软弱岩土突发地质灾害的动态流变力学机理分析

结合我国近几年软弱岩土突发地质灾害的实际情况,分析探讨了动态流变力学理论方法在地质灾害突发机理、灾害监测预报等方面的研究技术线路与应用前景.测试了软弱岩土在动态载荷作用下的动态流变参数,建立了动态流变力学模型,推导出新的流变方程.为进一步研究突发地质灾害的临界力学条件、流变动力学方程、动力学关键指标等奠定了基础;对揭示动载作用下软弱岩土加速流变导致地质灾害的流变动力学机制、改进和完善灾害监测预报理论、提高预报的科学性和准确性具有十分重要的理论和现实意义.     

高速公路下伏富水多层采空区注浆处理技术研究

采空区的治理是矿区工程建设关键问题之一。以京福高速公路徐州东绕城某多层富水采空区注浆充填法治理工程为依托,研究了注浆法处理多层富水采空区的设计方法、施工技术,重点包括治理范围确定、浆材配合比设计、布孔原则、成孔工艺、注浆工艺及控制技术等,确定了浆液扩散半径、单孔注浆量和终孔标准等注浆参数,为该种特殊条件下的采空区处治提供了科学的设计及施工技术方法、技术参数等。     

动载作用下软弱岩土地质灾害流变动力学研究

动态载荷（地震、海啸狂浪、振动等）是导致地质灾害最主要、最直接的外部动力，软弱岩土由缓慢流变演变为加速流变是灾害突发的外在表现形式。分析了我国近几年软弱岩土突发地质灾害的动力因素，探讨了动态流变力学理论方法在研究地质灾害突发机制、灾害监测预报等方面的研究思路与应用前景。测试了软弱岩土在动态载荷作用下的动态流变参数，建立了动态流变力学模型，推导出了新的流变方程。研究结果为进一步探讨突发地质灾害的临界力学条件、流变动力学方程和动力学关键指标等奠定了基础；对揭示动载作用下软弱岩土加速流变导致地质灾害的流变动力学机制，改进和完善灾害监测预报理论，提高预报的科学性和准确性有一定的意义。     

注浆法治理公路黄土暗穴病害的试验研究

注浆法是公路工程中治理暗穴的一种新方法.针对湿陷性黄土地区公路工程中大量发育的暗穴病害,通过室内浆液材料物理力学性能试验与工程现场模拟注浆效果试验,分析了以水泥为主剂的注浆材料在不同配合比情况下治理公路工程中暗穴的效果.室内外试验结果分析表明:浆液水灰比在2.5∶1～1.5∶1之间较为适宜;在不影响路基路面的正常压力下有效的加固半径是1.0 m～1.5 m;在特殊情况下为了使浆液快速凝结可以加入一定量的水玻璃作为速凝剂;可以采用二次注浆加强治理的效果.     

花岗岩非定常蠕变及其参数确定

深部岩体工程的长期稳定性与围岩的时效变形特性有着紧密的联系,花岗岩在高地应力作用下会呈现出流变特性,采用TAW-2000岩石三轴试验机,对花岗岩试件在三轴压缩条件下进行了蠕变特性试验。通过德鲁克-普拉格屈服函数在西原体一维蠕变方程中引入强度参数C、φ值,推导出三维状态下轴向蠕变方程来描述花岗岩蠕变过程,并分析了变形参数泊松比和强度参数C、φ的变化规律。由三轴试验结果,用非线性最小二乘法求出了不同围压作用不同时刻下的流变参数,并根据参数分布规律得到了流变参数与应力和时间的关系,最后推出非定常三维非线性蠕变方程。研究表明:该模型能很好反映花岗岩流变参数随应力和时间的弱化规律、稳定蠕变和衰减蠕变过程的蠕变特性,为深部岩石工程的长期稳定性问题提供新的研究思路与研究方法。     

修正的Peck公式在长沙地铁隧道施工地表沉降预测中的应用

在目前众多预测地铁隧道开挖引起地表位移的经验方法中,Peck提出的高斯方程是最简便,也是应用最为广泛的方法。由于这一公式的提出是基于有限地区的实测资料,在应用前应先进行基于当地实测资料的验证工作。根据长沙市地铁开挖的实际观测数据,采用回归分析法引入两个修正系数,即地表最大沉降修正系数和沉降槽宽度修正系数,对Peck公式进行了修正,得出了适用于长沙地区的Peck公式。工程实践表明,修正的Peck公式对长沙地区隧道施工地表沉降预测具有工程指导意义。     

