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黄土塬边漫灌区土体水入渗过程研究

岩土力学 2024年

作者：赵宽耀许强陈婉琳彭大雷高登辉黄淮学院河南省结构力学与数值仿真国际联合实验室成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

黄土漫灌区水入渗形成的饱和黄土层内极易产生液化型破坏，诸如积石山6.2级地震诱发的中川乡液化型黄土滑坡和甘肃黑方台黄土滑坡为典型案例；然而，黄土中水的渗流是以活塞式基质渗流为主还是以优势渗流为主，目前尚未定论。以甘肃黑... 详细信息

黄土漫灌区水入渗形成的饱和黄土层内极易产生液化型破坏，诸如积石山6.2级地震诱发的中川乡液化型黄土滑坡和甘肃黑方台黄土滑坡为典型案例；然而，黄土中水的渗流是以活塞式基质渗流为主还是以优势渗流为主，目前尚未定论。以甘肃黑方台典型滑坡后缘漫灌区土体为研究对象，开展现场漫灌入渗试验，借助三维高密度电法实时监测水的入渗过程；利用电阻率变化率表征水分的整体入渗过程，并用相邻测量时段电阻率变化率差值表征该时段内水分的关键渗流空间，分析漫灌作用下黄土中水的渗流模式，探讨不同补给强度对渗流模式的影响。主要得出以下结论：（1）固定电极的时序三维高密度电法能有效探测黄土中水的渗流过程；（2）试验区黄土中呈现基质流与优势流共存的渗流模式，其中基质流的均匀入渗为测量空间内的主要渗流模式且集中于近地表2 m内，优势流表现为延伸至4 m深度的优势通道内水分向周围以基质流形式逐渐渗流，渗流轨迹受优势通道分布的影响；（3）含裂隙黄土中水的渗流模式受水补给强度的影响，其中漫灌或降雨积水时，出露地表的裂隙内水分可直接下渗至裂隙延伸的区域形成优势流，而在无积水的降雨条件下，裂隙内无法形成明显优势流，水分以活塞式基质流的形式下渗。研究成果可为黄土中水渗流的现场观测及模式探讨提供借鉴。

关键词：黑方台黄土滑坡原位入渗试验优势流高密度电法

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盐分影响重塑黄土渗透性的微观机制试验研究

岩土力学 2023年第S1期44卷 504-512页

作者：李品良许强刘佳良何攀纪续陈婉琳彭大雷成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 四川省地质工程勘察院集团有限公司四川成都610059

“治沟造地”修建水库,导致土地盐渍化,而盐渍土的渗透性是影响工程设计、施工安全的重要因素,因此阐明不同盐分含量及类型条件下的重塑黄土渗透性至关重要。通过制备不同盐分含量的钠、钙盐重塑黄土试样,开展一系列室内变水头饱和渗透... 详细信息

“治沟造地”修建水库,导致土地盐渍化,而盐渍土的渗透性是影响工程设计、施工安全的重要因素,因此阐明不同盐分含量及类型条件下的重塑黄土渗透性至关重要。通过制备不同盐分含量的钠、钙盐重塑黄土试样,开展一系列室内变水头饱和渗透试验,探析重塑黄土渗透系数随盐分含量的变化规律。结果表明:随盐分含量增加,重塑黄土饱和渗透系数逐渐减小,两者呈负指数相关,含盐重塑黄土渗透系数与不含盐重塑黄土相比均有不同程度减小;同一盐分含量条件下,钙盐黄土的渗透系数小于钠盐黄土的渗透系数。采用核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术,测取重塑黄土的孔隙水赋存状态与孔隙结构随盐分含量与类型的变化;当盐分含量小于2%时,随盐分含量增加,孔隙水赋存状态与孔隙结构的变化使重塑黄土渗透系数迅速减小;当盐分含量大于2%时,随盐分含量增加,孔隙水赋存状态变化使重塑黄土渗透性增加,而孔隙结构变化使重塑黄土渗透性减小且对渗透性的影响占主导,因此重塑黄土的渗透系数缓慢减小;同一盐分含量条件下,钙盐重塑黄土的孔隙水赋存状态和孔隙结构的变化比钠盐重塑黄土更显著。

