瞬变电磁法对隐伏岩溶探测的影响因素研究 被引量：9

1

作者 李世聪 刘亚军 +3 位作者 彭荣华 郭鹏 安进新 黄磊 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2022年第1期397-412,共16页

发育于地下灰岩地区中的隐伏岩溶给隧道、桥梁以及高速公路等工程的建设与运行带来了极大的安全隐患.城市中常见的路面塌陷情况,多数也是由于岩溶发育导致.利用岩溶与其周围灰岩之间的物性差异,多种地球物理探测方法对隐伏岩溶结构进行... 发育于地下灰岩地区中的隐伏岩溶给隧道、桥梁以及高速公路等工程的建设与运行带来了极大的安全隐患.城市中常见的路面塌陷情况,多数也是由于岩溶发育导致.利用岩溶与其周围灰岩之间的物性差异,多种地球物理探测方法对隐伏岩溶结构进行有效探测.瞬变电磁法由于其探测效率较高、勘探成本低且对低阻异常体灵敏等特点,近年来在地下隐伏岩溶探测中发挥着重要作用.本文针对地下隐伏岩溶的主要特征,采用一维正反演模拟方法,对瞬变电磁探测隐伏岩溶的影响因素进行了系统研究.详细分析了瞬变电磁关断效应、岩溶的深度与规模、发射与接收回线尺寸及位置、覆盖层电阻率及岩溶充填情况等重要因素对瞬变电磁岩溶探测的影响.探讨总结了瞬变电磁法对隐伏岩溶地质体探测的有效性,研究结果可为实际瞬变电磁岩溶探测的工作设计与实施提供重要参考. 展开更多

关键词 岩溶探测 瞬变电磁 一维正反演 中心回线

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考虑软弱夹层控滑机制及其空间不确定性的顺层岩质滑坡易发性评价:万州区铁峰乡应用研究 被引量：9

2

作者 冯霄 王禹 +3 位作者 刘洋 刘庆丽 杜娟 柴波 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期254-266,共13页

顺层岩质滑坡突发性强,破坏性大,是危害山区城镇安全的重要灾害类型之一。发育软弱夹层的顺向斜坡是顺层岩质滑坡的高发区,区域顺层岩质滑坡易发性评价应融入软弱夹层的控滑机制和空间分布不确定性分析。以万州区铁峰乡为研究区,在软弱... 顺层岩质滑坡突发性强,破坏性大,是危害山区城镇安全的重要灾害类型之一。发育软弱夹层的顺向斜坡是顺层岩质滑坡的高发区,区域顺层岩质滑坡易发性评价应融入软弱夹层的控滑机制和空间分布不确定性分析。以万州区铁峰乡为研究区,在软弱夹层物质结构及空间分布详细调查的基础上,分析了原生沉积、构造变形和表生改造作用下区内页岩和泥岩两类软弱夹层发展为滑动面的演化机理,总结了顺层岩质滑坡的变形破坏机理。考虑软弱夹层空间分布的不确定性,提出了软弱夹层垂向分布和有效控滑深度范围内软弱夹层控滑贡献度的计算模型。提取了软弱夹层类型和控滑贡献度等表征顺层岩质滑坡控滑结构的关键指标,结合地形地貌、斜坡结构、水文地质及人类工程活动4类要素,构建了顺层岩质滑坡易发性评价指标体系。针对万州区铁峰乡河谷南侧的顺向坡区段,以斜坡为评价单元,采用层次分析法对研究区顺层岩质滑坡开展了易发性评价。结果显示研究区内侏罗系珍珠冲组泥化夹层和自流井组页岩层是顺层岩质滑坡的主要控滑层位,极高易发区和高易发区占比分别为9.7%和25.8%,岩质斜坡单元下伏软弱夹层分布情况和斜坡前缘开挖情况是影响滑坡灾害易发性的主要因素,建房和道路开挖等人类工程活动极易诱发顺层岩质滑坡灾害。与不考虑软弱夹层相关指标的易发性评价结果相比,本文方法的结果更符合实际情况。 展开更多

