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基于MICP技术的固化黏土抗侵蚀性能研究 被引量：1
1
作者 张伟丽 李明依 +2 位作者 李俊 钱程 陈宗武 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第1期201-210,232,共11页
近年来,微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术被应用于表层土体的加固处理,以提升土体的抗侵蚀能力。采用新型的单相法和传统的两相法对黏性土表层进行MICP处理,分析了环境pH值和胶结液浓度对MICP反应过程的影响,并对经过不同处理次数的土样... 近年来,微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术被应用于表层土体的加固处理,以提升土体的抗侵蚀能力。采用新型的单相法和传统的两相法对黏性土表层进行MICP处理,分析了环境pH值和胶结液浓度对MICP反应过程的影响,并对经过不同处理次数的土样进行冲刷试验,观察并记录冲刷试验过程中土样的质量变化,以此评价2种加固方法的效果。结果表明:采用MICP技术加固后,土壤颗粒之间形成了有效的胶结;使用单相法加固的土样中碳酸盐生成量少于两相法,但土体整体的水稳性高于两相法;经过单相法和两相法加固处理5次后,试样被冲刷40 s后的侵蚀量分别为0.43 g和0.11 g,而相同条件下未加固试样的侵蚀量为54.63 g,加固后的土样经过24 h的冲刷试验后表面几乎没有被破坏,显示采用MICP技术加固后土样的抗侵蚀能力远大于未处理土样。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术 黏土加固处理 冲刷试验 土壤抗侵蚀性能
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兰州地区堆填黄土微观孔隙结构特征 被引量：2
2
作者 王之君 马彦杰 +1 位作者 张座雄 刘兴荣 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第7期2703-2711,共9页
兰州地区开展平山造地工程产生了大量黄土堆填场,因其压实度低,缺乏必要防护,导致黄土洞穴、滑坡等地质灾害广泛发育,具有较大安全隐患。通过扫描电镜和Image J软件对不同含水率原状堆填黄土的孔隙微观结构进行定量研究,结合分形理论,... 兰州地区开展平山造地工程产生了大量黄土堆填场,因其压实度低,缺乏必要防护,导致黄土洞穴、滑坡等地质灾害广泛发育,具有较大安全隐患。通过扫描电镜和Image J软件对不同含水率原状堆填黄土的孔隙微观结构进行定量研究,结合分形理论,获取了不同含水率下堆填黄土的孔隙类型、数量、面积、分维数变化规律,并初步分析了孔隙结构与黄土湿陷、洞穴发育的动态关系。结果表明:堆填黄土随含水率增大,大、中架空孔隙数量、面积占比逐渐减小,而小架空孔隙数量占比虽有所下降,但面积占比呈增大趋势,大、中架空孔隙坍塌是其产生湿陷变形的主要原因;堆填黄土的孔隙分维数与含水率呈线性负相关关系,与湿陷性呈正相关关系,原状堆填黄土平均孔隙分维数为1.251;基于黄土堆填场洞穴发育特点,提出应从修建排水沟渠、加固洞穴、边坡防护等3方面进行防护处理。研究成果可为兰州堆填黄土区工程建设及地质灾害防治研究提供理论支撑。 展开更多
关键词 堆填黄土 孔隙结构 扫描电镜 黄土湿陷 分形理论
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基于结构屈服压力的黄土湿陷性评价
3
作者 李同录 田志奇 +2 位作者 曹雄 李萍 付昱凯 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
随着黄土地区工程建设层次和标准的提高,对黄土湿陷性评价提出了更高的要求。本文以城际铁路西安-韩城线合阳段的湿陷性黄土为研究对象,现场开挖一30m深的探井,按1m间距取样,通过双线法湿陷试验测得12.5~4000kPa下的天然与饱和黄土的压... 随着黄土地区工程建设层次和标准的提高,对黄土湿陷性评价提出了更高的要求。本文以城际铁路西安-韩城线合阳段的湿陷性黄土为研究对象,现场开挖一30m深的探井,按1m间距取样,通过双线法湿陷试验测得12.5~4000kPa下的天然与饱和黄土的压缩曲线,计算得到湿陷系数-压力曲线。从曲线上可以看出黄土湿陷系数随压力变化呈先增大后减小的趋势,湿陷系数随压力变化存在着一个峰值,与峰值湿陷系数相应的压力为天然黄土的结构屈服压力,湿陷起始压力为饱和黄土的结构屈服压力。为此提出用天然黄土结构屈服压力下的峰值湿陷系数评价黄土地基的湿陷量。同时发现,黄土湿陷性随深度的变异性大,湿陷性、非湿陷性及弱膨胀黄土在剖面上都有出现,当少量湿陷性土夹在非湿陷性或弱膨胀黄土之间时,湿陷变形可能被周围土层吸收,为此建议湿陷土层底界深度不宜按湿陷性土样的最大深度来确定,以湿陷性明显的土层底面确定较为合适。 展开更多
