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水泥改良黄土崩解试验研究

西北大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 18-25页

作者：赵雪谷天峰范楠楠西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

黄土具有多孔亚稳结构和水敏性,遇水时易发生崩解。黄土的崩解性是促进黄土高原地区水土流失、崩塌、滑坡等地质灾害发生的主要因素之一。作为一种造价低、应用方便的材料,水泥改良黄土(cement improved loess, CIL)在黄土地基、边坡工... 详细信息

黄土具有多孔亚稳结构和水敏性,遇水时易发生崩解。黄土的崩解性是促进黄土高原地区水土流失、崩塌、滑坡等地质灾害发生的主要因素之一。作为一种造价低、应用方便的材料,水泥改良黄土(cement improved loess, CIL)在黄土地基、边坡工程中应用广泛,但其抗崩解性研究较少。为此,该文通过原状及不同掺量下的CIL室内崩解试验和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)试验,分析改良前后黄土的崩解行为,探究水泥对黄土崩解性的改良效果及作用机制。结果表明,掺入水泥可大幅提升黄土的抗崩解能力,低掺量下CIL仍具有完整的崩解过程,但水泥能填充粒间孔隙,阻碍水分运移,同时水泥水化物及其与黄土颗粒的作用能增强粒间胶结,从而延缓了黄土崩解进程。随着水泥掺量的增加,抗崩解效果愈明显,累积崩解百分量几乎为0。土样不发生崩解的最小水泥掺量为3%。研究结果对黄土的抗侵蚀性研究和防灾工程设计具有重要意义。

关键词：黄土水泥崩解性改良土 SEM

西北地区高填方地基沉降的预测模型研究及分析

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西北地质 2022年第1期55卷 225-235页

作者：李承霖王家鼎谷天峰西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

沉降变形一直都是困扰填方工程的关键问题,原始地基中存在的湿陷性黄土与粉质黏土会导致沉降增大以及不均匀沉降等现象的发生。因此,做好工程的沉降监测和工后预测,对于保障高填方地基的稳定性至关重要。笔者以西北某机场迁建工程中高... 详细信息

沉降变形一直都是困扰填方工程的关键问题,原始地基中存在的湿陷性黄土与粉质黏土会导致沉降增大以及不均匀沉降等现象的发生。因此,做好工程的沉降监测和工后预测,对于保障高填方地基的稳定性至关重要。笔者以西北某机场迁建工程中高填方沉降监测数据作为依据,分别应用双曲线、对数和指数拟合曲线对填方地基的沉降进行预测、分析与对比,总结出各模型的拟合特点。同时采用灰色系统理论GM(1,1)对高填方地基建立另一种沉降预测模型,而针对GM(1,1)灰色模型预测值在沉降后期开始偏离实测曲线的问题,提出GM(1,1)BP神经网络联合预测模型。最后通过采用不等权系数将灰色GM(1,1)模型和曲线模型结合,构建组合模型,以求最大程度提高GM(1,1)灰色模型预测精度,为西北地区未来类似工程的地基沉降预测提供借鉴。

关键词：沉降预测模型研究高填方地基灰色模型 BP神经网络组合预测模型

基于物理模拟试验的房柱式采空区变形特征研究

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煤炭科学技术 2023年

作者：刘亚明谷天峰王闫超杨烜宇山西省交通科技研发有限公司黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室

房柱式采空区具有回采率较小、留设煤柱较大的特点，其覆岩移动规律及地表变形规律与长壁式采空区差别较大，在煤柱失效情况下，地表会产生较大变形，威胁地面建构筑物的安全。为研究浅埋缓倾房柱式采空区覆岩和松散层的变形发育机制，... 详细信息