关键词 顺层岩质滑坡 软弱夹层 控滑机制 易发性评价 空间不确定性

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重大滑坡预测预报研究进展与展望 被引量：9

3

作者 唐辉明 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1-13,共13页

我国是世界上滑坡灾害最严重的国家之一,重大滑坡灾害严重威胁人民生命财产安全和国家重大战略实施。滑坡精准预测预报是防灾减灾的前提,也是亟待突破的世界性科学难题。以重大滑坡预测预报为目标,聚焦滑坡演化过程与物理力学机制核心... 我国是世界上滑坡灾害最严重的国家之一,重大滑坡灾害严重威胁人民生命财产安全和国家重大战略实施。滑坡精准预测预报是防灾减灾的前提,也是亟待突破的世界性科学难题。以重大滑坡预测预报为目标,聚焦滑坡演化过程与物理力学机制核心科学问题,凝炼了滑坡启滑关联机制、滑坡启滑物理力学机制、滑坡过程预测预报理论3个关键科学问题,提出了如下研究思路:以系统论、控制论和信息论为指导,依托大型野外试验场,采用现场原型试验与多场关联监测、大型物理模型试验、多场耦合模拟等技术手段,以滑坡孕育过程为基础,提出了重大滑坡的启滑分类;揭示锁固解锁型、静态液化型和动水驱动型滑坡启滑物理力学机制,建立相应的启滑判据;构建重大滑坡数值预报模式与实时预报平台,创立基于物理力学过程的滑坡预测预报理论。通过实施,可奠定上述3类滑坡预测预报的地质、力学与物理基础,引领重大滑坡预测预报研究,保障国家重大战略的顺利实施,契合国家防灾减灾重大需求。 展开更多

关键词 重大滑坡 演化过程 物理力学机制 启滑判据 预测预报

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块体稳定分析中传统赤平投影与全空间赤平投影对比研究 被引量：8

4

作者 张奇华 胡惠华 +1 位作者 张煜 赵雪莲 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1148-1155,共8页

工程地质分析中大量采用的极射赤平投影是半球投影:将三维空间的平面和直线投影到赤道圆内的一段圆弧或一个点。通过分析多组结构面在赤道圆内的投影弧交点与临空面投影弧的相对位置关系,判断能否形成不稳定块体。然而,这类分析判断缺... 工程地质分析中大量采用的极射赤平投影是半球投影:将三维空间的平面和直线投影到赤道圆内的一段圆弧或一个点。通过分析多组结构面在赤道圆内的投影弧交点与临空面投影弧的相对位置关系,判断能否形成不稳定块体。然而,这类分析判断缺乏严格的理论依据。块体理论中的全空间赤平投影,将整个平面及面的上半空间和下半空间均投影到赤道面上,通过分析多组结构面投影形成的节理锥和临空面投影圆的相对位置关系,判断块体的可动性和失稳模式,其理论依据是完备的、准确的。通过构造算例,指出“工程地质手册”和“水利水电工程边坡设计规范”中采用传统赤平投影进行边坡稳定分析时可能存在的不足,并揭示了其原因。并且,通过全空间赤平投影,展示了节理锥的连续变化及其意义,分析了扁平或尖长块体的投影区特征。最后讨论了全空间赤平投影的优势,及其简单易用、适合推广的特点。 展开更多

关键词 极射赤平投影 全空间赤平投影 岩质边坡 失稳模式 块体理论

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基于优化负样本采样策略的梯度提升决策树与随机森林的汶川同震滑坡易发性评价 被引量：3

5

作者 郭衍昊 窦杰 +3 位作者 向子林 马豪 董傲男 罗万祺 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期251-265,共15页