关键词 黄土 湿陷性 结构屈服压力 双线法 湿陷土层深度
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生物聚合物改良黄土的冻融特性试验研究 被引量：2
4
作者 武立波 崔子龙 +3 位作者 林战举 翟明政 姚如龙 刘惠阳 《冰川冻土》 2025年第2期464-476,共13页
强烈的冻融循环作用是我国西北寒区黄土路基冻融病害频繁发生的主要影响因素。目前,常用的水泥或石灰改良黄土方法存在不利于环境可持续发展的弊端,因此,探寻生态环保且经济有效的改良技术成为亟待解决的关键问题。本研究选取生物聚合... 强烈的冻融循环作用是我国西北寒区黄土路基冻融病害频繁发生的主要影响因素。目前,常用的水泥或石灰改良黄土方法存在不利于环境可持续发展的弊端,因此,探寻生态环保且经济有效的改良技术成为亟待解决的关键问题。本研究选取生物聚合物中的黄原胶、瓜尔胶对寒区黄土进行改良,并深入探究其冻融特性。通过开展室内冻融循环试验和电镜扫描试验,系统分析生物聚合物改良黄土的冻融特性及微观作用机理。研究发现:(1)黄原胶和瓜尔胶掺量分别为1.5%和2.0%时,对温度的调控效果最为显著。其中,掺加黄原胶可使冷暖峰值温差降低12.5%,瓜尔胶改良黄土在温度控制效果上略逊于黄原胶改良黄土。(2)添加黄原胶和瓜尔胶后,土体内水分迁移量明显减少。在冻融循环过程中,黄土掺加1.5%黄原胶和0.5%瓜尔胶后,水分迁移量从1.2%分别降至0.1%和0.3%,降幅达91%和75%。(3)当两种生物聚合物在黄土中的掺量均为0.5%时,对冻胀与融沉变形的控制效果最佳,此时黄原胶和瓜尔胶改良黄土的平均冻胀率相较于素黄土分别降低21.4%、14.3%,平均融沉系数分别降低40%、60%。(4)从微观层面来看,生物聚合物通过胶结、包裹土粒,有效改善了黄土的水热传递性能和微观孔隙结构。这表明在0.5%掺量条件下,黄原胶和瓜尔胶均能较为有效地抑制黄土的冻胀与融沉变形。研究成果可为我国西北寒区黄土冻融病害的防治以及黄土改良研究提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 黄土 黄原胶 瓜尔胶 冻融循环 冻胀 融沉
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大兴安岭北部多年冻土现状及变化特征 被引量：1
5
作者 常晓丽 肖苓海 +3 位作者 金会军 李晓英 何瑞霞 余田霞 《冰川冻土》 2025年第1期126-138,共13页
冻土作为冰冻圈重要的组成部分,其存在分布及水热状态受到多种因素的影响。除了纬度、海拔等,局地因素如植被类型、积雪、土壤水分等也在很大程度上影响冻土的变化。特别是位于欧亚大陆多年冻土南缘的兴安-贝加尔型多年冻土,其发育、保... 冻土作为冰冻圈重要的组成部分,其存在分布及水热状态受到多种因素的影响。除了纬度、海拔等,局地因素如植被类型、积雪、土壤水分等也在很大程度上影响冻土的变化。特别是位于欧亚大陆多年冻土南缘的兴安-贝加尔型多年冻土,其发育、保存和分布等状态特征与局地因素密不可分。本文结合40多个钻孔资料和现有研究成果,分析得出目前大兴安岭多年冻土温度和厚度总体上受纬度影响,由南往北随年平均气温降低,冻土温度由0℃降到-2.83℃,但局地因素的影响可使地温最低达-3.6℃;厚度范围为29~130 m,其中地温低、厚度大的多年冻土主要发育在谷底的塔头灌丛湿地区域。满归、根河、伊图里河、新林等地的监测数据表明,自2009年开始,大部分钻孔温度显示该区活动层减薄,浅层多年冻土地温降低,融区最大冻结深度加深,而深层多年冻土却呈升温趋势,零地温变化率位置则各不相同,推测这种情况与全球变暖间隙以及植被、积雪和人类活动等局地因素有关。本研究对理解高纬度多年冻土区的地温变化过程以及这些变化的驱动因素具有重要的科学价值,也会对区域经济可持续发展及应对冻土退化带来的问题起到积极作用。 展开更多
关键词 冻土退化 冻土温度 活动层减薄 零地温变化率 大兴安岭
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减湿过程中南京粉细砂孔隙结构演化精细表征
6
作者 张恒 张巍 +3 位作者 徐文瀚 朱鸿鹄 施烨辉 程荷兰 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期74-85,共12页
