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松散堆积体隧道围岩变形破坏细观特征研究

岩土力学 2019年第12期40卷 4925-4934页

作者：谢亦朋杨秀竹阳军生张聪戴勇梁雄龚方浩中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南林业科技大学土木工程学院湖南长沙410004

隧道穿越复杂松散堆积体地层时,如何确保隧道施工过程的安全是工程人员普遍关心的课题。依托云南省罗打拉隧道,基于Monte Carlo随机原理,结合数字图像处理技术,建立了考虑接触面单元及抗拉强度的堆积体地层隧道开挖细观结构模型,并探讨... 详细信息

隧道穿越复杂松散堆积体地层时,如何确保隧道施工过程的安全是工程人员普遍关心的课题。依托云南省罗打拉隧道,基于Monte Carlo随机原理,结合数字图像处理技术,建立了考虑接触面单元及抗拉强度的堆积体地层隧道开挖细观结构模型,并探讨了隧道开挖引起的堆积体围岩变形、破坏过程以及失稳机制,并在现场进行应用验证。研究结果表明,构建的堆积体地层隧道开挖细观结构模型可有效反映隧道开挖过程中围岩的破坏过程,围岩位移等值线呈波动性与非对称性分布;围岩破坏以剪切破坏为主,局部存在拉裂-剪切复合破坏,且破坏区由边缘块石尖端向深层逐步扩展,形成包裹块石的剪切楔形区及拉剪松动圈,在施工扰动下易发生局部失稳。针对堆积体地层破坏特征,提出了围岩注浆加固措施,地层加固后土石颗粒间胶结良好,开挖轮廓周边形成有效的注浆加固圈,开挖支护过程围岩变形可控,支护结构稳定,效果良好,可为后续类似松散堆积体地层隧道的设计、施工提供新思路。

关键词：松散堆积体隧道数字图像技术随机模拟细观结构注浆加固

松散堆积体边坡植被分布特征及其环境因子解析

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生态与农村环境学报 2024年第12期40卷 1595-1602页

作者：冷流江张艳赵廷宁史常青吴川刘佳琪北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学国家林业和草原局水土保持重点实验室北京100083

松散堆积体边坡植被恢复过程复杂,微地形、植被分布和土壤特征是影响植被恢复的关键因素,该研究旨在进一步阐明各因素对植被分布的影响,为松散堆积体边坡的生态恢复提供科学依据。以黄院采石场松散堆积体边坡为对象,开展自然恢复边坡植... 详细信息

松散堆积体边坡植被恢复过程复杂,微地形、植被分布和土壤特征是影响植被恢复的关键因素,该研究旨在进一步阐明各因素对植被分布的影响,为松散堆积体边坡的生态恢复提供科学依据。以黄院采石场松散堆积体边坡为对象,开展自然恢复边坡植被调查及土壤样品采集,采用统计检验、Pearson相关性分析等方法研究植被分布特征及其环境因子。结果表明:(1)松散堆积体边坡植被斑块数量多、景观形状指数大,其中阴坡和半阴半阳坡具有较大的斑块面积和最大斑块指数,最大值分别为22.37 m~2和11.57%,说明植被分布相对分散,生长受环境的空间异质性影响。与阳坡相比,阴坡和半阴半阳坡更利于植物聚集生长。(2)植被多样性在不同坡向间差异显著,阳坡的Simpson优势度指数(C)显著大于阴坡和半阴半阳坡(P松散堆积体的土壤相对贫瘠,土壤有机质和全氮含量属于“极缺”,土壤有效磷含量等级为“很缺”,若不开展人为辅助工程,植被难以自然恢复。表层覆土对土壤物理性质的影响较大,土壤孔隙度均值为29.92%,其物理结构特性由原本不持水的大孔隙转变为通气性较差的小孔隙。(4)土壤含水量和有效磷含量是影响松散堆积体植被多样性的主要土壤理化因子,而坡向是影响植被变化的主要地形因子。综上可知,通过微地形的调整营造适宜植物生长的微生境,对松散堆积体边坡植被生长具有重要作用,土壤含水量仍是植被恢复的关键因子,在地形营造过程中应优先考虑。

关键词：松散堆积体坡向斑块指数土壤含水量相关性分析

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川藏公路南线(西藏境)松散堆积体类型

长安大学学报（自然科学版） 2014年第5期34卷 8-14页

作者：毛雪松王楠高胜雨梁杰长安大学公路学院陕西西安710064 西南电力设计院四川成都610021 北京城建集团有限责任公司国际工程总承包部北京100088

松散堆积体的力学性质介于土石之间,其结构松散、稳定性差,直接影响路基路面的使用性能。基于国道318线（K3473＋000~K4670＋000段）实地调研,采用定性综合分析法,考虑地形地貌、松散堆积体成因类型、物质组成、外形特征以及结构构造等... 详细信息