房柱式采空区具有回采率较小、留设煤柱较大的特点，其覆岩移动规律及地表变形规律与长壁式采空区差别较大，在煤柱失效情况下，地表会产生较大变形，威胁地面建构筑物的安全。为研究浅埋缓倾房柱式采空区覆岩和松散层的变形发育机制，基于PIV图像处理技术和模块化组装思路，在室内建立物理模型开展物理模拟实验，反演了房柱式采空区覆岩和松散层的变形发育过程，分析了房柱式开采和煤柱失稳条件下覆岩和松散层的变形机制。研究结果表明：（1）房柱式开采条件下，浅埋缓倾采空区覆岩变形可划分为3个区域：“条带状”变形区域、“梯形状”变形区域和“倒漏斗型”变形区域。松散层中的变形呈“梯形状”发育。（2）煤柱失稳条件下，覆岩变形规律保持不变，松散层变形特征由“梯形状”发育为“漏斗型”，且随着失稳煤柱的增加，松散层变形增大，“漏斗型”变形区域由中心向两端逐渐扩展。（3）房柱式开采结束后，采空区顶板受力可简化为承受均布荷载的简支梁，在煤柱持续失稳的情况下，覆岩和松散层的静载将导致采空区顶板达到极限平衡状态，顶板破坏模式为拉破断，在拉应力作用下产生裂缝，但顶板并未完全断裂，采空区顶板形成一种带裂缝的悬臂梁结构。浅埋缓倾房柱式采空区煤柱失稳对地表变形影响剧烈，松散层变形与覆岩变形基本处于同一量级。

关键词：物理模拟房柱式采空区覆岩松散层

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刺槐根土复合体抗剪强度试验

西北大学学报（自然科学版） 2023年第1期53卷 143-150页

作者：宗华谷天峰崔博武孟李鑫西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

植被边坡的稳定性与其根土复合体的抗剪强度密切相关,其主要受根系作用与水分作用的影响。通过直剪试验和SWCC试验获取了含根量和含水率与抗剪强度及其指标的关系,推导出根土复合体的强度计算模型。结果表明:刺槐根系能显著增强土体抗... 详细信息

植被边坡的稳定性与其根土复合体的抗剪强度密切相关,其主要受根系作用与水分作用的影响。通过直剪试验和SWCC试验获取了含根量和含水率与抗剪强度及其指标的关系,推导出根土复合体的强度计算模型。结果表明:刺槐根系能显著增强土体抗剪强度,黏聚力随含根量的增加先增大后趋于平缓,内摩擦角随含根量的增加有所增大,但增长幅度较小;抗剪强度随含水率的增大迅速降低,黏聚力与内摩擦角变化趋势与抗剪强度一致,内摩擦角变化幅度较小;含根量与含水率对土体抗剪强度的影响均体现在黏聚力的变化上;将根土复合体视为含根非饱和土,推导出根土复合体强度计算模型,强度模型的计算值与试验实测值较为接近,对于根土复合体的强度计算有一定的参考价值。

关键词：含根量含水率基质吸力根土复合体强度模型

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海原地震区不同地貌单元的黄土斜坡动力响应

地球环境学报 2022年第3期13卷 308-318页

作者：武孟谷天峰谷琪宋志杰宗华西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069

近年来,许多学者利用现场地震监测或数值试验来研究斜坡的地震响应,然而不同斜坡往往存在不同类型的地貌单元,其动力响应机制往往也存在很大差异。本文依托海原大地震区域,基于室内试验、现场波速测试等方法,运用有限元数值模拟技术对... 详细信息

近年来,许多学者利用现场地震监测或数值试验来研究斜坡的地震响应,然而不同斜坡往往存在不同类型的地貌单元,其动力响应机制往往也存在很大差异。本文依托海原大地震区域,基于室内试验、现场波速测试等方法,运用有限元数值模拟技术对海原大地震影响范围内不同地貌单元的斜坡的动力响应进行了研究。结果表明:黄土塬具有高程放大效应,在同一高程水平面上,且距坡面一定范围内时越趋近坡面斜坡动力放大系数(peak ground acceleration amplification coefficient,PGA放大系数)越大;对比不同类型的地貌单元,地层结构相同的斜坡其响应规律一致,但在古土壤层其PGA放大效应会减弱。模型分析较好地揭示了人工合成地震波作用下黄土高原斜坡的动力放大效应,可为不同地貌单元地震诱发的地质灾害的风险评价和防灾减灾提供有益的借鉴与参考。