饱和度影响着非饱和土土水特性与工程性质,孔隙结构是影响砂土抗液化强度的本征指标之一。为定量探究砂土饱和度与孔隙结构之间的相关性,使用了6μm工业显微CT扫描减湿过程中的重塑南京粉细砂试样,对三维重构后的试样不同高度位置分别... 饱和度影响着非饱和土土水特性与工程性质,孔隙结构是影响砂土抗液化强度的本征指标之一。为定量探究砂土饱和度与孔隙结构之间的相关性,使用了6μm工业显微CT扫描减湿过程中的重塑南京粉细砂试样,对三维重构后的试样不同高度位置分别提取出表征单元体,使用最大球算法获得各表征单元体的孔隙网络模型,计算孔隙形态与孔隙结构参数,分析减湿过程中不同阶段孔隙结构演化特征。结果表明,试样单孔隙几何形态以细长椭球体为主,减湿过程中喉道长度和孔隙球度变化较小,而喉道半径减小;样品孔隙定向性发生循环变化,具体表现为:含水率30%时试样无主定向性;含水率20%降至5%时,孔隙平面角与空间角的数学期望均出现在120°方向;而干燥样孔隙重新丧失主定向性。孔隙结构参数定量分析结果表明,南京粉细砂饱和试样连续失水过程可划分为4个阶段:过饱和含水率降至含水率30%阶段,孔隙结构参数增大,孔隙连通性提高;含水率30%降至20%阶段,孔隙结构参数减小,孔隙连通性降低;含水率20%降至5%阶段,试样失水干裂,孔隙结构参数增大,连通性提高;含水率5%降至0阶段,裂隙结构被破坏并被砂土颗粒填充,孔隙结构参数减小,连通性降低。研究成果为进一步理解非饱和南京粉细砂液化特性打下基础。 展开更多
关键词 南京粉细砂 非饱和土 孔隙结构演化 定向性 精细表征
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南京粉细砂三轴压缩过程中颗粒结构演化特征
7
作者 李海洋 张巍 +3 位作者 徐文瀚 胡赋晨 程荷兰 朱鸿鹄 《高校地质学报》 北大核心 2025年第4期385-396,共12页
颗粒结构演化影响着南京粉细砂的物理力学性质,使用自主研发的微型三轴试验仪对南京粉细砂试样进行固结不排水剪切试验,同步进行同步辐射显微CT扫描。分别采用特征椭球体拟合、球棍模型与特征颗粒提取等方法,对砂土颗粒形状、接触关系... 颗粒结构演化影响着南京粉细砂的物理力学性质,使用自主研发的微型三轴试验仪对南京粉细砂试样进行固结不排水剪切试验,同步进行同步辐射显微CT扫描。分别采用特征椭球体拟合、球棍模型与特征颗粒提取等方法,对砂土颗粒形状、接触关系、运动特征演化进行了定量表征与分析,并讨论了颗粒结构与孔隙结构演化的相关性。结果发现:加载试验过程中试验先软化、后硬化,发生中部隆起的鼓形区状破坏,固结不排水剪切对南京粉细砂有一定的磨圆效应;相较于颗粒配位数,颗粒接触面积和孔隙配位数对于土体结构破坏更为敏感,且过程中颗粒配位数普遍低于孔隙配位数;颗粒旋转影响着试样孔隙网络的发育;在水平方向上,试样中存在一中心位置,越靠近中心颗粒的水平位移越小,在竖直方向上,试样在破坏区存在一个锥形分界面,其两侧颗粒竖向位移量存在较大差异,为区状破坏内因。研究成果有助于进一步理解饱和南京粉细砂宏观工程性质演化的微细观机理,可为研究江河漫滩地质环境韧性与城市安全提供支撑。 展开更多
关键词 南京粉细砂 三轴压缩 同步辐射显微CT 三维重构 颗粒结构演化
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干湿循环作用下水泥-CCCW改性红层残积土表观裂隙及剪切特性研究
8
作者 陈宾 黄旭华 +2 位作者 胡杰铭 廖家路 张召 《工程地质学报》 北大核心 2025年第5期1942-1955,共14页
红层残积土具有胶结性差、遇水易膨胀、软化的特点,难以直接用作工程填料,提出采用水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW)作为外掺剂对其进行改良。通过对不同干湿循环次数下(0~7次)的试样开展剪切试验、扫描电镜试验和X射线衍射试验,分析改... 红层残积土具有胶结性差、遇水易膨胀、软化的特点,难以直接用作工程填料,提出采用水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW)作为外掺剂对其进行改良。通过对不同干湿循环次数下(0~7次)的试样开展剪切试验、扫描电镜试验和X射线衍射试验,分析改良土宏观力学性能、细观裂隙及微观孔隙特征的变化规律,揭示CCCW对土体宏观力学和抗干湿劣化能力的改良机制。结果表明:(1)改良土剪切强度和黏聚力均随CCCW掺量的增加先增大后减小,CCCW最优掺量为2%;(2)7次干湿循环后,CCCW掺量为2%的改良土平均裂隙率、裂隙宽度相较CCCW=0(对照组)分别下降了80.1%、56.6%,说明CCCW的掺入可以抑制胀缩裂隙的发育,保持土体结构的完整性,提高土体的抗干湿劣化能力;(3)CCCW的络合-沉淀反应,促进了水化产物生成,形成了由CaCO 3晶体、絮状凝胶与土颗粒相互搭接的三维网状结构,在土体中起到了填充和骨架作用,提高改良土的强度。 展开更多
