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黄土窑洞“人文层”厚度及宏微观性质

科学技术与工程 2018年第10期18卷 267-272页

作者：王念秦张帅杨盼盼西安科技大学地质与环境学院西安710054

人类正在使用的黄土窑洞通常较废弃窑洞更加稳定,为揭示这一现象的机理,提出黄土窑洞"人文层"的概念,并借助室内土工试验和SEM系统测试在用窑洞洞壁一定厚度范围内土体宏观物理力学性质及微观特征,以期揭示黄土窑洞"人文层"厚度及基本... 详细信息

人类正在使用的黄土窑洞通常较废弃窑洞更加稳定,为揭示这一现象的机理,提出黄土窑洞"人文层"的概念,并借助室内土工试验和SEM系统测试在用窑洞洞壁一定厚度范围内土体宏观物理力学性质及微观特征,以期揭示黄土窑洞"人文层"厚度及基本特征。试验结果表明:探洞揭露范围内洞壁黄土含水率介于3.32%~7.24%;天然密度介于1.33~1.55 g/cm^3;干密度介于1.24~1.48 g/cm^3;100 kPa压力下剪切强度介于78.00~157.61 kPa。分析可得四点结论:(1)黄土窑洞"人文层"客观存在,在其厚度内,土体含水率、天然密度和干密度变幅很小;(2)"人文层"厚度可以通过窑洞洞壁土体表观特征、含水率、天然密度、干密度和剪切强度变化曲线拐点综合确定。试验黄土窑洞"人文层"厚度51~61 cm;(3)"人文层"黄土具有干燥、致密和高强度的宏观特征,有利于窑洞整体稳定;(4)微观上"人文层"黄土土粒多以团块形式存在,接触方式以镶嵌接触为主,空隙面积极小、数量极少且多为点线状。

关键词： “人文层” 黄土窑洞窑洞壁黄土特征塌窑微观结构

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单跨与多跨黄土窑洞点稳定系数对比研究

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2023年第5期 121-124页

作者：陈晓鹏西安源丰诚工程咨询有限公司陕西西安710000

基于M-C强度准则,对点稳定系数计算公式进行推导。利用Geostudio软件分别建立上覆有古土壤与无古土壤的单跨窑洞和多跨窑洞模型,并在拱顶、拱肩、窑腿和地面等关键部位布置测线。通过在Sigma模块中计算各模型大小主应力分布情况,获得各... 详细信息

基于M-C强度准则,对点稳定系数计算公式进行推导。利用Geostudio软件分别建立上覆有古土壤与无古土壤的单跨窑洞和多跨窑洞模型,并在拱顶、拱肩、窑腿和地面等关键部位布置测线。通过在Sigma模块中计算各模型大小主应力分布情况,获得各测线点稳定系数变化曲线。对比不同覆土条件和不同形式窑洞的点稳定系数变化曲线,得到如下结论:(1)天然状况下,单跨窑和多跨窑各关键部位点稳定系数均大于1.82,具有较大安全储备;(2)点稳定系数在上覆古土壤层附近显著提高,且上覆古土壤仅对拱顶有局部加固作用;(3)相较单跨窑,多跨窑点稳定系数在主窑窑腿部位相对较低,更易在地震荷载下发生剪切破坏。

关键词：黄土窑洞点稳定系数 Geostudio 窑洞稳定性

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黄土窑洞灾害形成机理数值模拟研究

黄土窑洞灾害形成机理数值模拟研究

作者：孟龙长安大学

学位级别：硕士

黄土窑洞是我国黄土高原极具特色的一种民居类型,是高原地质、地貌、气候、历史、文化等特定条件下的产物,黄土窑洞是目前世界上建筑面积最大的地下工程群体。但是黄土窑洞灾害众多,塌毁频繁,严重威胁到居民的日常生产生活,制约了当地... 详细信息

黄土窑洞是我国黄土高原极具特色的一种民居类型,是高原地质、地貌、气候、历史、文化等特定条件下的产物,黄土窑洞是目前世界上建筑面积最大的地下工程群体。但是黄土窑洞灾害众多,塌毁频繁,严重威胁到居民的日常生产生活,制约了当地的经济发展。因此开展黄土窑洞灾害形成机理研究,既有一定的理论意义,也有巨大的社会经济效益。本文采用实地调查与数值模拟等技术手段,对黄土窑洞灾害类型、影响因素及黄土节理分布特征等做了深入研究,提出了窑洞灾害防治措施,具体内容如下：(1)在对研究区黄土分布和地层结构论述的基础上,重点研究了黄土的节理发育特征和黄土的物理力学性质,为窑洞变形破坏机理分析奠定了基础。(2)结合前人资料概述了我国黄土窑洞的分布状况、历史状况、发展状况、挖掘状况、种类及构造状况。通过实地调查,查明了黄土窑洞病害类型并分析了窑洞病害的形成原因。(3)运用数值模拟技术,分析了在不同的节理空间组合条件和不同黄土地层条件下,黄土窑洞位移、应力、应变特征,总结了黄土窑洞变形破坏的力学机制。(4)提出了多种黄土窑洞灾害防治措施与窑洞建造改良措施,为黄土窑洞灾害防治提供了重要依据。