强震诱发的滑坡具有数量多、分布广、规模大等特点,严重威胁人民生命财产安全。滑坡易发性评价能够快速预测灾害空间分布,对于减轻震后灾害的危险性具有重要意义。在同震滑坡易发性评价研究中,如何选取滑坡负样本并通过耦合机器学习模... 强震诱发的滑坡具有数量多、分布广、规模大等特点,严重威胁人民生命财产安全。滑坡易发性评价能够快速预测灾害空间分布,对于减轻震后灾害的危险性具有重要意义。在同震滑坡易发性评价研究中,如何选取滑坡负样本并通过耦合机器学习模型提高评价精度的对比研究仍需进一步研究。以山区汶川地震诱发的滑坡为研究区,首先选取地形地貌、地质环境、地震参数等10个滑坡评价因子,分析滑坡空间分布规律;其次因子共线性分析检验数据冗余,接下来采用频率比法(FR)选取极低、低易发区滑坡负样本点的采样策略;最后采用基于决策树演化改进的梯度提升决策树(GBDT)、随机森林(RF)和耦合模型(FR-GBD与FR-RF),开展了基于机器学习的同震滑坡易发性区划并进行精度评价。研究结果表明:①滑坡空间分布受到多层级因子控制;②模型预测精度为:FR-RF(AUC=0.943)>FR-GBDT(AUC=0.926)>RF(AUC=0.901)>GBDT(AUC=0.856);③在低易发区选择滑坡负样本可以明显提高易发性精度。研究成果可为滑坡易发性中负样本的选择和评价模型构建提供参考同时也为震后滑坡的防灾减灾提供理论支持。 展开更多

关键词 随机森林(RF) 梯度提升决策树(GBDT) 机器学习 频率比法(FR) 采样策略 同震滑坡 滑坡易发性区划

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离子型土壤固化剂改性淤泥排水固结试验研究 被引量：4

6

作者 郑洁 李行祖 王菁莪 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期56-63,共8页

通过自主研制的真空预压与堆载预压模拟试验装置,对原状淤泥土样品与不同浓度离子型土壤固化剂(ISS)改性淤泥土样品开展了排水固结模拟试验,结合改性前后淤泥土样品的阳离子交换量、塑性指数和渗透系数变化数据,探讨了ISS改性淤泥加速... 通过自主研制的真空预压与堆载预压模拟试验装置,对原状淤泥土样品与不同浓度离子型土壤固化剂(ISS)改性淤泥土样品开展了排水固结模拟试验,结合改性前后淤泥土样品的阳离子交换量、塑性指数和渗透系数变化数据,探讨了ISS改性淤泥加速排水固结过程的机理。试验结果表明:与原状淤泥土样品相比,经ISS改性后淤泥土样品的排水固结速度加快64.7%,最终固结沉降量增大13.4%,阳离子交换量降低66%,塑性指数下降38%,渗透系数提高2个数量级;ISS改性淤泥加速排水固结过程的机理包括两个方面,一是ISS的作用使土颗粒表面结合水量降低,黏滞性水膜减薄,转换为更容易排出土体的毛细水及自由水;二是土颗粒表面结合水膜减薄使大部分封闭的无效孔隙开放连通,成为有效的渗流通道,显著提高了土体的渗透性。 展开更多

关键词 改性淤泥 离子型土壤固化剂 真空预压 堆载预压 排水固结试验

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铁峰山背斜构造控滑机制及斜坡破坏模式 被引量：1

7

作者 史绪山 柴波 +1 位作者 杜娟 陈娟娟 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期159-169,共11页