关键词 红层残积土 水泥基渗透结晶型防水材料 干湿循环 剪切强度 表观裂隙 微观机制
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北疆阿尔泰山地区融雪期季节冻土冻融状态研究
9
作者 张晓慧 汤萃文 +3 位作者 张伟 沈永平 贺斌 毛炜峄 《冰川冻土》 2025年第1期71-84,共14页
积雪是北疆地区季节冻土冻融循环的主要控制因素,季节冻土又通过改变浅层土壤的冻融相态来影响积雪融水的下渗,但该地区消融季浅层土壤的冻融状态并不清楚,致使难以从机理层面准确评估积雪和冻土协同对土壤水分的调节作用。为此,本研究... 积雪是北疆地区季节冻土冻融循环的主要控制因素,季节冻土又通过改变浅层土壤的冻融相态来影响积雪融水的下渗,但该地区消融季浅层土壤的冻融状态并不清楚,致使难以从机理层面准确评估积雪和冻土协同对土壤水分的调节作用。为此,本研究基于1961—2011年阿尔泰山地区6个气象站点的积雪与冻土地面监测数据,应用高斯模型和玻尔兹曼模型进行分析,在划分多雪年、少雪年和正常年的基础上,分析了北疆地区积雪和季节冻土的基本特征,详细探讨了消融期浅层土壤的冻融状态。结果表明,该地区各站点的多年平均积雪持续期为123.2 d,多年平均最大雪深为29.7 cm;季节冻土多年平均冻结期为150.9 d,平均最大冻结深度为120.3 cm。总体上,积雪呈现增加趋势,主要表现为雪深的增加;而冻土则呈现退化趋势,主要体现在冻结期缩短和最大冻结深度减少。不同类型积雪年冻土融化结束时间和积雪消融结束时间的对比分析显示,70%的多雪年和60.5%的正常年冻土融化结束时间分别比积雪消融结束时间早8.2 d和5.5 d;而少雪年冻土融化结束时间则比积雪消融结束时间晚13.2 d。总体上,所有站点的结果表明,随着积雪的增加,消融期季节冻土处于融化状态的概率也将显著增加,积雪融水对土壤水分的补给能力增强,这将导致积雪融水在土壤中的滞留时间延长,积雪-冻土的这种协同机制将显著影响积雪融水的入渗并改变积雪水文的产汇流过程,使更多的积雪融水补给土壤,并加强融雪水与地下水的交换,有利于干旱区积雪融水的有效利用。 展开更多
关键词 北疆阿尔泰山 积雪融水 季节冻土 冻融状态 土壤水分
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1981—2022年陕西省最大冻土深度时空变化特征
10
作者 马晓华 李双双 +2 位作者 马青 高星星 李明 《陕西气象》 2025年第4期26-32,共7页
基于1981—2022年陕西省93个国家气象站历年逐月最大冻土深度资料及年平均温度资料,分析了陕西省最大冻土深度的时空分布特征,并利用相对标准差、趋势分析、低通滤波及相关分析等方法,探究气候变化对冻土的影响。结果表明:陕西冻土地貌... 基于1981—2022年陕西省93个国家气象站历年逐月最大冻土深度资料及年平均温度资料,分析了陕西省最大冻土深度的时空分布特征,并利用相对标准差、趋势分析、低通滤波及相关分析等方法,探究气候变化对冻土的影响。结果表明:陕西冻土地貌分布广泛,最大冻土深度从南向北逐渐加深。在气候变暖背景下,陕西各站土壤冻结日推迟,冻土解冻日提前。最大冻土深度月际变化特征显著,从上一年11月到当年2月,最大冻土深度50cm线南界南压,即最大冻土深度50cm冻土范围由北向南增加,3月冻土开始消融。陕西省年平均最大冻土深度呈波动下降的变化趋势,以2cm/10a的速率减小。年最大冻土深度与年平均气温和年平均地温呈负相关,随着年平均温度的升高,最大冻土深度变浅。 展开更多
关键词 冻土 最大冻土深度 气温 地温
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刺槐根-黄土异质界面单剪特性研究
11
作者 谷琪 郭小鹏 +4 位作者 张登飞 洪勃 肖涛 孔嘉旭 薛强 《干旱区资源与环境》 北大核心 2025年第5期167-184,共18页