松散堆积体的力学性质介于土石之间,其结构松散、稳定性差,直接影响路基路面的使用性能。基于国道318线（K3473＋000~K4670＋000段）实地调研,采用定性综合分析法,考虑地形地貌、松散堆积体成因类型、物质组成、外形特征以及结构构造等因素,结合路基路面病害特征类型,对川藏公路南线（西藏境）松散堆积体进行类型划分。研究结果表明：成因类型和地形地貌特征为划分类型的主导定性指标,坡度为辅助定量指标;以地形＋成因两段命名方法,将川藏公路南线（西藏境）松散堆积体划分为宽谷冲积体、山前沟口洪积体、山坡中下部崩坡积体、窄河谷上崩坡积体下冲洪积体、平缓山坡残坡积体和坡面碎屑流6种主要类型。

关键词：道路工程川藏公路松散堆积体地形地貌成因类型类型分类

震后沟道泥石流启动条件——松散堆积体雨中失稳的水力学机制分析

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岩土力学 2012年第10期33卷 3043-3050页

作者：吴永何思明裴向军李新坡中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221008 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成都610041

5.12地震导致大规模的松散崩滑物质堆积于沟道,极大的增加了震后降雨型沟道泥石流爆发的概率。然而,灾后特殊的物源条件和成灾环境改变了传统沟道泥石流的形成机制,给震后沟道泥石流的防治工作带来了巨大的困难。为此,以水文学为基础,... 详细信息

5.12地震导致大规模的松散崩滑物质堆积于沟道,极大的增加了震后降雨型沟道泥石流爆发的概率。然而,灾后特殊的物源条件和成灾环境改变了传统沟道泥石流的形成机制,给震后沟道泥石流的防治工作带来了巨大的困难。为此,以水文学为基础,在构建松散堆积体潜水位变化水文学模型的前提下,借助水力学理论,分析了沟道堆积体内水力随潜水位变化的规律和特征,研究作用在单元条块堆积体上静水压力和动水压力的计算方法。在合理分段沟道松散堆积体的前提下,基于无限边坡理论完成了对各段堆积体下滑力、基底抗滑力及剩余下滑力的表达构建。结合算例解析了震后降雨条件下堆积体失稳的力学机制。分析表明,震后沟道松散堆积体失稳启动并泥石流化是流域降雨作用下堆积体内潜水位不断抬升、水力环境不断劣化的结果。流域大、沟道窄、堆积深、导水系数小、沟床缓的堆积体因较高的潜水位更易在降雨中失稳,且失稳模式因条块间剩余下滑力差异而分为整体推移启动及解体牵引启动两类。

关键词：震后降雨泥石流松散堆积体沟道水文模型水力学机制

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松散堆积体围岩隧道施工方案对比分析

沈阳工业大学学报 2014年第1期36卷 106-113页

作者：肖建章戴福初闵弘许冲涂新斌王小东中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071 中国地震局地质研究所北京100029

在某高速公路大型堆积体围岩隧道施工中出现了拱顶塌方、超前支护砸毁、二衬开裂现象,致使施工方案多次变更,为此,采用大型室内饱和固结排水剪试验获得堆积体力学参数,结合现场监测和设计方案,利用三维数值模拟方法模拟了上下台阶法、... 详细信息

在某高速公路大型堆积体围岩隧道施工中出现了拱顶塌方、超前支护砸毁、二衬开裂现象,致使施工方案多次变更,为此,采用大型室内饱和固结排水剪试验获得堆积体力学参数,结合现场监测和设计方案,利用三维数值模拟方法模拟了上下台阶法、三台阶分步开挖法及单侧壁导坑法等方案施工过程,对各方案进行了对比分析.结果表明,单侧壁导坑施工方案能有效减小拱顶位移和塑性区的发展,二衬受力也相对合理,因此较适合松散堆积体围岩隧道.分析结果可为同类型松散堆积体围岩隧道施工和方案设计提供参考.

关键词：松散堆积体围岩饱和固结排水剪力学参数隧道施工方案施工过程对比分析

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地震作用下松散堆积体崩塌的颗粒流数值模拟

西南交通大学学报 2009年第4期44卷 580-584页

作者：杨庆华姚令侃杨明西南交通大学土木工程学院四川成都610031

应用基于离散单元法理论的二维颗粒流数值模拟程序，探讨了松散堆积体在地震诱发作用下的崩塌过程与规律．通过改变堆积体底部边界的角度模拟不同地震烈度对松散堆积体崩塌规律的影响，并将数值模拟结果与离心模型试验结果进行了比较．... 详细信息

应用基于离散单元法理论的二维颗粒流数值模拟程序，探讨了松散堆积体在地震诱发作用下的崩塌过程与规律．通过改变堆积体底部边界的角度模拟不同地震烈度对松散堆积体崩塌规律的影响，并将数值模拟结果与离心模型试验结果进行了比较．结果表明：在地震诱发作用下，松散堆积体的崩塌量占崩塌总量的比重，5度地震烈度时约为5％，偏离临界休止角不到1．0°；6度和7度地震烈度时为18％左右，偏离临界休止角1．0°～2．0°；而8度地震烈度时约为45％，已远远偏离临界休止角近10°．研究结果可供山区道路边坡抗震设防及崩塌体对道路、河流的阻塞评价参考．