地质构造对于区域地质灾害的形成和分布具有控制性作用,从地质构造出发探究地质灾害空间规律是开展灾害易发性评价的关键。以万州铁峰山背斜为例,在地质构造和滑坡灾害实测的基础上,将背斜构造分为核部(Ⅰ区)、北西翼(Ⅱ区)、南东翼陡... 地质构造对于区域地质灾害的形成和分布具有控制性作用,从地质构造出发探究地质灾害空间规律是开展灾害易发性评价的关键。以万州铁峰山背斜为例,在地质构造和滑坡灾害实测的基础上,将背斜构造分为核部(Ⅰ区)、北西翼(Ⅱ区)、南东翼陡立岩层(Ⅲ区)、岩层倾斜过渡段(Ⅳ区)和万州向斜(Ⅴ区)5个区,分析了各区内背斜构造控制下的岩体结构及其控滑机制和斜坡破坏模式。结果表明:(1)Ⅱ区岩层由临近Ⅰ区的陡倾角快速变化为临近河谷区的中缓倾角顺向坡,主要控滑结构为顺层发育的泥质、炭质软弱层,顺层岩质滑坡发育普遍;(2)Ⅰ区次级褶皱和断层发育,层面、断层和节理面的组合控制着平面或楔形体滑动,滑动方向常指向褶皱枢纽方向;(3)Ⅲ区主要结构面构成岩块与母岩的分割面,存在顺坡向次要结构面或地形起伏时,发生滑移或坠落式落石,并发展上部岩块的连锁滑坠;(4)Ⅳ区天然顺向斜坡坡度小于或等于岩层倾角,当公路开挖时极易引发顺层面或软弱夹层的顺层岩质滑坡;(5)Ⅴ区为近水平产出的砂泥岩互层,泥岩软化和风化、砂岩裂隙或拉槽充水是控制近水平地层岩质滑坡和落石倾倒、坠落的主要原因。滑坡受铁峰山背斜宏观构造和局部构造的双重控制,前者影响着滑坡的分布和破坏模式,后者主宰着控滑结构和滑坡易发程度。研究成果对于川东褶皱带滑坡灾害调查和风险防控具有指导意义。 展开更多

关键词 铁峰山背斜 地质构造 地质灾害 破坏模式

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三峡库区降雨型滑坡入渗特征及变形机制——基于一维和二维模型试验研究 被引量：3

8

作者 王力 南芳芸 +4 位作者 王世梅 陈勇 李小伟 范志宏 陈玙珊 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1363-1374,共12页

强降雨诱发古滑坡的浅层变形是三峡库区最为严重的地质灾害,因此,探索暴雨作用下滑坡土体的入渗规律及其浅层变形机制具有重要的研究意义。以三峡库区的降雨型滑坡为研究对象,统计了降雨型滑坡土体的渗透特性分布特征,考虑强降雨作用,... 强降雨诱发古滑坡的浅层变形是三峡库区最为严重的地质灾害,因此,探索暴雨作用下滑坡土体的入渗规律及其浅层变形机制具有重要的研究意义。以三峡库区的降雨型滑坡为研究对象,统计了降雨型滑坡土体的渗透特性分布特征,考虑强降雨作用,分别开展一维土柱入渗试验和二维滑坡模型试验,研究了不同降雨强度条件下滑坡土体的入渗特征以及对应的滑坡浅层变形机制。降雨入渗试验结果表明:降雨入渗土体的速度取决于降雨强度与土体渗透系数的相对大小,当降雨强度小于或等于土体渗透系数时,入渗能力随降雨强度增大而增大。当降雨强度大于土体渗透系数时,入渗能力反而随之减小。模型试验结果表明:强降雨入渗时,会造成地表土体暂态饱和,表层土体以下非饱和区内的气体被暂态封闭并受到表层孔隙水压力作用而压缩,导致孔隙气压力随降雨入渗迅速增大。对于三峡库区的降雨型滑坡,短时的暴雨会产生瞬态饱和区。封闭气体,这也是影响强降雨入渗能力的主要原因;同时封闭气体传递水压使得浅层土体的孔隙水压力骤增,这也是许多滑坡发生浅层变形和破坏的主要原因。 展开更多

关键词 三峡库区 模型试验 降雨诱发滑坡 入渗特征 变形机制

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乡镇滑坡灾害精细化易发性评价——以万州区熊家镇为例

9

作者 黄倩雯 刘庆丽 +3 位作者 杜娟 吴名华 黄肖萍 钱未 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期188-197,216,共11页