植被区斜坡失稳已成为黄土高原生态环境恶化的重要影响因素之一。降雨诱发根-黄土界面剪切强度损伤至破坏是斜坡浅层失稳的主要原因,而目前研究主要集中在根-黄土复合体的剪切强度特性,有关根-黄土界面剪切强度特性的研究鲜有报道。对此... 植被区斜坡失稳已成为黄土高原生态环境恶化的重要影响因素之一。降雨诱发根-黄土界面剪切强度损伤至破坏是斜坡浅层失稳的主要原因,而目前研究主要集中在根-黄土复合体的剪切强度特性,有关根-黄土界面剪切强度特性的研究鲜有报道。对此,在黄土高原区选取典型的刺槐根-黄土滑坡为研究对象,开展浅层滑坡形态特征、根-土滑面特征、根系空间展布的野外地质调查;对现场选取的根系进行三维激光扫描,在定量统计根系空间构型的基础上将根系划分为Ⅰ型(0-2mm)、Ⅱ型(2-5mm)和Ⅲ型(5-10mm)三种根型。自主研制了新型叠环式单剪仪,开展大尺寸刺槐根-黄土界面单剪和剪切面三维激光扫描试验,研究含水量(w=5%、12%、19%)、根型(T=Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型)和含根率(R=2.11%、1.17%和0.23%,R为根的质量与干土质量之比)对根-黄土界面剪切强度及其剪切破坏面形态特征的影响。研究结果表明:增加含水量会显著降低根-黄土界面抗剪强度;根型和含根率对根-黄土界面抗剪强度的影响皆较为明显,主要归因于黏聚力的提高。根型对根-黄土界面抗剪强度的提升程度依次是Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅰ型,归因于根型的弯曲度。含根率对根-黄土界面抗剪强度的提升程度依次是2.11%、1.17%和0.23%。首次发现了根-黄土界面抗剪强度与其剪切破坏面分形维数成正相关关系。研究成果为理解根-黄土界面的力学行为提供新的视角,为降雨作用下植被根系固坡失效奠定理论基础。 展开更多
关键词 生态环境 黄土高原 根-黄土界面 刺槐根 单剪试验
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漠河地区冻结粉质黏土强度及其影响因素研究
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作者 戚春香 马佳荟 +2 位作者 路维龙 张凯强 赵中涛 《中国民航大学学报》 2025年第2期45-51,共7页
多年冻土受温度及冻融循环作用影响显著,为了探究其力学特性,本文以漠河地区冻土为研究对象,开展了不同含水率及冻融循环次数条件下的冻土直剪试验以及不同温度、含水率、围压、加载频率和冻融循环次数条件下的冻土动三轴试验,以分析不... 多年冻土受温度及冻融循环作用影响显著,为了探究其力学特性,本文以漠河地区冻土为研究对象,开展了不同含水率及冻融循环次数条件下的冻土直剪试验以及不同温度、含水率、围压、加载频率和冻融循环次数条件下的冻土动三轴试验,以分析不同影响因素下冻土的抗剪特性和动力性能。试验结果表明:冻土试样剪应力-剪切位移曲线为应变软化型;冻土试样随含水率和冻融循环次数增加,抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均出现不同程度的降低;冻土试样的动弹性模量在试验内的变化范围为210~800 MPa,与含水率、冻融循环次数、加载频率呈正相关关系,与温度和围压条件呈负相关关系,并随含水率的变化最为显著。同时,根据试验结果得出基于各影响因素的冻土动弹性模量计算公式。以上研究成果可为漠河地区开展机场建设等工程项目提供冻土力学特性参考数据。 展开更多
关键词 多年冻土 抗剪强度 动弹性模量 冻融循环 含水率
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裂隙产状对黄土抗剪强度影响试验研究
13
作者 成玉祥 赖明洋 +1 位作者 张大伟 史春梅 《中国煤炭地质》 2025年第7期43-48,共6页
厚煤层开采会引发上覆黄土斜坡破裂、沉陷,严重威胁矿区人民生命财产与采矿安全。通过室内模拟黄土粉尘再黄土化过程制取黄土样,采用预设裂隙的方法对黄土样进行处理,利用三轴压缩试验,测定了在不同含水率条件下,具有不同裂隙产状裂隙... 厚煤层开采会引发上覆黄土斜坡破裂、沉陷,严重威胁矿区人民生命财产与采矿安全。通过室内模拟黄土粉尘再黄土化过程制取黄土样,采用预设裂隙的方法对黄土样进行处理,利用三轴压缩试验,测定了在不同含水率条件下,具有不同裂隙产状裂隙黄土的抗剪强度。结果表明:裂隙面与剪裂面的夹角β值对裂隙黄土的变形破坏模式有明显影响,当β值小于6.34°时,以压剪破坏模式为主;当β值大于36.34°时,以鼓胀剪切破坏模式为主;当β值介于两者之间时,以张剪破坏模式为主。同时,随着β值的增大,裂隙黄土的黏聚力整体呈增大的趋势,但是不同含水率条件下增大幅度有差异。在不同含水率条件下,裂隙黄土的内摩擦角均随β值基本呈线性增大。 展开更多
关键词 裂隙黄土 裂隙产状 抗剪强度 破坏模式
