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饱和压实黄土的Duncan-Chang损伤本构模型研究

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水文地质工程地质 2025年

作者：杨皓铭黄强兵解庆禹崔磊康孝森王作辰长安大学地质工程系西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室长庆工程设计有限公司西安中交公路岩土工程有限责任公司

黄土地区高铁路基瞬时沉降与饱和压实黄土的力学特性密切相关，饱和压实黄土的本构关系是表征其力学特性的重要手段。由于Duncan-Chang本构模型难以准确描述压实黄土破坏后的应变软化特性，为了提高Duncan-Chang本构模型的适应性，引入... 详细信息

黄土地区高铁路基瞬时沉降与饱和压实黄土的力学特性密切相关，饱和压实黄土的本构关系是表征其力学特性的重要手段。由于Duncan-Chang本构模型难以准确描述压实黄土破坏后的应变软化特性，为了提高Duncan-Chang本构模型的适应性，引入统计损伤理论，建立了饱和压实黄土的Duncan-Chang损伤本构模型。选取西延高铁填方区Q3黄土，开展了不同压实度的固结不排水三轴试验，编写vumat子程序进行验证，实现了饱和压实黄土三轴试验及不同压实度、不同填方坡度下路基沉降的有限元数值模拟分析。结果表明：填方区压实黄土受剪破坏时呈应变软化特性，峰值强度与初始变形模量随压实度的增加而增加，但峰值强度增幅随压实度增加递减，而初始变形模量增幅随压实度的增加递增；基于统计损伤的Duncan-Chang本构模型所编写的vumat子程序，对填方压实黄土三轴试验的剪切强度进行了验证，结果基本一致，能够较好地反映填方区压实黄土应变软化的力学特性；通过vumat计算得出，填方路基的沉降量随压实度的增加而减少，随填方坡度的增加而增加。研究结果可为黄土地区填方路基瞬时沉降计算与分析提供参考。

关键词：饱和压实黄土 Duncan-Chang损伤模型高铁路基剪切特性数值模拟

植物源脲酶诱导碳酸钙沉积固化石灰石粉尘试验研究

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材料导报 2025年第2期39卷 67-74页

作者：杜常博陶晗易富黄惠杰程传旺辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 北京京能地质工程有限公司北京102300

露天石灰石矿山的粉尘会导致空气、水和土壤污染,对人体健康和周围生态系统产生不利影响,制约着绿色矿山的建设和生产。为了解决这一问题,本工作基于酶诱导碳酸钙沉淀技术,利用大豆脲酶制备生物抑尘剂。从宏观和微观角度分析了生物抑尘... 详细信息

露天石灰石矿山的粉尘会导致空气、水和土壤污染,对人体健康和周围生态系统产生不利影响,制约着绿色矿山的建设和生产。为了解决这一问题,本工作基于酶诱导碳酸钙沉淀技术,利用大豆脲酶制备生物抑尘剂。从宏观和微观角度分析了生物抑尘剂对石灰石粉尘的固化效果,并揭示其固化机理。结果表明脲酶的活性与尿素浓度和温度密切相关,当胶结液浓度为0.8 mol·L^(-1)时,生物抑尘剂的碳酸钙沉淀比最大,pH值为7.47,呈弱碱性。生物抑尘剂作用下的碳酸钙生成量显著提高,抑尘效率得到大幅提升。生物抑尘剂能够有效提高抗风蚀能力,在最高风速下抑尘效率达49.65%,最低风速下更是达到85.45%。此外,生物抑尘剂能有效减缓腐蚀速率,96 h达到0.020 mm/a,约为水的11.05%。脲酶诱导碳酸钙沉积(Enzyme-induced carbonate precipitation,EICP)的矿化产物主要为方解石型碳酸钙,具有充填、黏附、桥接和整体固化作用,能有效固化石灰石粉尘。研究表明EICP技术的经济性、环保性、可持续性以及对石灰石粉尘的积极影响使其成为一种具有极大潜力的解决方案。

关键词：脲酶诱导碳酸钙沉积生物抑尘剂石灰石粉尘抗风蚀测试固化机理

汾渭地堑中、深层地热资源富集背景与形成机制

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地学前缘 2025年第1期32卷 367-379页

作者：刘德民张昌生陆婉玲韦梅华祁焱雅刘菲赵悦姜淮中国地质大学(武汉)地球科学学院湖北武汉430074 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院湖北武汉430074 山西省地质工程勘察院有限公司山西太原030024