关键词：重塑黄土盐分渗透系数核磁共振孔隙水孔隙结构

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坡底饱和型黄土滑坡离心模拟试验

岩土力学 2023年第11期44卷 3213-3223页

作者：赵宽耀许强高登辉刘方洲彭大雷陈婉琳黄淮学院河南省结构力学与数值仿真国际联合实验室河南驻马店463000 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 阿尔伯特大学环境与土木工程学院加拿大埃德蒙顿

黄土极具结构性和水敏性,人类活动及自然因素作用下的水致地质灾害备受关注,其中坡底饱和型黄土边坡极易失稳破坏并造成危害。基于离心模拟手段,采用未扰动原状黄土制作模型,自主设计模型后缘渗水装置,模拟坡底饱和型黄土边坡的失稳过程... 详细信息

黄土极具结构性和水敏性,人类活动及自然因素作用下的水致地质灾害备受关注,其中坡底饱和型黄土边坡极易失稳破坏并造成危害。基于离心模拟手段,采用未扰动原状黄土制作模型,自主设计模型后缘渗水装置,模拟坡底饱和型黄土边坡的失稳过程;通过模型顶部视频监测、侧面粒子图像测速(particle image velocimetry,简称PIV)分析、底部孔隙水压力及土压的联合监测手段,分析其失稳破坏特征,并结合现场滑坡演化特征进行验证对比。主要得出以下结论:加速度达80g时,模型底部饱和,前缘出现滑移、后缘发生塌陷及内部湿陷,呈多元破坏形式;模型侧面位移表现为滑移前的表层张拉变形、底部湿陷变形及后缘塌陷前的顶部沉降变形;模型底部高孔隙水压力区分布于大面积滑移和塌陷区域下方,表征了坡底高水位对破坏的影响及底部水渗流的不均匀性;模型滑移破坏与现场滑坡具相同演化进程:坡底饱和-张拉裂缝-后退式小型滑移-水位抬升-后退式大型滑移。研究成果可为原状黄土的模型试验研究思路及原位滑坡的多元破坏机制研究提供借鉴。

关键词：坡底饱和黄土滑坡原状土离心模拟试验

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盐分影响重塑黄土渗透性的微观机制实验研究

岩土力学 2023年

作者：李品良许强刘佳良何攀纪续陈婉琳彭大雷成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川省地质工程勘察院集团有限公司

“治沟造地”修建水库，导致土地盐渍化，而盐渍土的渗透性是影响工程设计、施工安全的重要因素，因此阐明不同盐分含量及类型条件下的重塑黄土渗透性至关重要。本文通过制备不同盐分含量的钠、钙盐重塑黄土试样，开展一系列室内变水头... 详细信息

“治沟造地”修建水库，导致土地盐渍化，而盐渍土的渗透性是影响工程设计、施工安全的重要因素，因此阐明不同盐分含量及类型条件下的重塑黄土渗透性至关重要。本文通过制备不同盐分含量的钠、钙盐重塑黄土试样，开展一系列室内变水头饱和渗透试验，探析重塑黄土渗透系数随盐分含量的变化规律，结果表明：随盐分含量增加，重塑黄土饱和渗透系数逐渐减小，两者呈负指数相关，含盐重塑黄土渗透系数与不含盐重塑黄土相比均有不同程度减小；同一盐分含量条件下，钙盐黄土的渗透系数小于钠盐黄土的渗透系数。采用核磁共振（NMR）技术，测取重塑黄土的孔隙水赋存状态与孔隙结构随盐分含量与类型的变化，结果表明：盐分含量2%，随盐分含量增加，孔隙水赋存状态变化使重塑黄土渗透性增加，而孔隙结构变化使重塑黄土渗透性减小且对渗透性的影响占主导，因此重塑黄土的渗透系数缓慢减小；同一盐分含量条件下，钙盐重塑黄土的孔隙水赋存状态和孔隙结构的变化比钠盐重塑黄土更显著。