关键词：不同地貌地震动有限元数值模拟放大效应

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吕梁机场黄土滑坡特征及其三维稳定性分析

岩土力学 2013年第7期34卷 2009-2016页

作者：谷天峰王家鼎王念秦西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室西安710069 中交通力建设股份有限公司西安710075 西安科技大学地质与环境工程学院西安710054

吕梁机场滑坡是机场建设前期发现的一处大型黄土滑坡,由于滑坡的东北侧为机场主跑道,因此,该滑坡对机场建设以及建成后的运营存在较大的影响。在详细的工程地质勘察和测试分析工作基础上,首先,分析了滑坡的特征和形成机制,进而评价了滑... 详细信息

吕梁机场滑坡是机场建设前期发现的一处大型黄土滑坡,由于滑坡的东北侧为机场主跑道,因此,该滑坡对机场建设以及建成后的运营存在较大的影响。在详细的工程地质勘察和测试分析工作基础上,首先,分析了滑坡的特征和形成机制,进而评价了滑坡的稳定性;其次,通过勘察认为该滑坡为黄土层内发育的多层滑坡,在地貌上呈3级台阶,主滑坡滑动面位于离石黄土的古土壤层内;最后,利用GIS建立了滑坡的三维地质模型,并采用极限平衡法和强度折减法分析,分别评价了吕梁机场滑坡不同滑体的稳定性。三维极限平衡结果表明:该滑坡大多数分级、分块滑体在天然状态下处于稳定、基本稳定状态,强度折减分析得到的整个滑坡的安全系数为1.26,最危险区域出现在II级滑坡后缘以及I-3滑坡,在上部加载或降雨情况下有可能再次发生滑动。总之,三维稳定性分析可以更真实地反映滑坡的真实状态,尤其是对于条件复杂的滑坡。

关键词：黄土滑坡稳定性分析三维极限平衡法数值分析

GIS支持下的城市地质环境评价研究——以咸阳市为例

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GIS支持下的城市地质环境评价研究——以咸阳市为例

作者：谷天峰西北大学

学位级别：硕士

城市地质环境评价是城市规划和城市防灾减灾规划的重要参考依据。本文以咸阳市为研究区域，从理论与实践的角度，研究了GIS支持下的城市地质环境综合评价和经济评价的方法。首先从地质环境质量评价和GIS在城市地质环境研究的现状... 详细信息

城市地质环境评价是城市规划和城市防灾减灾规划的重要参考依据。本文以咸阳市为研究区域，从理论与实践的角度，研究了GIS支持下的城市地质环境综合评价和经济评价的方法。首先从地质环境质量评价和GIS在城市地质环境研究的现状出发，分析了地质环境质量评价过程和特点，总结了GIS的功能和应用范围，确定GIS作为城市地质环境评价研究的支持系统。其次从GIS空间数据库建立的方法、空间分析原理、GIS开发方式入手，利用GIS原理与专家—层次分析法、模糊综合评判、费用损失指标等模型相结合，研究了城市地质环境综合评价和经济评价的GIS应用模型。在收集整理咸阳市大量地质环境资料的基础上，对咸阳市的地质环境条件进行了分析，确定地震动、活动断裂、砂土振动液化、黄土湿陷性、洪水等为咸阳市面临的主要地质环境问题，利用GIS建立了咸阳市的地质环境数据库，对咸阳城市地质环境进行评价了综合评价和经济评价，编制了相应的图件，并对咸阳市的城市规划和城市土地开发利用提出了建议，并已付诸实施。最后利用通用编程语言和GIS开发平台，建立了咸阳工程地质环境信息系统，利用GIS对咸阳工程地质环境信息进行管理和传递，其系统具有数据库管理、可视化、检索查询、专题图制作、输出等功能，操作简单，移植性强，易于各种研究人员接受和使用。