基于地层⁃注浆体⁃管片协同作用的海底盾构隧道受力研究∗

为研究海底盾构隧道中浆液与围岩及管片的相互作用特性,以厦门地铁2号线海底盾构段为工程背景,采用数值模拟方法和现场实测方法,分析注浆的浆液凝固过程,重点研究浆液的抗压强度、刚度、收缩、蠕变等特性对隧道力学和变形的影响特征,以及不同地层分布、不同隧道埋深下的管片受力特征,并采用流固耦合研究海水位变化对管片受力的影响。计算研究表明:注浆材料的刚度比E1/E28对管片最终轴力和围岩压力影响小,变化幅度不超过0.885%,对地层变形影响相对较大,可通过添加剂调节凝结时间,尽量让浆液早一些凝固硬化;最终收缩应变增大,隧道内力和外侧压力降低,地层沉降增大,建议采用泌水率低的浆液,且其收缩值需控制在较小的范围内;蠕变参数取值对管片轴力影响较小,变化幅度最大不超过1.35%;收缩参数主要考虑注浆材料后期的凝固收缩,蠕变则主要考虑注浆材料前期的蠕变收缩;地层变化及隧道埋深变化对隧道管片受力影响显著,隧道拱顶若软土较厚,则不易形成有效压力拱,导致围岩压力荷载较大;半日潮对地层变形、管片受力的影响不大,总体发展趋势与静水位条件下相似。最后,监测结果表明,数值模拟与实测的管片水土压力时程变化规律基本一致。     

水泥基矽土注浆材料抗海水侵蚀性能研究∗

为研究水泥基矽土注浆材料抗海水侵蚀性能,根据对工程现场附近海域的海水水化学分析结果配制人工海水溶液,以此对注浆结石体浸泡养护,通过对不同龄期的结石体试件开展抗压强度、L?NMR、XRD、FT?IR 和 SEM 等测试揭示了其在不同侵蚀龄期下的抗侵蚀性能变化规律。研究结果表明：随侵蚀龄期上升,材料抗蚀能力先增大后减小,侵蚀前期由于侵蚀产物“填充效应”和侵蚀离子的“盐激发”效应优化了结石体孔径分布,7 d 时抗蚀系数 K 最大,0.7、1.0 和 1.5 水灰比对应抗蚀系数分别为 1.26、1.23 和 1.18,后逐渐下降;60 d 后 AFt 和 Friedel 盐等侵蚀产物破坏了硬化浆体结构,小孔转变为大孔,导致抗蚀系数 K 小于 1.0,水灰比 1.5 时,180 d 对应 K 值仅为 0.45,在相同的侵蚀条件下,不同的水灰比表现出的抗蚀性有所差异,水灰比越小,抗蚀性越强,因此在滨海区域使用 CIS 进行注浆时,应在保证浆液可注性的同时尽量降低水灰比。     

膨胀土非线性蠕变模型研究

通过对南宁膨胀土的三轴压缩蠕变试验,研究了该膨胀土的非线性蠕变特性。基于流变力学和分数阶微积分理论的蠕变模型,构建了可反映膨胀土非线性流变特性的本构方程和蠕变方程。为了更好地描述膨胀土的非线性流变行为,通过引入考虑应力水平影响的类粘滞系数,进一步改进了软体元件。研究发现,膨胀土的非线性蠕变过程可以通过调整分数阶次β1和β2进行有效地模拟。研究结果表明,所建立的模型能完整地描述膨胀土的粘-弹-塑性变形,且模型分析结果与试验结果非常吻合,为计算膨胀土地基在长期荷载作用下的变形提供了理论依据,也对进一步探索膨胀土的应力松弛和长期强度等流变特性具有理论意义。     

基于综合防治体系抗灾能力的泥石流沟风险评价

随着地质灾害综合防治体系的逐步推进,山区群众防灾减灾避灾意识得到了大大提升。在考虑传统灾害体固有属性和承灾体属性被动风险评价模型的基础上,尝试将综合防治体系抗灾能力引入评价模型中,并运用到单沟泥石流风险评价中。评价结果表明,研究区属于高危险、中度易损、低抗灾能力、中等风险区,其风险度预期结果低于传统泥石流风险评价模型的结果。究其原因,认为:随着我国综合防治体系的逐步建立,有地质灾害风险的地方就有程度不等的抗风险能力,这是作用力与反作用力,防灾不能一味强调作用力的大小而忽视反作用力的影响,否则会夸大地质灾害的"负能量",而削弱人类应对灾难的"正能量",防灾过度会导致资源浪费。恰如其分地进行地质灾害风险评价是科技成果转化为生产力的必然需求。     