汾渭地堑中、深层地热资源较富集,但其成因机制不明。为了更有效地勘探开发这些资源,首先必须弄清楚其形成的地质背景和热聚敛成因。在前人研究成果的基础上,综合分析了汾渭地堑构造演化与动力学背景,深部热构造特征,源、通、储、盖条件... 详细信息

汾渭地堑中、深层地热资源较富集,但其成因机制不明。为了更有效地勘探开发这些资源,首先必须弄清楚其形成的地质背景和热聚敛成因。在前人研究成果的基础上,综合分析了汾渭地堑构造演化与动力学背景,深部热构造特征,源、通、储、盖条件,并探讨了其热聚敛机制。印度-欧亚板块碰撞的远程效应形成了汾渭地堑新生代伸展拉张作用;软流圈底辟上涌,上地幔热隆起,莫霍面和居里面抬升,中、浅层低速高导体形成,地壳拉张减薄,固态剪切脆-韧性变形是中、深层地热资源形成的基础。新生代强烈的伸展拉张和特殊的构造格局是有利的控热构造,地幔传导热是目标热储最根本的动态热源,埋藏较浅的上地幔内和壳内的低速高导层是良好的导热体和热能汇集中心,是中、深层热储的直接热源和震源层,切割较深并在新生代具有强烈活动的边山断裂和控盆断裂具有良好的导热功能,是良好的导热构造和释热构造;夹有孔隙极为发育的火山岩的厚层状新生代松散沉积物,具有良好的阻热保温效果,是优质的热盖层。发育韧性剪切变形的变质基底不仅是干热岩型地热资源(固热能)的目标层,也是浅层水热型地热资源良好的热源层。源、通、储、盖四位一体的高效热聚敛地热系统促进了优质中、深层地热资源的形成和富集。

关键词：地热资源地热系统控热构造系统形成机制汾渭地堑

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旋转加速度计重力梯度仪数据处理与评估方法

地球物理学报 2025年第1期68卷 81-95页

作者：黄佳喜边少锋韦宏玮纪兵海军工程大学电气工程学院武汉430033 中国地质大学(武汉)地质探测与评估教育部重点实验室武汉430074

本文从FALCON AGG水平旋转加速度计重力梯度仪的测量原理出发,推导了伞状全张量重力梯度仪FTG/eFTG (Full Tensor Gradiometer,FTG;Enhanced Full Tensor Gradiometer,eFTG)的解析测量方程,在此基础上研究了FALCON AGG和FTG/eFTG的噪声评估方法和基于多分量位场转换的降噪方法,梳理了航空重力梯度测量精度与分辨率的综合评定方法.结合国外实测数据分析了航空重力梯度测量数据的噪声统计特征.基于重力场统计特征模型模拟了三种重力梯度仪的原始观测量,并验证了多分量位场转换的降噪效果.实验结果表明,全张量位场转换能有效抑制测量噪声,部分分量的降噪幅度达到50%以上.本文相关结论可为后续开展航空重力梯度测量任务设计、数据处理与模拟仿真提供参考.

关键词：航空重力梯度测量空间分辨率系统噪声数据处理位场转换

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冲击诱发砂漏型岩溶塌陷机理及防灾监测启示

工程地质学报 2025年第1期33卷 269-278页

作者：高旭吴诗晏鄂川李凌尹卓岩中国地质大学(武汉) 江西省交通投资集团有限责任公司抚州管理中心襄阳地质工程勘察院有限责任公司

我国桩基施工诱发覆盖型岩溶塌陷频发，揭示冲击作用下覆盖型岩溶塌陷机理是提出合理防灾监测方案的重要理论依据。本文以武汉市二元结构覆盖层岩溶区由冲孔桩施工诱发的张家湾砂漏型岩溶塌陷为实例，采用物理模型试验和PFC-CFD数值试... 详细信息