关键词：重塑黄土盐分渗透系数核磁共振孔隙水孔隙结构

黑方台地区黄土强度弱化的浸水时效特征与机制分析

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岩土力学 2017年第7期38卷 2043-2048,2058页

作者：李姝许强张立展彭大雷吕红宾宋少杰成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 北京市勘察设计研究院有限公司北京100038 中国地质大学水资源与环境学院北京100083 成都理工大学材料与化学化工学院四川成都610059

黑方台地区因灌溉水下渗,导致地下水位上升,深部土体长期处于饱水状态。地下水溶滤作用带走大量盐分,同时改变了孔隙水溶液中的化学成分,影响着黄土的抗剪强度。采用环剪仪、激光粒度分析仪、Zeta电位仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、... 详细信息

黑方台地区因灌溉水下渗,导致地下水位上升,深部土体长期处于饱水状态。地下水溶滤作用带走大量盐分,同时改变了孔隙水溶液中的化学成分,影响着黄土的抗剪强度。采用环剪仪、激光粒度分析仪、Zeta电位仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、离子色谱仪等装置从强度和物理化学作用等方面对其进行研究。试验结果显示,黄土抗剪强度及其参数(内摩擦角)-浸水时间曲线呈"勺形"。结合相应的物理化学测试结果,分析了黄土强度弱化的浸水时效机制:浸水初期,胶结物(易溶盐)迅速溶解,黄土微结构破坏,内摩擦角显著降低;同时孔隙水离子浓度增大,与黏粒反离子层发生离子交换作用,黏粒结合水膜厚度变小,致使内摩擦角稍有增大;随着浸水时间的增加,中溶盐石膏逐渐溶解于氯化钠溶液中,导致黄土中粗颗粒进一步分散解体,黏粒含量增加,双电层总厚度有所增大,内摩擦角稍有降低。

关键词：饱和黄土强度时效性机制分析

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溃散性滑坡成因机理初探

西南交通大学学报 2016年第5期51卷 995-1004页

作者：许强彭大雷李为乐董秀军成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

通过对多起由饱水松散颗粒材料构成的滑坡案例的调查研究,总结了此类滑坡的共性特征,即表现出显著的整体性坍塌并伴有突然破坏、静态液化和高速远程流动性运动等独特现象,认为其与国际土力学界新发现的溃散性破坏(diffuse failure)极为... 详细信息

通过对多起由饱水松散颗粒材料构成的滑坡案例的调查研究,总结了此类滑坡的共性特征,即表现出显著的整体性坍塌并伴有突然破坏、静态液化和高速远程流动性运动等独特现象,认为其与国际土力学界新发现的溃散性破坏(diffuse failure)极为吻合,是区别于局部化破坏(localized failure)的一类新的失稳破坏模式.借助物理模拟手段,初步探讨了溃散性滑坡的成因机理.结果表明:溃散性滑坡一般发生于松散且具有明显应变软化特征的饱水颗粒材料(粉土、砂、碎石土等)中,当土体受力达到临界失稳状态时,外界微小扰动都可能产生突然整体性破坏;在失稳破坏时表现出明显的孔隙水压力激增和静态液化现象,失稳后土体呈流体状远程运动,易造成灾难性后果,应引起高度重视.

关键词：溃散性滑坡深圳光明新区滑坡静态液化松散颗粒材料超孔隙水压力

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钢塑凸榫土工格栅及其筋土界面特性研究

工程地质学报 2016年第3期24卷 391-397页

作者：王睿王双彭大雷成都理工大学环境与土木工程学院成都610059 中国民航机场建设集团公司西南分公司成都610212 喀斯特环境与地质灾害防治教育部重点实验室(贵州大学) 贵阳550003

本文在钢塑土工格栅之上辅以凸榫设计,研制出一种新型的土工格栅结构类型,即钢塑凸榫土工格栅。将钢塑土工格栅和钢塑凸榫土工格栅分别与多种不同类型的典型填料进行室内直剪试验和室内拉拔试验,证明了凸榫的设置有利于筋土界面性能的... 详细信息