论地质灾害防治对策及其系统决策

本文在讨论地质灾害基本属性的基础上,提出了地质灾害防治的基本对策,并基于多目标决策特点,构造了三类地质灾害防治决策最优化模型。     

广东省的地质灾害与防治对策

广东省地质灾害类型多,分布广,频率高,危害大.地震、滑坡、崩塌、地裂缝、地面塌陷、地面沉降和软土地基变形等地质灾害是影响当地经济发展和城乡建设的消极因素.地质灾害的时间分布具有波动性,过去35年来存在两个明显的高发期,分别是1985-1992年和1997年至今;其空间分布具有区域耦合性,地质构造复杂、自然环境恶劣的粤西、粤北低山丘陵区和人类活动剧烈、经济发达的沿海平原地区都是重灾区.地质灾害与自然条件、人类活动关系密切.它们的防治应以防为主,防治结合,将生态与工程措施相结合,并调整人类的经济行为,保持生态环境的平衡.     

多向荷载作用下采空区顶板-矿柱流变力学模型

为分析多向荷载作用下采空区顶板-矿柱体系的稳定性,将采空区顶板简化为弹性薄板,将矿柱简化为符合Kelvin-Voigt模型的粘弹性体,基于弹性板理论和流变力学理论建立多向荷载作用下采空区顶板-矿柱体系流变力学模型,研究垂直荷载和水平荷载共同作用下的采空区顶板-矿柱体系力学特性,推导采空区顶板的控制方程并采用伽辽金方法进行求解。将建立的流变力学模型应用于某煤矿老采空区稳定时间的预测之中,将预测值与现场监测数据进行了对比分析,验证了模型的可靠性。实践表明,建立的多向荷载作用下采空区流变力学模型能够有效地应用于采空区顶板-矿柱体系稳定时间的预测之中。     

基于GIS的“8.8”九寨沟地震景区地质灾害风险评价

风险评价是防灾减灾的重要非工程手段,针对九寨沟景区在2017年8月8日M_s 7.0级地震后地质灾害加剧的问题,在GIS环境下进行地质灾害风险及治理工程效益评价研究。本文选取了构造因子、地形因子、地质因子及其它因子等9个指标建立危险性评价模型,易损性选取人口、道路、建筑物、旅游基础设施、景观、防治工程等6个承灾因子,分别采用信息量模型和层次分析法进行地质灾害危险性和易损性评价。结果表明,研究区划分为极低风险区(41.36%)、低风险区(40.52%)、中度风险区(16.02%)、高风险区(1.84%)和极高风险区(0.27%),高-极高风险区总面积为13.79 km~2,其中村寨、诺日朗及熊猫海周边均为地质灾害极高风险区,建议设为重点防治区域;现有防治条件下高-极高风险区面积减少了26.73%,防治效益良好,该结果可以为景区恢复重建和区域规划提供参考。     

QUAL-2K模型及其主要参数确定

分析了描述污染物一维迁移转化模型的基本方程,在此基础上,引入了用于描述水中生化需氧量（BOD）与溶解氧（D0）两者之间关系的S-P模型及其主要的3种改进型：Thomas模型、Oconnor模型及Camp—Dobbins模型,这几种模型都是单一模型,在精度和使用范围上都有一定的局限性。随着计算机技术的发展,水质模型从单一模型发展到集成模型,典型代表为QUAL-2K,探讨了QUAL-2K的基本方程及其主要参数：耗氧系数（K1）、复氧系数（K2）和离散系数（E）在实际应用中的确定方法,并以新安江大坝附近流域为例,对此模型进行了验证,结果表明：该模型能较好的反应实际情况。     

芦山7.0级地震震后道路损毁风险评估方法研究

芦山7.0级地震发生后,地震及其次生地质灾害严重损毁了灾区的道路交通系统,中断了灾区救援的交通生命线。为了满足震后灾区道路损毁风险评估的需要,有必要建立将次生地质灾害考虑在内的灾后道路损毁评估模型。在震后数据资源有限的情况下,以震前道路基础地理信息、次生地质灾害危险性评价数据为主要数据源,建立道路损毁风险评估模型,模型综合考虑了道路震害因子(如地震烈度、设防烈度)以及次生地质灾害对道路损毁的影响。将该模型应用于雅安地区芦山县、宝兴县、雨城区以及天全县四个区县的道路损毁风险评估中,评估结果与报告第一时间报送民政部国家减灾中心。评估结果与四川省测绘地理信息中心和天地图联合开发的芦山7.0级地震地理信息发布平台发布的地震灾区道路损毁数据进行对比分析,评估结果与实际情况基本一致。可以为震后长期恢复及次生地质灾害防治提供参考。     