关键词：颗粒流数值模拟地震荷载松散堆积体离心模型试验

应力比与含水状态对松散堆积体动力参数及地表反应谱的影响

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岩土力学 2015年第10期36卷 2765-2772页

作者：孙志亮孔令伟郭爱国田海中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

动剪切模量Gd与阻尼比D是岩土体地震反应分析的两个主要参数,而初始状态是动力参数主要影响因素之一。通过大型动三轴试验,研究了应力比与含水状态对松散堆积体Gd与D的影响。试验结果表明,应力比Kc对松散堆积体最大动剪切模量Gdmax有重... 详细信息

动剪切模量Gd与阻尼比D是岩土体地震反应分析的两个主要参数,而初始状态是动力参数主要影响因素之一。通过大型动三轴试验,研究了应力比与含水状态对松散堆积体Gd与D的影响。试验结果表明,应力比Kc对松散堆积体最大动剪切模量Gdmax有重要影响,一定范围内（Kc=1～3）,Kc越大,最大动剪切模量Gdmax越大,在Hardin公式基础上发展了一个考虑Kc影响的经验公式。对比松散堆积体饱和与风干两种状态的Gd/Gdmax-γdn（归一化动剪应变）关系曲线,发现风干状态下松散堆积体的Gd/Gdmax-γdn关系表现出更明显的非线性,另外风干状态阻尼比略大于饱和状态。应用改进的Gdmax经验公式与Gd/Gdmax-γdn关系进行了松散堆积体地表的地震反应谱分析,计算结果表明,应力比与含水状态对地表加速度反应谱有重要影响。

关键词：松散堆积体动剪切模量阻尼比应力比含水状态地表反应谱

降雨条件下松散堆积体边坡稳定性离心模型试验研究

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岩土力学 2015年第11期36卷 3180-3186页

作者：田海孔令伟李波中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室湖北武汉430071 长江科学院水利部岩土力学与工程重点试验室湖北武汉430010

采用新型介质雾化喷嘴离心场降雨模拟设备,进行了模拟降雨及格栅支护措施条件下松散堆积体边坡的离心模型对比试验。离心机模型与原型试验比尺为1:80,试验过程通过非接触定点高速摄影系统并结合粒子图像测速(particle image velocimetry... 详细信息

采用新型介质雾化喷嘴离心场降雨模拟设备,进行了模拟降雨及格栅支护措施条件下松散堆积体边坡的离心模型对比试验。离心机模型与原型试验比尺为1:80,试验过程通过非接触定点高速摄影系统并结合粒子图像测速(particle image velocimetry)技术分析了试验过程中边坡的位移场变化。试验结果表明,松散堆积体边坡在未降雨条件下是十分稳定的;在进行模拟降雨后,边坡顶部沉降及坡面水平位移随降雨量的增大逐渐发展,尤其边坡表面区域发生明显变形;边坡的破坏模式有别于传统的圆弧滑动,在持续强降雨作用下,坡面逐层产生破坏,最终形成泥石流形态;通过采取坡面土工防护格栅支护条件后,堆积体边坡在降雨条件下稳定性显著提高,故采用边坡防护格栅是提高松散堆积体边坡稳定性的有效途径。

关键词：松散堆积体边坡降雨离心模型 PIV

松散堆积体斜坡变形-滑移过程的声发射特征参数演化规律

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中国地质灾害与防治学报 2024年第5期35卷 151-159页

作者：李龙灿吴鑫刘永红海英张满张龙梅黄成佳四川师范大学工学院四川成都610101 四川师范大学西南土地资源评价与监测重点实验室教育部四川成都610066

松散堆积体在自然界和工业生产中广泛存在,有复杂的力学性质和相对较高的失稳风险。为研究其在斜坡变形中的滑移失稳过程,基于声发射技术探究了松散体从静止、蠕变到滑移整个过程中声学特征演化规律。分析松散体在滑移过程中的声发射特... 详细信息

松散堆积体在自然界和工业生产中广泛存在,有复杂的力学性质和相对较高的失稳风险。为研究其在斜坡变形中的滑移失稳过程,基于声发射技术探究了松散体从静止、蠕变到滑移整个过程中声学特征演化规律。分析松散体在滑移过程中的声发射特征(acoustic emission,AE)参数,然后结合松散体的状态变化对AE演化阶段进行了划分,最后结合颗粒图像测速法(particle image velocimetry,PIV)分析和频谱变化进一步验证了松散体滑移过程的AE演化规律。结果表明:振铃计数和能量随滑移过程而逐渐增大,b值(小事件数与大事件数的比值)随滑移过程逐渐降低,b值、振铃计数和能量的滑移门槛值为0.2、5000次和1500 mV·ms,其中b值对松散体的状态变化更敏感;频谱重心在临滑移前期有30~50 kHz的降幅,而后发生震荡变化,其震荡时间区域正好对应振铃计数和能量数值相对较高及b值相对较低的时间区域;此外松散体滑移前存在一个重要的“窗口期”,说明AE技术具有识别松散体滑坡前兆的潜力。

关键词：声发射松散堆积体滑坡监测滑移过程 PIV