地质灾害精细化易发性评价是乡镇尺度地质灾害风险防控的基础,探究适应于乡镇级评价精度需求和精细化调查数据的易发性评价方法成为研究的重点。以万州区熊家镇为研究区,在精细化地质灾害调查的基础上,将滑坡灾害细分为厚层堆积层滑坡... 地质灾害精细化易发性评价是乡镇尺度地质灾害风险防控的基础,探究适应于乡镇级评价精度需求和精细化调查数据的易发性评价方法成为研究的重点。以万州区熊家镇为研究区,在精细化地质灾害调查的基础上,将滑坡灾害细分为厚层堆积层滑坡和浅层堆积层滑坡,分别对其进行斜坡单元划分,并基于灾害的成因机制构建差异化的易发性评价指标体系;针对乡镇尺度评价区灾害样本数量少、难以采用统计和机器学习类评价方法的问题,引入多分类逻辑回归模型进行小样本区的易发性评价;综合滑坡单元、非滑坡单元和存在一定变形、但尚未形成整体滑移的不稳定斜坡单元,突破传统的0、1二元变量,构建包含“中间态”变量的易发性评价灾害样本集,从而实现对灾害样本的有效扩充和对不同程度易发性的量化评价。结果表明:浅层堆积层滑坡高和极高易发区主要位于研究区北部顺向坡以及中部、南部的人类活动集中区域,且70.59%的调查变形点位于高和极高易发区;厚层堆积层滑坡极高和高易发区主要分布于西部坡度较缓的河流两岸,评价结果精度AUC值为0.823。本研究对乡镇及其同等尺度地质灾害风险调查与评价具有参考价值。 展开更多

关键词 厚层堆积层滑坡 浅层堆积层滑坡 易发性评价 多分类逻辑回归模型

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库水作用下滑坡土体渗流与蠕变耦合试验研究 被引量：1

10

作者 王力 孙文铎 +3 位作者 王世梅 胡秋芬 陈玙珊 南芳芸 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第2期128-134,共7页

水库滑坡变形具有显著的渗流与蠕变耦合效应。为此,采用自主研发的渗流与蠕变耦合三轴试验仪,分别开展了渗流对蠕变的影响以及变形对渗流的影响试验研究,并改进GDS三轴仪完成了高精度控制和量测的渗流与蠕变耦合试验。结果表明:渗流作用... 水库滑坡变形具有显著的渗流与蠕变耦合效应。为此,采用自主研发的渗流与蠕变耦合三轴试验仪,分别开展了渗流对蠕变的影响以及变形对渗流的影响试验研究,并改进GDS三轴仪完成了高精度控制和量测的渗流与蠕变耦合试验。结果表明:渗流作用下,土样体积变形随时间先逐渐增大后缓慢减小,主要原因是超孔隙水压力导致围压卸荷,使得土样产生回弹变形,但渗透压力持续作用于土体,使得土样体积持续缓慢减小;获取了渗流过程中土样体积的变化结果,分别建立了渗流开始前试样e-k(孔隙比-渗透系数)关系曲线及渗流稳定后试样e-k关系曲线,结果表明考虑变形影响的e-k关系曲线更能反映土体的流固耦合效应。研究成果可望为水库滑坡变形演化预测提供更加科学严密的理论和方法。 展开更多

关键词 水库滑坡 蠕变 渗流 流固耦合 体积应变

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季冻区公路路基水热场阴阳坡差异与防冻胀模拟 被引量：6

11

作者 邓青松 曾超 +2 位作者 何先志 陈风光 刘晓 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期3113-3128,共16页