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废弃矿坑生态修复回填建筑垃圾与工程弃土混合料配比优化试验研究 被引量：2
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作者 李佳宝 阎长虹 +3 位作者 俞良晨 郭书兰 王鹏斌 匡俊 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期387-396,共10页
在城市建设及地下空间开发过程中产生大量的建筑垃圾与工程弃土,若以合理的配比混合料用于回填废弃矿坑,既可以有效解决废弃矿坑回填料不足的问题,又可以实现建筑垃圾固体废弃物的资源化利用,并解决堆放固体废弃物占用土地资源的问题,... 在城市建设及地下空间开发过程中产生大量的建筑垃圾与工程弃土,若以合理的配比混合料用于回填废弃矿坑,既可以有效解决废弃矿坑回填料不足的问题,又可以实现建筑垃圾固体废弃物的资源化利用,并解决堆放固体废弃物占用土地资源的问题,推进矿坑生态修复向节能减碳方向发展。但是,建筑垃圾与工程弃土成分复杂,需要合理配比才能保证填土边坡的稳定性及固体废弃物的利用率。本文依托苏州某矿坑回填土边坡,对建筑垃圾和工程弃土不同配比混合料开展室内试验研究,得到其混合料的相关物理力学性质指标。据此采用GeoStudio数值分析软件计算分析不同配比混合料回填土边坡稳定性。研究结果表明:随着建筑垃圾配比的增大,混合料的黏聚力呈现不断减小及内摩擦角呈现不断增大的趋势,混合料的抗剪强度与其配比呈指数函数关系;当配比为0.4的时候,不同工况下的边坡稳定性均良好,是矿坑回填边坡中工程弃土与建筑垃圾混合料的最优配比,在该配比下混合料的强度较大,且黏性土含量高,有利于矿坑后期的复绿工作。 展开更多
关键词 建筑垃圾 混合料配比 废弃矿坑 直剪试验 稳定性
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改良川西红层软岩填料崩解特性试验研究 被引量：1
15
作者 刘凤云 郑文凤 +4 位作者 谢飞 罗怀瑞 邱恩喜 王知深 万旭升 《工程地质学报》 北大核心 2025年第3期827-844,共18页
红层软岩是一种特殊岩土,具有易崩解、易风化、遇水易软化等工程特性。直接将其作为工程填料时,将产生地基开裂、沉陷、滑塌等工程地质问题。为改善红层软岩填料的崩解特性,以川西金堂县和中江县两处红层边坡开挖的红层软岩填料为研究对... 红层软岩是一种特殊岩土,具有易崩解、易风化、遇水易软化等工程特性。直接将其作为工程填料时,将产生地基开裂、沉陷、滑塌等工程地质问题。为改善红层软岩填料的崩解特性,以川西金堂县和中江县两处红层边坡开挖的红层软岩填料为研究对象,选取瓜尔豆胶、木质素纤维、聚丙烯纤维为改良材料,开展川西重塑红层软岩填料在单一和瓜尔豆胶-木质素纤维、瓜尔豆胶-聚丙烯纤维复合材料条件下的崩解试验。通过对比不同改良条件下川西金堂和中江试样的崩解宏观形貌、崩解率、崩解速率和最终崩解率,分析耐崩解性改良效果,并从微观角度揭示作用机理。试验结果表明:采用单一材料改良时,瓜尔豆胶改良效果最佳,且最佳掺比为1%;聚丙烯纤维改良效果次之,其改良效果与长度和掺量有关,聚丙烯纤维长度6 mm,掺入比为0.8%效果最佳;木质素纤维对川西重塑红层软岩填料的耐崩解性的提升几乎为0。相较于单一材料改良,瓜尔豆胶-聚丙烯纤维与瓜尔豆胶-木质素纤维复合改良对川西重塑红层软岩填料的耐崩解性能的提升效果更显著,且瓜尔豆胶-聚丙烯纤维改良效果最优。研究成果为川西金堂和中江及其他红层软岩地区工程建设和灾害防治提供一定的参考。 展开更多
关键词 红层软岩填料 崩解特性 崩解率 崩解速率 最终崩解率 最佳掺比
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1971-2019年黑龙江省冻融指数和冻土分布时空变化研究 被引量：1
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作者 宋成杰 周彦章 +1 位作者 戴长雷 涂维铭 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第4期192-200,共9页
