高陡岩质边坡覆绿植物生态需水量计算

目前高陡岩质边坡生态恢复方法中,地境再造法主要通过在边坡上重建植物地下生境和植物群落以实现长久覆绿,而边坡内部水量能否满足覆绿植物的需要,则是该技术是否适用的关键。在安庆集贤关选取某高陡岩质边坡作为试验场,应用地境再造法对试验场进行覆绿试种,选用改进的彭曼公式法计算植物实际需水定额,通过概化试验场种植区裂隙岩体单元,计算了试验场种植区裂隙岩体单元中植物生态需水量,并结合后期试验场种植区边坡植物生长状况的野外调查结果,分析试验场种植区植物的生态需水情况以及该技术的适用性。结果表明:试验场种植区裂隙岩体单元中植物每年蒸散消耗的生态需水量为18.75～25.00 kg;后期试验场边坡植物的野外调查显示,灌木较乔木成活率高、长势好,乔木成活率高低与乔木的耐旱性强弱有一定的相关性;地境再造技术可适用于安庆试验场高陡岩质边坡,种植区边坡能供给绝大多数植物充足的水量以蒸腾耗散,但可能无法满足耗水量较大的乔木生长需水的要求。     

岩体裂隙的生态学意义研究:以河南省宜阳县锦屏山采石场为例

在高陡岩质边坡覆绿工程中,岩体裂隙有着非常重要的生态学意义。岩体裂隙可以截留和储存土壤、水分以及营养物质并保持稳定,同时导通水分和空气,构建出完整的适宜植物生长的地境。这对边坡的生态恢复具有较强的现实意义。文章在整合锦屏山高陡岩质边坡进行岩体裂隙调查结果的基础上,依据生态地质学理论,通过对岩体裂隙空间、裂隙的优势方向、裂隙的连通性以及裂隙内的温湿度条件等当地岩体裂隙特点进行分析,得出如下结论:良好的裂隙条件可以满足植物生长所需的地境条件要求,为人工构建地境提供了有利的条件和理论依据。通过对岩体裂隙的有效利用,能够使复绿工作种植的植物长期稳定的生长,从而帮助生态环境向可自我调节的方向发展。     

高陡岩质边坡植被修复的立地条件研究——以洛阳市宜阳锦屏山为例

以洛阳市宜阳锦屏山采石场高陡岩质边坡为例,通过对锦屏山高陡岩质边坡岩壁裂隙发育情况、裂隙的温湿度和裂隙内土壤肥力等植物立地条件的调查与分析,认为岩壁发育的裂隙可为植物提供充足的水分和根系发育空间,裂隙内留存的土壤肥力高可为植物生长提供养分,裂隙内的温湿度条件适宜植物的正常生长,因此若能对这些岩壁条件合理利用,并加以适当的人工改造,可实现高陡岩质边坡的快速覆绿,对废弃采石场陡壁小生境生态恢复重建具有重要的意义。     

顺层陡倾岩质边坡变形机理探究

顺层岩质边坡是指坡向与岩层倾向一致的边坡,自然界中广泛分布。在顺层陡倾岩质边坡中往往存在滑移-弯曲变形和倾倒变形两种变形破坏模式,它们的典型变形特征与变形演化过程截然不同。总结了顺层陡倾岩质边坡滑移-弯曲变形和倾倒变形的典型特征,开展了不同边坡坡角、岩层倾角组合下边坡的底摩擦模型试验,揭示了顺层陡倾岩质边坡的变形机理和影响因素。结果表明:(1)工程实例统计分析显示,倾倒变形往往发生于岩层倾角为70°～90°、边坡坡角为40°～60°、且边坡坡高大于300 m的顺层陡倾岩质边坡中,而滑移-弯曲变形往往发生于岩层倾角为50°～70°、边坡坡角为15°～60°、且边坡坡高在300 m左右的顺层陡倾岩质边坡中;(2)顺层陡倾岩质边坡倾倒变形的典型变形特征表现为中上部岩体呈现滑移-倾倒变形,中下部岩体呈现弯曲-倾倒变形,整个变形演化过程可以概括为卸荷回弹、滑移-倾倒和蠕变-滑移3个阶段;(3)数值模拟结果显示,岩层陡倾角是顺层陡倾岩质边坡发生滑移-弯曲-倾倒变形的必要条件,当边坡坡角大于60°且岩层倾角与边坡坡角之差小于15°时,顺层陡倾岩质边坡往往发生滑移-弯曲变形,而当边坡坡角大于60°且岩层倾角与边坡坡角之差大于15°时,则其发生滑移-弯曲-倾倒变形。     