在国道G109那曲至拉萨的季节性冻土路段设置监测断面,对季节性冻土区路基的地温、含水率和冻胀位移进行连续监测,依据实时监测数据,利用所建立的冻土路基水-热耦合模型,分析季节性冻土区公路路基水-热场的季节变化特征以及阴阳坡差异,... 在国道G109那曲至拉萨的季节性冻土路段设置监测断面,对季节性冻土区路基的地温、含水率和冻胀位移进行连续监测,依据实时监测数据,利用所建立的冻土路基水-热耦合模型,分析季节性冻土区公路路基水-热场的季节变化特征以及阴阳坡差异,并结合水-热场计算结果分析路基的冻胀性以及多种措施下防冻胀效果,并以路基监测期内含冰量的标准差表征路基损伤程度。研究结果表明:季节性冻土区公路路基的温度场与水分场具有明显季节变化特征,在路基路面以下8 m深度范围内,地温受外界环境变化影响较大;由于阴阳坡效应,温度场、水分场、冻胀量场与损伤场的横向分布不对称,相较于阳坡,阴坡冻胀量更大,严重损伤区域更多;路基冻胀量在2月份达到最大,2月底正常天气下路基阴坡肩和阳坡肩冻胀量分别为31.5 mm和26.0 mm左右,而极寒天气下,路基冻胀量明显增大;在保温板措施下,路基损伤区域明显减小,并集中于保温板外表面与路面之间;综合使用保温板、水泥稳定砂和碎石隔水层的措施下,路基阴阳坡肩冻胀峰值分别减少25.4%与30.7%,有效降低了路基冻害。 展开更多

关键词 季节性冻土 公路路基 水热耦合模型 阴阳坡效应 路基损伤 防冻胀

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基于EfficientNet的滑坡遥感图像识别方法——以贵州省毕节市为例 被引量：2

12

作者 李长冬 龙晶晶 +2 位作者 刘勇 易书帆 冯鹏飞 《华南地质》 CAS 2023年第3期403-412,共10页

近年来,随着工程建设的快速发展,工程活动改变了边坡原始地质条件,导致滑坡灾害频繁发生,严重威胁人民的生命财产安全。因此,深入研究滑坡的快速、精确识别方法对于防灾减灾具有重要意义。本文提出一种基于EfficientNet高效网络提取滑... 近年来,随着工程建设的快速发展,工程活动改变了边坡原始地质条件,导致滑坡灾害频繁发生,严重威胁人民的生命财产安全。因此,深入研究滑坡的快速、精确识别方法对于防灾减灾具有重要意义。本文提出一种基于EfficientNet高效网络提取滑坡深度特征的潜在滑坡识别方法,该方法通过寻找一组最优的复合系数从深度、宽度、分辨率三个维度对神经网络进行扩展,自适应地优化网络结构,并引入带动量的梯度下降算法(Stochastic Gradient Descent Momentum,SGDM)作为网络学习的优化器,充分考虑历史梯度的影响,在参数更新过程中不断调整当前梯度值,从而相应地调整参数的更新幅度,改善神经网络的学习效果,提取滑坡体的深层次特征。实验结果表明,EfficientNet模型在测试集上的平均准确度达到92.78%,可以高效准确地实时提取滑坡信息,对灾后的快速反应有指导意义。 展开更多

关键词 滑坡识别 深度特征 EfficientNet 带动量的梯度下降算法(SGDM)

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考虑岩体结构面组合的区域崩塌灾害易发性评价 被引量：2

13

作者 黄肖萍 郑莉 +1 位作者 杜娟 冯霄 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期163-172,共10页