黑龙江省是我国高纬度多年冻土的主要分布区,在气候变暖的趋势下,多年冻土退化严重,引起的水文、生态和环境等问题成为相关科学研究关注的焦点。基于黑龙江省34个气象站1971-2019a的气温和地表温度数据,采用冻融指数和地面冻结数模型,... 黑龙江省是我国高纬度多年冻土的主要分布区,在气候变暖的趋势下,多年冻土退化严重,引起的水文、生态和环境等问题成为相关科学研究关注的焦点。基于黑龙江省34个气象站1971-2019a的气温和地表温度数据,采用冻融指数和地面冻结数模型,结合趋势拟合和局部薄盘光滑样条函数插值法等,研究了黑龙江省年平均气温、年平均地表温度和冻融指数的时空变化,冻土分布特征及其影响因素。结果表明:黑龙江省多年平均气温和地表温度变化范围分别为-8.64~5.60℃和-6.52~7.58℃,空间分布上随纬度和海拔呈带状分布,年平均气温和地表温度年际升温速率趋于一致,分别为0.34和0.33℃/10 a。从1971-2019年,大气冻结指数和地面冻结指数分别以-5.07和-5.04℃·d/a的速度下降,大气融化指数和地面融化指数分别以7.63和11.89℃·d/a的速度上升。大气/地面冻融指数的空间分布上均呈现出纬向趋势,但是在北部山区海拔的影响大于纬度。多年冻土主要分布在北部的大、小兴安岭,零星分布在中部山区,1970-2010s多年冻土的南界向北移动约2°左右,多年冻土的总面积从1970s的11.1万km^(2)缩减为2010s的6.53万km^(2),冻土分布与气温、地表温度和气温冻结指数的相关性最大,其空间分布与纬度和海拔有较强的相关性。研究结果对分析黑龙江省以及整个东北地区高纬度多年冻土退化的趋势具有重要意义,也可为冻土区自然冷资源开发、生态保护和工程建设等提供参考。 展开更多
关键词 黑龙江省 冻融指数 多年冻土 时空分布 冻土退化
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黑龙江省农业主产区土壤地球化学基准值与背景值
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作者 刘立芬 栾欣婷 +4 位作者 李瑛 杨兴 姜清龙 高博 刘晓兰 《现代地质》 北大核心 2025年第4期1068-1082,共15页
黑龙江省是我国重要的商品粮生产基地,开展土壤地球化学基准值与背景值研究,对科学评估土壤环境质量和加强黑土地资源保护利用等有着重要意义。本研究基于2005—2021年间黑龙江省开展的多目标区域地球化学调查和土地质量地球化学调查资... 黑龙江省是我国重要的商品粮生产基地,开展土壤地球化学基准值与背景值研究,对科学评估土壤环境质量和加强黑土地资源保护利用等有着重要意义。本研究基于2005—2021年间黑龙江省开展的多目标区域地球化学调查和土地质量地球化学调查资料,主要以地球化学数据描述性统计分析方法对黑龙江省农业主产区深层和表层土壤中54项元素指标进行研究讨论,查明了各元素指标的含量区间和变异特征。对深层和表层样品分析数据进行正态分布和对数正态分布检验,计算土壤各元素指标的基准值和背景值,并对哈尔滨、大庆等12地市进行了分区统计。数据显示:(1)研究区表层和深层土壤中大部分元素指标特征参数较接近,反映该区土壤元素组成与土壤母质关系密切;(2)受地形地貌、成土母质、局部地区土壤盐渍化等因素影响,黑龙江各地市土壤基准值与背景值存在差异;(3)土壤地球化学背景值宏观反映了研究土壤养分及环境质量现状,研究显示研究区土壤中N、P、Corg等养分指标含量较丰富,基准值与背景值均高于全国,且区内Pb、Cd等重金属污染元素背景较低,土壤环境质量优良,黑龙江省绿色农业发展条件优越。本次研究覆盖黑龙江省的主要农业生产区,成果可为区域土地资源管护利用、生态环境保护等提供参考依据。 展开更多
关键词 黑龙江省 土壤 地球化学 基准值 背景值 元素
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基于改进水热耦合模型的冻土边坡稳定性数值模拟 被引量：4
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作者 韩炳鑫 尹超 +2 位作者 袁维 王文 王伟 《冰川冻土》 2025年第2期417-429,共13页
冻融作用下边坡的失稳垮塌是冻土区工程建设的重要病害。为探讨和分析西南地区季节冻土区边坡失稳的成因和稳定性变化规律,本文以巴塘地区季节冻土区边坡为研究对象,采用理论分析、数值模拟和室内试验相结合的研究方案,在冻土水热耦合... 冻融作用下边坡的失稳垮塌是冻土区工程建设的重要病害。为探讨和分析西南地区季节冻土区边坡失稳的成因和稳定性变化规律,本文以巴塘地区季节冻土区边坡为研究对象,采用理论分析、数值模拟和室内试验相结合的研究方案,在冻土水热耦合模型中采用考虑未冻水和孔隙冰赋存状态的负温区渗透系数模型。通过直剪试验,进一步得到了边坡重塑土的抗剪强度参数变化规律。基于冻土水热耦合效应,采用COMSOL有限元软件进行二次开发,将边坡坡高设为10 m,坡比为1∶1.5,坡顶和坡底分别向两侧延伸50 m和60 m,坡底向下延伸10 m,建立边坡稳定性计算模型,分析土体冻融过程中由于抗剪强度参数变化而引起的边坡温度场、渗流场变化规律及边坡失稳垮塌机理。