基于无人机贴近摄影测量的露天采石场高陡岩质边坡岩体结构面信息自动识别

岩体结构面的识别与解译在露天采石场岩质边坡稳定性分析中具有重要意义,对于高陡岩质边坡而言,传统的勘察手段效率低且危险性高,无人机倾斜摄影测量生成的高陡岩质边坡三维实景建模精度低且自动解译困难。提出了一种基于无人机贴近摄影测量的高陡岩质边坡岩体结构面信息的精细化调查方案,并在武汉市东湖高新技术开发区长岭山露天采石场崩塌地质灾害调查中完成了实例应用,该方法使用大疆M300 RTK无人机搭载DJI P1相机完成倾斜摄影测量与贴近摄影测量工作,建立高精度的露天采石场高陡岩质边坡的实景三维模型和高密度三维点云,通过区域生长算法自动解译其岩体结构信息。结果表明：采用本文方法进行岩体结构面调查所提取到的信息准确度高、可视化效果好,且计算效率高,可为类似边坡实际地质灾害调查与防治提供依据。     

灰岩边坡挂网喷播技术适宜坡度条件研究

挂网喷播技术在中国边坡覆绿工程中有广泛应用,坡度是决定该技术成败的关键因素之一,但在众多相关研究中却没有得到足够的重视。该文以河南省宜阳锦屏山公园和焦作缝山针公园为研究对象,从坡度对挂网基质、水肥条件、植被物种多样性等方面研究坡度对挂网喷播技术的影响。研究表明:挂网喷播技术适用在45°以下的岩质边坡覆绿工程中;坡度>50°时,该技术覆绿效果显著下降;坡度>70°时,该技术覆绿效果不佳。     

岩质边坡生态袋覆绿技术适用条件研究

在边坡覆绿技术中,生态袋覆绿技术是目前国内应用较普遍的一种,多年来该技术既有成功的案例,也有失败的教训,但无论成败都少见理论总结与原因探究。文章以河南焦作北部矿山边坡为研究对象,通过野外调查和室内实验的方式,对该项技术中生态袋的力学参数、填充基质、边坡坡度以及植物选择这4个方面进行探讨。认为该技术主要适用于以下条件:边坡坡度≤63°的范围内,边坡治理效果较好;降雨入渗系数0.36的生态袋较易满足施工需要;狗尾巴草(Setaria viridis(L.)Beauv.)、狗牙根(Cynodon dactylon(L.)Pers.)、高羊茅(Festuca elata Keng ex E. Alexeev)可作为该种技术在北方地区施工的备选物种。     