关键词：黄土窑洞窑洞灾害节理分布特征数值模拟窑洞灾害防治

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黄土窑洞构造防水技术的工程试验研究

灾害学 1997年第2期12卷 77-81页

作者：杨志威西北建筑工程学院西安710061

介绍了利用土壤水动力学中止水势在层状土中的阻水原理，以防止黄土窑洞在50a一遇的降雨过程中，产生渗漏雨导致坍窑成灾的工程试验。讨论了双层或三层结构在3a的实验观测中防水减渗过程方面的有效性和适用性。

关键词：窑洞渗漏土壤含水量黄土窑洞防水工程试验

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黄土窑洞病害调查及分析

地下空间与工程学报 2007年第6期3卷 996-999页

作者：刘小军王铁行韩永强赵彦峰西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安工业大学建筑工程系西安710032

黄土窑洞是目前世界上建筑面积最大的地下工程群体,研究黄土窑洞病害问题不仅具有工程背景,也有重要的人文和生态意义。基于大量的现场调查研究,归纳出了黄土窑洞病害类型,并分析了影响黄土窑洞病害的因素。

关键词：黄土窑洞灾害黄土节理

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黄土窑洞围岩分级与选址适宜性研究

黄土窑洞围岩分级与选址适宜性研究

作者：李康长安大学

学位级别：硕士

黄土窑洞建筑是黄土高原上历史悠久的民用建筑,曾经被社会学家誉为“住宿文明的源头”,有着非常强烈的地域特色,黄土窑洞能够充分的节约土地,造价低廉,对于陕北地区缓和土地资源紧缺,提高土地利用率,促进区域经济发展具有重要的经济和... 详细信息

黄土窑洞建筑是黄土高原上历史悠久的民用建筑,曾经被社会学家誉为“住宿文明的源头”,有着非常强烈的地域特色,黄土窑洞能够充分的节约土地,造价低廉,对于陕北地区缓和土地资源紧缺,提高土地利用率,促进区域经济发展具有重要的经济和社会意义。然而由于缺乏黄土窑洞选址、建造和支护等统一的技术规范,导致黄土窑洞本身的病害较多,安全性不易保证。本文以靠崖式黄土窑洞为主要研究对象,在已有研究成果的分析和对陕北地区黄土窑洞建筑的实地调查基础上,归纳总结了黄土窑洞建筑的基本特征,分析了黄土窑洞建筑的变形破坏特征和影响因素,认为黄土窑洞的安全与稳定与其内在因素——黄土窑洞围岩条件和外在因素——黄土窑洞所在边坡的基本特征和地质灾害危险性直接相关。选取陕北地区黄土窑洞的土质参数和结构尺寸,利用迈达斯(MIDAS/GTS)软件建立有限元模型,研究了黄土窑洞围岩应力分布和变形特征,进而分析了黄土地层、含水量、节理等因素对黄土窑洞围岩稳定性的影响,采用综合赋分的方法对黄土窑洞围岩进行了分级。在黄土窑洞围岩分级的基础上,对不同坡高、坡角条件下黄土窑洞主要部位应力位移特征进行了模拟分析,选取黄土窑洞围岩等级、黄土窑洞所在边坡的几何特征及地质灾害危险性等安全因素与日照、水资源、交通、贸易、植被覆盖等宜居类因素进行综合赋分,建立了黄土窑洞选址适宜性评价方法。通过对陕北地区黄土窑洞防护措施及其存在的问题的系统调研,提出了针对不同黄土窑洞围岩等级的加固措施,同时,黄土窑洞防护措施应注意全面性、系统性和专业性,各防护措施应相互配合使用。

关键词：黄土窑洞围岩分级选址评价防护措施

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基于盲数理论的黄土窑洞稳定性定量评价

地下空间与工程学报 2017年第S2期13卷 822-827页

作者：王念秦张帅西安科技大学地质与环境学院西安710054

窑洞黄土物理力学性质的各向异性和试验误差等不确定因素使窑洞稳定性评价成为灰箱问题,故有必要提出一种可以体现随机性和模糊性的窑洞稳定性定量评价方法。以西安市临潼区一孔在役黄土窑洞为研究对象,通过直剪试验测定在役窑洞黄土抗... 详细信息