结果表明,通过与一维土柱试验值对比,渗透系数经修正后的水热模型计算值相较实际值误差更小,验证了模型的准确性。距边坡表面1 m深度内温度变化幅度很大,1—3月气温持续较低且边坡内部深处温度相对较高,随深度增大土体温度单调升高;4—9月边坡表层升温比边坡内部快,内部深层土体保持相对较高的温度,随深度增大坡体温度呈先降低后升高的趋势;10—12月表层温度下降速度比内部快,且边坡深处温度相对稳定,随深度增大坡体温度呈先升高后降低的趋势。纵向深度超过2.5 m的土体渗流场变化很小,11月至次年3月,边坡表层先开始冻结,含水量下降,但内部水分迁移能力有限,迁移到冻结界面的水量少,随着边坡深度增大含水量呈先减后增的趋势;4—6月,融化期边坡表面以下浅层土体融化,含水量随深度增大整体减少;7—10月,随着边坡深度增大含水量呈先增后减的趋势。3月边坡土体含水量随深度变化得最剧烈,由于边坡表层土体融化后,表层以下仍处于冻结状态,此时冻结层以上水分无法及时排出,边坡稳定性最低,安全系数仅为1.59。因此,季节冻土边坡失稳垮塌的机理为:融化期边坡冻融交界面以下土体处于冻结状态,而边坡表层水分无法及时下渗排出以至于达到过饱和状态,导致冻融交界面土体摩擦力降低,从而导致滑塌。通过考虑土体强度参数动态改变计算边坡的稳定性,受冻土融化、雪水入渗的影响,冻融交界面土体强度衰减最剧烈,滑塌主要发生在坡面下1.2 m以内,属于浅层滑坡,滑动面为相对平直的弧形,失稳模式主要为滑塌失稳。研究结果可为西南地区边坡的设计与灾害防治提供一定参考,特别是在季节冻土区的工程建设中具有重要的实际意义。 展开更多
关键词 冻土 水热耦合 失稳垮塌 边坡稳定性
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水分边界对多年冻土路基水热状态影响研究
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作者 张雅宁 明锋 +1 位作者 韩庆宇 魏晓斌 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第1期174-182,共9页
在全球变暖的背景下,青藏高原地区的降雨量呈增加趋势。降雨改变了水分边界条件,为明确水分边界对冻土路基水热过程的影响程度,基于传热理论与非饱和土渗流理论,建立了包含水分迁移、相变的水热耦合模型。将综合考虑降雨与蒸发的水分边... 在全球变暖的背景下,青藏高原地区的降雨量呈增加趋势。降雨改变了水分边界条件,为明确水分边界对冻土路基水热过程的影响程度,基于传热理论与非饱和土渗流理论,建立了包含水分迁移、相变的水热耦合模型。将综合考虑降雨与蒸发的水分边界引入模型,并与无水分边界下的含水量、温度及其通量的变化规律进行对比。结果表明:暖季忽略水分边界将低估含水量、高估土体温度;引入水分边界后,暖季路基浅层土体液态水含量在0.06~0.11 m^(3)/m^(3)波动,较无水分边界时可增大36.14%;雨水感热与蒸发潜热使地表能量再分配,减小了热传导通量,最终表现为路基浅层土体的暖季平均温度较无水分边界时最大可降低0.75℃。 展开更多
关键词 多年冻土 冻土路基 水分边界 水热状态 数值模拟
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青藏高原冰冻圈变化对工程的影响 被引量：2
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作者 吴青柏 徐晓明 +2 位作者 贺建桥 姚晓军 张中琼 《气候变化研究进展》 北大核心 2025年第1期22-31,共10页
气候变化导致了青藏高原冰冻圈的快速变化,增加了冰冻圈灾害发生的规模和频率,严重威胁着冰冻圈区域工程和运营安全,影响青藏高原冰冻圈区域的可持续发展和人民的生活福祉。文中分析了青藏高原冰冻圈区域工程所面临的挑战,阐述了近年来... 气候变化导致了青藏高原冰冻圈的快速变化,增加了冰冻圈灾害发生的规模和频率,严重威胁着冰冻圈区域工程和运营安全,影响青藏高原冰冻圈区域的可持续发展和人民的生活福祉。文中分析了青藏高原冰冻圈区域工程所面临的挑战,阐述了近年来青藏高原冰冻圈变化及其未来变化趋势。从冰冻圈灾害类型和观测到的冰冻圈灾害对工程影响的视角,探讨了冰冻圈变化和灾害对工程设计和安全运营以及工程建设和维护经济成本的影响。提出了减缓气候变化下冰冻圈变化和灾害的应对策略,并讨论了工程的应对策略和技术措施。 展开更多
关键词 冰冻圈变化 冰冻圈灾害 工程 青藏高原
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