水对节理裂隙岩质边坡的影响初议

水是影响节理裂隙岩质边坡稳定性的重要因素之一。本文概述了在这方面的研究历史、研究成果;浅析了水对节理裂隙岩质边坡稳定性的影响机理;提出了目前需要解决的问题。     

边坡岩体清除的静态控制爆破断裂设计方法研究

针对传统的静态控制爆破破岩模型的不足,将静态控制爆破技术与断裂力学有效结合,提出了边坡岩体清除的静态爆破物理模型和断裂力学模型,给出了边坡斜孔裂纹尖端应力强度因子的计算公式,并解译了边坡岩体清除的静态爆破断裂力学机制;基于Charles应力腐蚀原理的亚临界裂纹扩展的三阶段基本理论,探讨了钻孔裂纹的起裂、扩展、贯通机制,并得到了静态爆破孔亚临界裂纹扩展速度与岩石裂纹尖端应力强度因子的关系式,推导出亚临界裂纹扩展的三阶段裂纹长度,最终给出了静态控制爆破的断裂设计方法;将该方法应用于万州太白岩Bw67号高陡岩质边坡清除工程,并结合现场静态爆破压力试验和断裂设计思想优化了爆破设计参数,现场施工结果表明边坡岩体清除面较完整,未对下方的建(构)筑物造成损害。     

基于颗粒流模型的深裂隙危岩体在不同工况下破坏模式研究

以深裂隙危岩体为研究对象,通过PFC颗粒流数值模拟方法,分别对其在自重应力作用、不同上覆荷载作用以及冻融作用影响下的破坏模式展开对比分析。研究结果表明,自重应力下的深裂隙危岩体颗粒流模型发生了轻微偏转,说明在自重应力作用下便处于潜在倾倒式破坏的欠稳定状态;而在上覆荷载作用后,岩体的倾倒式破坏特征进一步加剧直至发生剪切破坏;在冻融作用下岩体则会因裂隙水深度的不同而发生不同程度的劈裂破坏及崩解式破坏,且该工况对危岩体的破坏程度远大于其他工况。针对以上研究,对不同情况下的深裂隙危岩体治理方案提出了建议,并分析了治理方案对应各类工况的治理效果。     

岩质高陡边坡稳定性评价的定性与定量分析

以珠海市美丽湾后山边坡为例,分别采用赤平极射投影法与极限平衡法从定性与定量的角度对岩质高陡边坡进行稳定性分析,再综合两种分析结果得出评价结论,是以提高了边坡稳定性评价的时效性和准确性.     

组合型生态浮床对上覆水和沉积物之间氮磷的影响

在天鹅湖水体中构建以水生植物和陆生喜水植物为实验植物,浮法控制器、水循环增氧系统和造浪-输送系统为辅助设备的组合型生态浮床.组合型生态浮床运行期间改变了水体的理化环境,影响了上覆水-沉积物中氮磷形态的迁移转化,跟踪监测在组合型生态浮床影响下上覆水和沉积物TN、NH4+-N和TP含量的浓度变化规律,探讨了在组合型生态浮床作用下,DO、Eh、pH对上覆水和沉积物中营养盐的影响,以及上覆水和沉积物中氮磷之间以及和各环境因子之间的相互关系.结果表明,实验期间上覆水中TN、NH4+-N和TP的去除率分别达到61.92%、63.09%和80.0%.沉积物中TN和NH4+-N的去除率分别达到23.79%和37.04%,沉积物中TP含量上升了43.71%.组合型生态浮床对上覆水环境因子如DO、Eh、pH等产生不同程度的影响,处理区上覆水中DO和Eh均高于对照区,DO由原来的8.7～8.9 mg·L-1上升到9.3～10.4 mg·L-1,Eh由原来的163～178 mV上升到191～198 mV,通过提高上覆水中DO和Eh有效抑制沉积物磷的释放并促进沉积物对上覆水中磷的吸附.pH的波动性较小,维持在7.51～8.32之间,并未促进沉积物磷释放.上覆水中TN、TP和NH4+-N以及与沉积物中的TN、NH4+-N之间呈极显著正相关,与沉积物中的TP极显著负相关;pH与上覆水和沉积物中的TN、TP和NH4+-N都无相关性;上覆水中的DO与Eh显著正相关,与沉积物中的TP显著负相关.     