窑洞黄土物理力学性质的各向异性和试验误差等不确定因素使窑洞稳定性评价成为灰箱问题,故有必要提出一种可以体现随机性和模糊性的窑洞稳定性定量评价方法。以西安市临潼区一孔在役黄土窑洞为研究对象,通过直剪试验测定在役窑洞黄土抗剪强度指标,基于强度折减法和响应面法求解窑洞极限状态方程,根据盲数理论计算窑洞富裕稳定系数的盲数解。同时引入窑洞富裕安全系数及稳定可靠度两个指标对窑洞稳定性进行定量评价。结果表明:(1)在役窑洞富裕稳定系数落在[1.00,1.10]的概率最高,可信度为18%;(2)当窑洞富裕安全系数分别取0.50、0.55、0.60、0.65和0.70时,相应的稳定可靠度分别为100%、100%、99%、98.5%和98%;(3)在役窑洞稳定性定量评价结果与实际情况相符,窑洞处于相对稳定状态。建议在整平洞壁后继续使用,无需进行整体加固。

关键词：黄土窑洞稳定性评价盲数响应面强度折减法

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黄土窑洞的病害调查及冻融作用试验研究

黄土窑洞的病害调查及冻融作用试验研究

作者：刘小军西安建筑科技大学

学位级别：硕士

窑洞是中国黄土地区极具特色的一种民居形式,历经几千年而生生不息,至今仍然有大量的使用者。但是黄土窑洞自身缺陷较多,灾害形式多样,窑毁灾害频发,严重影响了居民的生命和财产安全,阻碍了它的正常使用和未来发展的可能。为了保护和发... 详细信息

窑洞是中国黄土地区极具特色的一种民居形式,历经几千年而生生不息,至今仍然有大量的使用者。但是黄土窑洞自身缺陷较多,灾害形式多样,窑毁灾害频发,严重影响了居民的生命和财产安全,阻碍了它的正常使用和未来发展的可能。为了保护和发展黄土窑洞这种极具特色的传统民居,更主要的是为了保护现有使用者的安全,本文对黄土窑洞的病害问题作了研究工作。对窑洞的历史发展和相关资料做了集中总结,概述了黄土地区窑洞的历史、现状并对其未来的发展提出建议;通过实地调研,详细考察了黄土窑洞的各类病害情况,给出了大致分类及病害形成原因的初步分析;对与主要试验关系密切的增湿方法进行了试验对比,尤其关注了增湿的均匀性,对增湿后扩散均匀所需时间给出了参考数据;探讨了各种含水量测试方法之间的大致关系,通过试验确认微波炉法测定含水量是可行的,并且是快速和有效的;通过大量试验,探讨在封闭系统中冻融作用对黄土强度的影响规律,分别进行了不同含水量和不同干密度的土样在不同冻结温度和不同冻融次数下的冻融强度试验。冻融作用对土样总的影响趋势是使土样粘聚力降低,内摩擦角增大;对粘聚力的影响大于对内摩擦角的影响;随饱和度或是含水量的降低,冻融作用对黄土强度参数的影响程度逐渐减弱。冻融作用的显著与否与饱和度或是含水量有最直接的关系;冻结温度的降低会加剧土样受冻融作用的影响程度;第一次冻融循环令强度参数的改变幅度最大;干密度大的土样其c值的变化受冻融作用的影响较为明显,不同干密度的土样其φ值的差异随冻融次数的增多逐渐减小。

关键词：黄土窑洞增湿冻融作用粘聚力内摩擦角

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横向地震对黄土窑洞稳定性的影响

地震工程与工程振动 2015年第6期35卷 56-63页

作者：郭平功童丽萍郑州大学土木工程学院河南郑州450001 河南城建学院土木工程学院河南平顶山467003

在黄土高原上,数千万人居住在窑洞中,且很多地区处于地震带上,进行黄土窑洞的地震反应分析有助于探讨如何提高其稳定性。基于对河南陕县黄土窑洞的调研和测绘,并提出"抗震稳定性系数",分析了多遇地震、罕遇地震情况下,窑洞的塑性区、最... 详细信息

在黄土高原上,数千万人居住在窑洞中,且很多地区处于地震带上,进行黄土窑洞的地震反应分析有助于探讨如何提高其稳定性。基于对河南陕县黄土窑洞的调研和测绘,并提出"抗震稳定性系数",分析了多遇地震、罕遇地震情况下,窑洞的塑性区、最大剪应变随折减因子增大的发展变化情况,探讨了黄土窑洞的稳定性变化趋势。结果表明,不管是多遇地震还是罕遇地震,材料、几何参数均为平均值且折减因子为1的河南陕县的黄土窑洞,均不会出现塑性区,具有较高的抗震稳定性;在增大折减因子时,窑腿最先出现塑性区且塑性应变最大,是决定窑洞稳定性的关键部位。

关键词：抗震稳定性黄土窑洞塑性区窑腿多遇地震罕遇地震