河套平原。区内第四系发育齐全,沉积厚度巨大。离石黄土的岩性主要为一套黄褐色、深黄褐色和棕褐色的粘黄土为主,夹有砂黄土、钙结黄土、钙质结核黄土层和古土壤层。热释光年龄在(37.19±2.83)×104aB.P.～(15.72±1.21)×104aB.P.。第四纪沉积物特征反应了环境和气候变化特征,在中更新统主要以干冷气候为主,期间出现了3个潮时。晚更新世早期为末次间冰期(12.8～7.00万年)气候,气候温暖湿润。本测区自6.8万年至0.95万年为湖相和风沙堆积,表明气候进入干冷气候期,为末次冰期(7.4～1万年)气候。

黄土高原黄土地层的对比及细分

将前人对黄土高原黄土地层划分的研究成果进行全面总结、分析,结合洛川、宝鸡、西峰3个经典剖面,利用土壤地层学、沉积学、磁性地层学、古生物学、年代学、地球化学等研究方法对黄土高原的黄土地层进行详细对比以及进一步细分。将早、中更新世界线调整为B/M极性倒转开始的对应层位——L9顶部。根据岩性和气候旋回周期的差异性等,将离石黄土三分,S8/L9作为离石黄土内部划分的一条新界线,S1~L5划分为上离石黄土,S5~S8划分为中离石黄土,L9~L15划分为下离石黄土。在分析过程中发现关键层位（S0,L1,S1,S5,L9,L15,L33）的年龄具有差异性。

离石黄土渗透规律试验研究

基于黄土坡地地质灾害的认识,结合运动学理论与方法,设计一套简易试验装置,对水在非饱和离石黄土中的入渗、富集规律进行初步探讨。试验系统包含降雨、渗流、富集、径流等部分,可较好地模拟大气降水、灌溉水径流、下渗、富集的整个渗透过程。对典型离石黄土进行不同雨强(15 mm、50 mm、70 mm)的降雨入渗模拟试验,得到典型离石黄土的降雨入渗参数(入渗面时态曲线、入渗速率时态曲线)与富集参数(富集量时态曲线、富集速率时态曲线),对于黄土坡地地质灾害致灾机理研究具有一定的启示。

离石黄土加荷-湿陷全过程的结构特性及本构模型研究

基于试验研究与数据分析,认为离石黄土的土体由孔隙和团聚体组成,相应地将离石黄土的结构效应划分为土体空间效应和联结效应。进一步将离石黄土的联结效应细分为荷载联结效应和浸水联结效应,荷载联结效应为线性变形,浸水联结效应为非线性变形。提出“湿陷应变”的概念,对其进行等效化的数值计算,得到应力-湿陷应变曲线,并通过引入和新建理想物体模型,建立离石黄土的压缩-湿陷力学模型,推导该模型的本构方程。

坡长对离石黄土坡面径流含沙量影响的模拟降雨研究

采用室内人工模拟降雨试验方法,探讨了离石黄土陡坡面降雨条件下坡长对径流含沙量的影响,并初步分析得出不同雨强范围内布设水土保持措施的临界坡长.结果表明,径流含沙量随坡长的延长呈波动变化趋势,且随雨强增大,含沙量达到峰值的临界坡长有所减小（雨强≤60mm/h时临界坡长为4m,雨强〉60mm/h时为3m）;坡长每延长相同长度,含沙量增量不相等且无明显变化规律;坡长1~5m时含沙量随雨强的增大整体呈增加趋势,但在60~80mm/h雨强时增幅最小,坡长2m和4m时增量甚至为负值,建议雨强大于60mm/h时需重点监测,以减少坡面水土流失;雨强与含沙量呈正相关关系,其与径流含沙量的相关性较坡长大（偏相关系数分别为0.810、0.383）,坡长、雨强与含沙量的关系可用线性方程描述（R^2=0.68）.