基于数值流形法的反倾层状岩质边坡倾倒破坏模拟

倾倒变形破坏是岩质边坡的一种典型破坏失稳形式,为研究重力作用下反倾层状岩质边坡在不同岩层倾角下的破坏特征,使用石根华博士提出的二维数值流形法(NMM),以青藏高原金沙江流域的西藏昌都地区芒康县索多西乡贡扎倾倒滑坡为研究案例,依据实地考察数据建立数值计算模型,模拟反倾岩质边坡的倾倒破坏过程。研究表明:岩层倾角小于45°时,反倾斜坡的变形破坏是从边坡中部倾倒区域开始的,倾倒区的破坏使得上部的稳定区岩石逐级发生破坏成为倾倒区的主体,从而提供了巨大的下滑力推动下部岩体发生滑移,使得整个斜坡发生倾倒破坏;当岩层倾角大于45°时,边坡的变形是由边坡下部逐渐向上部坡顶发展,且边坡上部也会出现明显的弯曲变形,呈“点头哈腰”式变形破坏。     

基于FLAC3D的某桥头边坡稳定性数值模拟分析

某桥头边坡属顺层岩质坡,在桥墩加载及下游水库蓄水的影响下,边坡初始应力状态将发生改变,极有可能导致边坡失稳。通过对库岸边坡破坏模式的分析,建立了该边坡地质概化模型,确定了岩体及控制性结构面的物理力学参数,并基于FLAC 3D软件对该边坡在不同工况条件下的稳定性状态进行了数值模拟分析。结果表明:目前条件下边坡整体趋于稳定,但桥墩加载会导致边坡稳定性一定程度的降低,水库蓄水会导致边坡稳定性显著降低。最后为进一步探讨边坡加固方案提出了具体的防治措施与建议。     

苏州浒墅关阳山碎裂基岩滑坡的破坏机理研究

苏州浒墅关阳山西侧边坡因开挖历史较长,形成了整体高差约260m的高陡边坡,严重威胁着坡下开发区居民及用地安全,尤其以其顶部的碎裂基岩滑坡危险性最大。本文从构造历史、岩性、外界营力等多个角度对该基岩滑坡的形成条件、稳定性影响因素、演变历史和破坏机理等进行了全面研究,认为该基岩滑坡的破坏模式为圆弧形滑动,其破坏机理主要受控于滑体前缘良好的临空面、作为软弱夹层的石英斑岩岩脉、因推覆构造而呈碎裂状的岩体结构等,并有针对性地提出了削坡加格构支挡的防治方案,从而有效地控制了该滑坡灾害的进一步发展。     

基于钻孔内地下水流速和流向的岩溶裂隙介质渗透性研究

岩溶裂隙介质的非均质性和各向异性是研究岩溶裂隙介质渗透性需要考虑的主要问题之一。以三峡秭归岩溶地区一个水文地质钻孔为例,通过对该钻孔内地下水流速和流向的测量,并结合钻孔岩心编录、超声波测井和钻孔成像所得到的岩体裂隙特征,分析了该岩溶地区岩溶裂隙介质在垂向上的非均质性和水平方向上的各向异性,得到该钻孔内岩体渗透性在垂向上的分布特征以及地下水在水平方向上的主要渗透方向。结果表明:覃家庙组地层的岩溶和裂隙发育程度较石龙洞组地层高,其中66～71m、112～116m和129.7～131.0m段岩体的渗透性好,是主要的出水段,55.5～57.0m和133.1～137.5m段岩体的渗透性差,其他段岩体的渗透性一般,反映了岩溶裂隙介质的垂向非均质性;岩溶裂隙介质岩体渗透性在水平方向具有各向异性,该钻孔内地下水的主要渗流方向为52°左右。     