我国桩基施工诱发覆盖型岩溶塌陷频发，揭示冲击作用下覆盖型岩溶塌陷机理是提出合理防灾监测方案的重要理论依据。本文以武汉市二元结构覆盖层岩溶区由冲孔桩施工诱发的张家湾砂漏型岩溶塌陷为实例，采用物理模型试验和PFC-CFD数值试验探索砂漏型岩溶塌陷的冲击液化致塌机理，并据此得到了相应的防灾监测启示：1) 在靠近桩位的砂层底部布置孔隙水压力监测装置，随冲孔桩逐步向下施工，冲击激发的超孔隙水压力峰值会逐渐增大，若峰值接近或等于上覆地层有效应力时应开始预警。若继续冲击后孔隙水压力并不能恢复至原始孔隙水压力，而出现明显降低现象，则说明靠近此桩位下存在溶洞或岩溶管道且漏砂启动，应停止施工；2) 在靠近桩位的地表布置沉降监测装置，在未漏砂之前，同样可能监测到较小沉降量，且每次冲击停止后沉降量不再增加，此为冲击振密效应引起地表沉降。而当出现地表沉降加速，说明漏砂启动，应停止施工。

关键词：二元结构砂漏型岩溶塌陷超孔隙水压力冲击液化防灾监测启示

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地下水动态变化对岩土工程稳定性的影响研究

中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2025年第1期 153-156页

作者：陈硕何盼磊武汉地质工程勘察院有限公司湖北武汉430051

本文深入探讨了地下水动态变化对岩土工程稳定性的影响。文章首先对地下水的循环和动态特性、动态类型和分类等地下水动态变化的基本理论进行了概述。接着,对岩土工程稳定性的基本概念、失稳机理和分析稳定性的方法等问题进行了深入的... 详细信息

本文深入探讨了地下水动态变化对岩土工程稳定性的影响。文章首先对地下水的循环和动态特性、动态类型和分类等地下水动态变化的基本理论进行了概述。接着,对岩土工程稳定性的基本概念、失稳机理和分析稳定性的方法等问题进行了深入的分析。随后,重点介绍了地下水动态变化对岩土力学性质的影响,包括水的物理作用、化学作用、力学参数的变化等,在此基础上,对地下水动态变化对边坡稳定性、地基承载力、地下工程等方面的具体影响作了进一步的探讨。文章最后提出了地下水动态变化影响的岩土工程稳定性评价与防治措施,包括稳定性评价方法、监测预警系统的建立、防治措施的制定等。本研究为相关领域的工程设计和施工提供理论基础和实践参考,对确保岩土工程安全稳定具有重要的指导意义。

关键词：地下水动态变化岩土工程稳定性力学性质稳定性评估防控措施

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乌长高速卫城滑坡发育特征与成因机制探讨

水利水电技术(中英文) 2025年

作者：李晓杰黄强兵康孝森余岱金于超长安大学地质工程与测绘学院长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室中铁建大桥工程局集团第四工程有限公司

【目的】乌长高速（乌当-长顺）卫城滑坡为堆载和降雨诱发的大型堆积体滑坡，滑坡对猫跳河下游水利水电工程安全运营构成威胁，亟需揭示堆载-降雨耦合作用下该滑坡的发育特征及成因机制。【方法】采用地质调查、现场监测、钻探及数值模... 详细信息

【目的】乌长高速（乌当-长顺）卫城滑坡为堆载和降雨诱发的大型堆积体滑坡，滑坡对猫跳河下游水利水电工程安全运营构成威胁，亟需揭示堆载-降雨耦合作用下该滑坡的发育特征及成因机制。【方法】采用地质调查、现场监测、钻探及数值模拟等手段，阐明了滑坡的物质成分及发育特征，分析了天然状态、堆载、堆载+降雨作用下滑坡的位移场、剪切带、滑带有效应力状态及稳定性，归纳了滑坡的主要致灾因子及其成因机制。【结果】结果表明：该滑坡在天然状态与堆载作用下分别处于稳定与基本稳定状态，堆载+降雨作用下处于欠稳定状态，且出现整体变形迹象；在堆载和降雨叠加作用下，位移场逐步增大，剪切带特征逐渐显著，滑带有效应力呈先增加后减小的变化趋势，稳定性不断降低。【结论】堆载-降雨耦合作用下该滑坡的破坏模式为后推移-前牵引式，地形地貌及地层岩性为滑坡发育的地质条件，后缘堆载为滑坡的孕育条件，强降雨为滑坡的主要诱发因素。研究成果可为乌长高速卫城滑坡防治设计提供指导，也为降雨-堆载诱发型堆积体滑坡科学防治提供借鉴。