崩塌灾害是山区城镇和交通沿线主要的地质灾害类型,岩体优势结构面与斜坡临空面的空间组合关系是崩塌灾害失稳破坏的主要控制因素之一。针对平面滑移式、楔形体滑移式和坠落式崩塌灾害,综合考虑岩体优势结构面与斜坡临空面的空间组合模... 崩塌灾害是山区城镇和交通沿线主要的地质灾害类型,岩体优势结构面与斜坡临空面的空间组合关系是崩塌灾害失稳破坏的主要控制因素之一。针对平面滑移式、楔形体滑移式和坠落式崩塌灾害,综合考虑岩体优势结构面与斜坡临空面的空间组合模式以及岩体结构面的发育密度,提出斜坡单元内崩塌灾害发生概率的计算方法,分析崩塌灾害的易发斜坡坡向,构建适用于区域崩塌灾害易发性分析的岩体结构面组合模式评价指标体系,并以重庆市万州区铁峰乡为研究区,综合考虑崩塌灾害的岩性组合、地形坡度、植被指数(NDVI)、岩体优势结构面与斜坡坡向组合、地表水汇流影响和切坡建筑加载6个评价指标,以斜坡单元作为崩塌灾害易发性评价单元,采用人工神经网络模型对研究区崩塌灾害易发性进行定量评价。评价结果表明:地形坡度和岩体优势结构面与斜坡坡向组合是影响研究区崩塌灾害易发性的关键因素,预测模型的总体正确率AUC值为87.1%,说明模型的预测精度较高。该评价结果对研究区崩塌灾害风险管控具有指导意义。 展开更多

关键词 区域崩塌灾害 易发性评价 岩体结构面组合 人工神经网络模型

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考虑基质渗透性的粗糙单裂隙非达西流动特性研究

14

作者 朱寅斌 李长冬 +3 位作者 周佳庆 项林语 姜茜慧 朱文宇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期601-611,共11页

粗糙单裂隙及其周围岩石基质是组成复杂岩体裂隙网络的基本单元,了解其中发生的流体流动行为具有重要意义。通过直接求解Navier-Stokes(N-S)方程开展三维粗糙单裂隙和裂隙-孔隙双重介质模型的渗流模拟工作,研究了裂隙表面粗糙度、匹配... 粗糙单裂隙及其周围岩石基质是组成复杂岩体裂隙网络的基本单元,了解其中发生的流体流动行为具有重要意义。通过直接求解Navier-Stokes(N-S)方程开展三维粗糙单裂隙和裂隙-孔隙双重介质模型的渗流模拟工作,研究了裂隙表面粗糙度、匹配性和基质渗透性对粗糙单裂隙中发生的非达西流动的影响规律。结果表明:Forchheimer方程可以准确描述双重介质模型中粗糙单裂隙流体流量与压力梯度间的非线性关系;表面粗糙度和不匹配性的增大会加剧裂隙内部开度分布的不均匀性,增大裂隙的流动阻力而促进非达西流动的发生;可渗透基质会使得裂隙过流能力增强,通过粗糙单裂隙的流量最多可增大约14%,这会抑制非达西流动的发生;基质渗透性对裂隙过流能力增长的影响程度与表面粗糙度和不匹配性呈正相关。 展开更多

关键词 粗糙单裂隙 裂隙-孔隙双重介质模型 非达西流动 渗流数值模拟 表面粗糙度 匹配性

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圆截面组合桩加固滑坡的作用机理与合理嵌固深度物理模型试验研究

15

作者 宋成彬 李长冬 +3 位作者 王贵华 姚文敏 贺鑫 方堃 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期135-149,共15页

目前在滑坡治理中,大截面人工挖孔桩因存在施工安全隐患大和效率低下等问题已在部分行业领域被限制使用,开展可机械化施工的圆截面组合桩研究已成为新的趋势,但当前对圆截面组合桩变形受力机理与合理嵌固深度的研究尚不够深入。基于自... 目前在滑坡治理中,大截面人工挖孔桩因存在施工安全隐患大和效率低下等问题已在部分行业领域被限制使用,开展可机械化施工的圆截面组合桩研究已成为新的趋势,但当前对圆截面组合桩变形受力机理与合理嵌固深度的研究尚不够深入。基于自主研发的圆截面组合桩加固滑坡物理模型试验系统,开展了不同工况下圆截面组合桩加固滑坡的物理模型试验,分析了滑体的变形演化过程,研究了圆截面组合桩加固下滑体与抗滑桩的变形受力特征,并对比分析了不同嵌固深度和桩顶连系梁对圆截面组合桩变形特征的影响,揭示了圆截面组合桩加固滑坡的作用机理。结果表明:①滑体的变形演化过程可分为压密、匀速变形、加速变形和变形破坏4个阶段;②前后桩均存在反弯点,反弯点会随着试验进程向桩顶移动,且后桩的反弯点更接近于滑动面;③当一排桩的嵌固深度保持不变、另一排桩的嵌固深度改变时,可将36%的桩长作为合理的嵌固深度;④连系梁使后桩的最大桩顶位移减小了15.6%,而对前桩的影响不大;⑤连系梁的存在降低了滑动面处的最大桩身弯矩,从而使得桩身弯矩分布更加合理。该研究成果有望为圆截面组合桩的设计提供借鉴和参考。 展开更多