关键词：城市地质环境评价,GIS,咸阳市,地质灾害,地质环境信息系统

特高压GIL-架空混联线路继电保护技术研究

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特高压GIL-架空混联线路继电保护技术研究

作者：谷天峰天津大学

学位级别：硕士

特高压气体绝缘输电线路（Gas Insulated Line-GIL）因其具有输送容量大、受环境影响小、可靠性高、造价昂贵等优点,目前广泛用于与架空输电线路混联实现长距离跨水域或其他复杂地形输电。GIL在结构上和电气参数上与架空线存在差异,会... 详细信息

特高压气体绝缘输电线路（Gas Insulated Line-GIL）因其具有输送容量大、受环境影响小、可靠性高、造价昂贵等优点,目前广泛用于与架空输电线路混联实现长距离跨水域或其他复杂地形输电。GIL在结构上和电气参数上与架空线存在差异,会对现有输电线路继电保护产生影响,严重情况下可能会导致误动或拒动。因此,研究特高压GIL-架空混联线路的继电保护技术对保证GIL输电设备安全及故障后系统稳定运行有重要的理论和实用价值。首先根据GIL的几何结构及金属外壳接地方式,对GIL各导体层之间的电磁耦合和静电耦合关系进行了分析,研究了GIL线路芯线等效参数的计算方法,并与架空线的电气参数进行了比较。基于GIL的电气参数,研究了GIL线路多段PI型等效模型以及集中等效模型的建模方法。对特高压架空输电线路差动保护在GIL混联线路中的适应性进行了分析。针对GIL对常规单一架空线路差动保护的影响,对原有架空线路差动保护方法进行改进。基于混联线路“大差+小差”差动保护配置方案,研究了用于特高压GIL-架空混联线路的重合闸策略。对特高压架空输电线路距离保护在GIL混联线路中的适应性进行了分析。针对GIL对常规单一架空线路距离保护的影响,提出了一种基于无损线的特高压GIL-架空混联线路距离保护方法,考虑GIL区段电气参数,提出了一种混联线路距离保护整定方法。

关键词： GIL 特高压混联线路 PI型等效模型电流差动保护距离保护重合闸策略

降雨-蒸发循环作用下膨胀土填方边坡变形特征与机理研究

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自然灾害学报 2013年第6期22卷 116-124页

作者：赵金刚王家鼎谷天峰夏蒙西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069

为了对安康膨胀土地区拟建机场工程设计提供必要的基础参数,特在该场地建立了填方边坡稳定性的现场物理试验模型;跟踪测试了边坡在降雨-蒸发循环作用下的一系列变形,进而分析了其演化规律与成因机制。结果显示:(1)新建填方边坡的雨水入... 详细信息

为了对安康膨胀土地区拟建机场工程设计提供必要的基础参数,特在该场地建立了填方边坡稳定性的现场物理试验模型;跟踪测试了边坡在降雨-蒸发循环作用下的一系列变形,进而分析了其演化规律与成因机制。结果显示:(1)新建填方边坡的雨水入渗过程由自由入渗、冲刷入渗及稳定入渗3个阶段组成。在本次试验中;雨水入渗过程大部分处于冲刷入渗阶段,导致其入渗深度有限。(2)对于完整均匀的填方边坡,其变形的发展受到土体膨胀变形的主导作用;在坡顶主要表现为竖直向的胀缩变形;坡面则主要表现为水平向的累积变形;随着深度的加大、降雨次数的增加,变形速率急剧降低。(3)边坡的变形与降雨-蒸发作用密切相关,降雨作用是导致变形陡增的主要因素;蒸发作用是变形发展的必要前提条件。(4)防止边坡在降雨-蒸发作用下的变形破坏应从两方面着手:一是有效减弱其在边坡表层影响范围内土体湿度的变化,二是防止径流对坡面的冲刷、侵蚀作用。

关键词：膨胀土填方边坡降雨-蒸发作用变形