关键词：乌长高速堆积体滑坡堆载降雨数值模拟成因机制剪切带稳定性

基于改进信息量模型的地质灾害易发性评价——以西藏察隅县G219国道沿线为例

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地质通报 2025年第1期44卷 185-200页

作者：曹苏傲郭振陈佳乐河南省地质研究院河南郑州450001 河南省城市地质工程技术研究中心河南郑州450001 中国地质大学(武汉) 湖北武汉430074

【研究目的】公路建设引起道路沿线地质灾害频发。道路沿线地质灾害易发性评价是地质灾害应急救援中的关键问题,其评价结果可为灾害防范和应急决策提供科学依据,有助于减少灾害带来的潜在损失。【研究方法】察隅县G219国道沿线共发育地... 详细信息

【研究目的】公路建设引起道路沿线地质灾害频发。道路沿线地质灾害易发性评价是地质灾害应急救援中的关键问题,其评价结果可为灾害防范和应急决策提供科学依据,有助于减少灾害带来的潜在损失。【研究方法】察隅县G219国道沿线共发育地质灾害85处(其中滑坡9处、崩塌31处、泥石流45处)。根据地质灾害的发育特征,选取水系线密度、道路线密度、地震峰值加速度、地震反应谱特征、岩组、地貌、DEM、平面曲率、剖面曲率、坡向和坡度11个影响因素作为评价因子,将地质灾害点核密度分析与信息量法相结合,改进信息量法模型,并运用GIS技术对研究区域的地质灾害易发性进行评价。【研究结果】研究表明,基于改进的信息量法模型的易发性评价结果与实际灾害分布情况高度吻合。模型评价精度较高,AUC值达到0.836,表明模型对地质灾害易发性的预测能力显著。【结论】改进的信息量法模型在评价地质灾害易发性方面表现出更优的精度,可为察隅县及其附近区域的城镇规划建设和地质灾害风险管理提供可靠的科学依据。

关键词：改进信息量模型地质灾害易发性评价西藏察隅县指标因子 ROC曲线

袋装石墨尾矿承载性能及沿空留巷数值模拟研究

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煤炭科学技术 2025年

作者：徐展杜常博高健易富石凯龙辽宁工程技术大学土木工程学院中建八局第二建设有限公司北京京能地质工程有限公司

为分析袋装石墨尾矿的承载特性及破坏机理，验证袋装石墨尾矿柔性墙应用于沿空留巷的可行性。本文在土工袋半圆边界承载模型的理论基础上，考虑土工袋体积的变化，修正半圆边界模型公式推算；利用PFC2D颗粒流程序，根据直剪试验、拉拔... 详细信息

为分析袋装石墨尾矿的承载特性及破坏机理，验证袋装石墨尾矿柔性墙应用于沿空留巷的可行性。本文在土工袋半圆边界承载模型的理论基础上，考虑土工袋体积的变化，修正半圆边界模型公式推算；利用PFC2D颗粒流程序，根据直剪试验、拉拔试验确定石墨尾矿与土工布接触的细观参数，并开展袋装石墨尾矿的单轴压缩数值试验，获得不同因素下袋装石墨尾矿的应力-应变曲线，将理论计算与数值试验结果对比，验证数值参数选取的合理性，并从颗粒接触和颗粒运动趋势进一步研究土工袋堆叠体的承载机理和破坏形式；根据某煤矿沿空留巷工作面概况，通过PFC2D颗粒流程序建立纵横交错、横向无缝、横纵交错、纵向无缝排列方式下袋装石墨尾矿柔性墙体，以刚性墙体的运动模拟沿空留巷中顶板的下沉，对四种不同堆叠方式的柔性墙体的承载进行分析，验证袋装石墨尾矿柔性墙体用于沿空留巷巷旁支护应用的可行性。结果表明：在承载过程中，约束形成的张力是影响土工袋承载性能的主要因素，土工袋的初步破坏发生在袋与袋的界面接触处，初步破坏后土工袋堆叠整体并未发生失稳现象，受土工袋侧面约束影响，土工袋整体可继续承载至其侧面断裂；初步破坏处的袋子主要受剪切破坏，完全破坏时土工袋内中心位置的颗粒会产生压缩固结现象；修正后的土工袋半圆边界承载模型计算结果与数值计算结果接近；四种不同排列方式中横纵交错排列方式的柔性墙承载能力最大、沉降最小，满足沿空留巷的顶板下沉位移范围以及在土工袋发生初步破坏前均满足充填体的阻力要求。本文提出的建建模方法和结果可为土工袋柔性墙技术应用于沿空留巷的巷旁支护提供一定的参考。

关键词：土工袋 PFC 石墨尾矿数值模拟承载能力沿空留巷