本文在钢塑土工格栅之上辅以凸榫设计,研制出一种新型的土工格栅结构类型,即钢塑凸榫土工格栅。将钢塑土工格栅和钢塑凸榫土工格栅分别与多种不同类型的典型填料进行室内直剪试验和室内拉拔试验,证明了凸榫的设置有利于筋土界面性能的改善。通过对凸榫土工格栅的破坏模型进行理论分析,推导了凸榫格栅与岩土体间界面抗剪强度的理论公式。通过与室内试验结果对比分析表明,该理论公式求得的内摩擦角值基本符合实际,而黏聚力则不符合实际,凸榫对黏聚力的贡献值建议取2-7k Pa。

关键词：钢塑土工格栅凸榫直剪试验拉拔试验筋土界面强度

基于卫星降雨数据的陇南地区的地质灾害降雨阈值研究

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山东农业大学学报（自然科学版） 2023年第2期54卷 278-284页

作者：万宝峰李品良韩兵兵候云龙彭大雷甘肃工程地质研究院甘肃兰州730000 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

降雨诱发的区域群发性地质灾害造成了大量人员财产损失,明确诱发地质灾害的降雨阈值至关重要。而高精度降雨数据的缺乏是实施、推广区域降雨阈值面临的最大问题。因此,本文在通过地面雨量站监测数据验证GPM卫星降雨数据在陇南市适用性... 详细信息

降雨诱发的区域群发性地质灾害造成了大量人员财产损失,明确诱发地质灾害的降雨阈值至关重要。而高精度降雨数据的缺乏是实施、推广区域降雨阈值面临的最大问题。因此,本文在通过地面雨量站监测数据验证GPM卫星降雨数据在陇南市适用性的基础上,利用GPM数据提取地质灾害发生时的降雨特征值,并采用频率法绘制陇南市地质气象灾害的多级E-D阈值曲线,同时分析了地貌单元与灾害类型的阈值差异。结果表明:GPM降雨数据在陇南市地区具有良好的精度和适用性。通过对比陇南山地与陇南黄土丘陵地区的降雨阈值,发现陇南山地的阈值更高,表明诱发地质灾害的降雨条件要求更高;此外,陇南山地泥石流的降雨阈值高于陇南山地滑坡的降雨阈值。

关键词：降雨地质灾害气象灾害

面向工程地质领域的滑坡知识图谱构建方法研究

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武汉大学学报:信息科学版 2023年第10期48卷 1601-1615页

作者：许强崔圣华黄维裴向军范宣梅艾瑛赵伟华罗永红罗璟刘明夏敏王飞彭大雷郑光陈婉琳成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

大数据为滑坡研究带来了新机遇,但由于数据类型复杂、语义关系多样、共享机制不明等问题,对滑坡数据深层挖掘仍然有限,在滑坡研究中大数据优势较难发挥。提出一种面向工程地质领域的滑坡知识图谱构建方法,抽取、融合、结构化多源异构滑... 详细信息

大数据为滑坡研究带来了新机遇,但由于数据类型复杂、语义关系多样、共享机制不明等问题,对滑坡数据深层挖掘仍然有限,在滑坡研究中大数据优势较难发挥。提出一种面向工程地质领域的滑坡知识图谱构建方法,抽取、融合、结构化多源异构滑坡知识,实现对滑坡知识大数据的询查、关联和推理。采用自顶向下和自底向上结合方法,划分滑坡概念和本体,形成以滑坡野外调查、滑坡评价、滑坡类型、滑坡地貌特征、滑坡形态特征、滑坡致灾信息、滑坡活动状态、滑坡成因机制、滑坡稳定性分析方法、滑坡防治措施10大类知识为基础的滑坡知识体系,建立了包括概念层、属性层、关系层、规则层、实例层的知识图谱模式层;从广阔数据源抽取滑坡知识信息、建立语义网络,对冗余知识进行融合,构建了知识图谱数据层;利用Neo4j平台存储滑坡知识,实现了知识可视化与检索,为滑坡机理研究与防灾减灾提供新思路、新方法。所提的滑坡知识图谱构建方法可拓展到其他类型灾害知识图谱研究,并与其他学科领域产生联系,促进学科深度交叉与融合。

关键词：知识图谱知识体系滑坡 Neo4j图数据库