湖北省地质灾害发育环境和防治区划现状研究

针对湖北省地质灾害"点多线长面广体大",以及种类多、频率高、灾情重、汛期突、防治难等特点,首先基于"工程地圈系统",从地形地貌、地层岩性、工程活动、大气降雨和自然灾害等方面分区描述其地质环境。然后从整体上给出其存在的地质灾害风险,包括地质灾害类型、数量和分布。最后,通过定性和定量形式对比解释易发程度分区和防治区划分现状等。结果表明:(1)工程活动对地质灾害的影响很大。鄂西山区以公路切坡和水库蓄水为主,易发生以滑坡、崩塌和泥石流为主的地质灾害。鄂东南低山丘陵区以资源开采和地下水抽采为主,易发生以塌陷和沉陷为主的地质灾害。它们均属高-中易发区和重点防治区。(2)湖北省地质灾害高-中易发区占全省国土面积的49.42%。鄂西山区占全省国土面积约40%,人口占总人口约20%,而地质灾害占全省的80.0%以上。因此,鄂西山区是湖北省地质灾害最大集中区,对其发育特征和治理设计进行研究具有重要意义。     

高精度地质雷达在隧道地质灾害治理中的应用

公路隧道穿越复杂地质条件的山体时,经常会遇到断层、暗河、岩性软弱带等不良地质体,极易造成塌方、突水、突泥、岩暴等突发性地质灾害,不仅妨碍了隧道的正常施工,还可能延误工期,造成经济损失甚至人员伤亡。因此,如何采取有效的工程措施和合理的技术手段对这类地质灾害进行处理与评估,已成为目前隧道施工中迫切需要解决的技术问题。以常德一吉首高速公路度龙田隧道ZK207＋330～255坍塌地质灾害整治为例,在综合分析隧道工程地质条件和坍塌灾害治理情况的基础上,详细探讨了高精度地质雷达在公路隧道坍塌灾害整治效果检测中的应用。采用高精度地质雷达,可以准确查清塌方处理中注浆饱满度的情况,检查塌腔内是否仍存在危害隧道安全的空洞;同时,对塌方地段加密的钢拱架数量与间距也可进行准确的检测与评价。工程实践表明：结合工程地质调查和现场施工记录,高精度地质雷达可以快速、准确、无损地检测隧道地质灾害的治理效果和整治质量,这对于评价整治效果、减少工程隐患、确保工程质量都具有重要的工程应用价值和现实意义。     

基于HOP模型的地质灾害区域脆弱性研究——以湖北省宜昌地区为例

在介绍HOP模型及其方法的基础上,以湖北省宜昌地区为案例,依据该地区地质灾害综合调查资料、统计年鉴数据资料及第六次人口普查数据资料,以乡镇为基本单元对该地区的人口分布、地质灾害暴露、社会脆弱性及区域综合脆弱性进行分析。研究结果表明:具有明显点状分布特征的地质灾害不同于呈面域发展的其它类型自然灾害,灾害暴露水平不完全由地质灾害发育水平所决定,人口分布特征对灾害暴露有显著影响,其区域脆弱性的高低主要受灾害暴露水平控制,同时受到社会脆弱性的影响。地质灾害区域脆弱性的空间分布特征对宜昌地区的防灾减灾具有实际的指导意义,从技术减灾角度分析,应综合比较分析工程防治、资产转移与人口迁移这三者的技术可行性与技术经济性;从政策减灾角度分析,应更加关注区域脆弱性更高的地区,防灾减灾的政策制定、资金投向与人力资源配备等需根据区域脆弱性的空间特征做出规划与调整。     

县域国土空间斜坡地质灾害敏感性评价研究

地质灾害敏感性评价对灾害预测具有重要作用,由于县域国土空间面积较小,斜坡地质灾害发育数量相对较少,导致敏感性评价模型不同而预测结果差异较大,难以真正有效的服务防灾救灾工作。本文以山西省五寨县为研究区,以高程、坡度、坡向、地势起伏度、地质构造、地层岩组、道路工程扰动、河流水系和植被覆盖为敏感性评价因子,综合运用GIS空间分析、相关性分析、确定性系数、支持向量机、随机森林等方法,将基于统计思想的确定性系数模型（CF）和基于机器学习的支持向量机模型（SVM）进行组合,构建CF-SVM组合模型,利用研究区93处斜坡地质灾害点,分别采用CF模型、SVM模型、随机森林模型（RF）和CF-SVM模型进行敏感性评价,并对4种模型的评价结果、模型精度、模型适用性进行了分析。结果表明：CF-SVM模型精度最高（AUC=0.828）,所划分极高敏感区分布较SVM模型更合理,以较小面积分布较多灾害点,而低敏感区分布较CF模型更符合实际情况,以较大面积分布极少灾害点。其次是RF模型（AUC=0.823）,再次是SVM模型（AUC=0.817）,CF模型精度则相对较低（AUC=0.780）。CF-SVM模型融合了...