基于PFC对含断续节理岩质边坡静力荷载下破坏形式的研究

在含断续节理岩质边坡的破坏中,阶梯状破坏尤其显著,是一种常见的失稳破坏形式。借助二维颗粒流软件(PFC2D5.0)进行简单地质结构模型下的边坡数值模拟,通过采用PFC软件中的人工合成岩体技术,研究了7种不同组合形式下含断续节理岩质边坡的破坏形式及其内部微观接触力场的演变规律。首先对PFC软件中采用的微观力学性质参数进行了验证模拟,通过对完整岩块进行双轴压缩试验和巴西劈裂试验的模拟,得出其应力-应变曲线和强度包络线,从而计算出完整岩块的内聚力、内摩擦角等宏观力学参数;然后通过对含裂隙的颗粒集合体进行直剪试验的模拟,得出其剪应力-剪切位移曲线以及峰值强度和残余强度与正应力的关系曲线,从而计算出裂隙的内聚力和内摩擦角;最后对含上述微观力学性质参数的边坡进行静力荷载下破坏形式的模拟,得出裂隙萌生前应力集中、裂隙萌生后应力释放,以及可将潜在滑动面上方的坡体位移分成4个区,即坡脚处最大位移区、坡肩处较大位移区、坡体内部较小位移区、坡体后缘最小位移区,并验证了萌生的裂隙一般会近垂直于岩桥向坡体表面扩展,切割潜在滑动面以上坡体。     

三板溪水库南孟溪堆积体演化机制与稳定性评价

水库运行过程中库水位频繁变化是导致库岸边坡变形失稳的重要因素之一。以我国西南地区三板溪水库南孟溪堆积体岸坡工程为研究对象，在前期现场调查、地质勘察和室内试验的基础上，分析了南孟溪堆积体成因机制及形貌演化过程，并结合岸坡渗流场分析，通过极限平衡分析方法对该堆积体在不同工况条件下的稳定性进行了评价。结果表明：南孟溪堆积体是斜坡表层岩体在两组陡倾节理、顺坡向缓倾层面和顺坡向断裂的不利组合作用下产生崩塌破坏的结果，其形成过程大致可分为6个阶段；正常运用条件下，库水位下降过程中，该堆积体边坡稳定性系数呈先降后升的趋势，且在库水位约为464.9 m时边坡稳定性系数达到最小值，而在水库蓄水期，边坡稳定性系数呈先保持基本稳定后逐步下降的规律；非正常运用条件下，在库水位降低20%～30%时边坡稳定性系数达到最小值；堆积体边坡在部分工况下不满足规范要求的边坡最小安全系数标准，设置重要构筑物时需要采取加固措施。     

热-水-力耦合条件下花岗岩裂隙开度的变化

地质选址考察和地基分析对地下空间工程建设十分重要。以浙江舟山地区花岗岩为样本,在地质勘测的基础上对热-水-力耦合条件下岩体裂隙的开度进行了数值模拟分析与计算。结果表明：在热-水耦合条件下,花岗岩裂隙的开度随着时间的增加先迅速增大,然后趋于稳定,距裂隙入口20 mm处热应变增大明显,但热应变范围在10^-5量级;在热-水-力耦合条件下,5 MPa围压下岩体裂隙变形程度较3 MPa围压下更大,裂隙的开度受耦合作用影响显著,裂隙的开度随着围压的增大而不断减小,导致花岗岩裂隙内部渗流能力降低。该研究结果可为花岗岩岩体裂隙稳定性研究提供参考。     

落石落距的影响因素敏感性分析

随着人类工程活动进程的日益频繁,在边坡尤其是高陡岩质边坡工程中,落石灾害研究已经成为重要的研究方向之一,落石在斜坡上的运动受到诸多复杂因素的影响。采用正交试验法对影响落石落距的因素坡角、回弹系数和速度进行敏感性主次分析;并运用单变量试验方法,基于Rockfall数值模拟软件对落石落距的影响因素变化规律进行分析,其结果与正交试验表进行对照验证;最后以某崩塌区落石实例验算,参考试验数据分析结果提出建议,为人工边坡防治和拦挡工程的合理布设及优化设计提供依据。