关键词 滑坡加固 圆截面组合桩 加固机理 嵌固深度 物理模型试验

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粗糙岩石单裂隙非达西流动的试验和数值模拟研究 被引量：2

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作者 朱寅斌 李长冬 +3 位作者 周佳庆 项林语 余海兵 陈文强 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1278-1284,共7页

采用3D雕刻方式制作了一批具有特定粗糙度的砂岩裂隙样品,结合自行设计的可定量调整粗糙岩石单裂隙开度的装置,实现了在试验中对岩石单裂隙试样开度和表面粗糙度的定量化控制。开展一系列不同流量下的渗流试验,研究了平均开度和表面粗... 采用3D雕刻方式制作了一批具有特定粗糙度的砂岩裂隙样品,结合自行设计的可定量调整粗糙岩石单裂隙开度的装置,实现了在试验中对岩石单裂隙试样开度和表面粗糙度的定量化控制。开展一系列不同流量下的渗流试验,研究了平均开度和表面粗糙度对粗糙岩石单裂隙非达西流动的影响。结果表明Forchheimer方程可以准确的描述裂隙中流体流量与压力梯度间的非线性关系。分形维数是表征岩石裂隙表面粗糙度的有效参数,其增大主要导致裂隙的曲折程度增大而使流动路径变得更复杂,从而促进非达西流动的发生。建立了惯性渗透率与平均开度和分形维数之间的经验定量化模型,通过直接求解Navier-Stokes方程来开展三维粗糙单裂隙渗流模拟,验证了所建立模型的准确性和所开展渗流试验的可靠性。粗糙岩石单裂隙的平均开度越小、表面粗糙度越大则所建立的经验定量化模型预测的结果就越精确。 展开更多

关键词 粗糙岩石单裂隙 非达西流动 渗流试验 数值模拟 开度尺寸 表面粗糙度

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基于模型试验的动水驱动型顺层岩质滑坡启滑机制初探 被引量：5

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作者 唐雅婷 谭杰 +2 位作者 李长冬 李炳辰 周文娟 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期137-148,共12页

动水驱动型顺层岩质滑坡数量多、灾害频发、危害大,是滑坡地质灾害领域的研究重点,但目前对于滑坡启滑机制的认识仍不充分,滑坡的准确预报还面临巨大挑战。鉴于此,以含软弱夹层的中倾角顺层岩质滑坡为研究对象,通过构建理想的单层滑带... 动水驱动型顺层岩质滑坡数量多、灾害频发、危害大,是滑坡地质灾害领域的研究重点,但目前对于滑坡启滑机制的认识仍不充分,滑坡的准确预报还面临巨大挑战。鉴于此,以含软弱夹层的中倾角顺层岩质滑坡为研究对象,通过构建理想的单层滑带滑坡物理模型,开展了一系列动水作用下的滑坡模型试验研究。结果表明,动水作用下顺层岩质滑坡从开始变形至失稳滑动需经历初始变形、缓慢变形、加速变形和失稳破坏4个阶段,而各个阶段的演化特征与滑面粗糙度和倾角密切相关。滑面倾角越大或粗糙度越小,滑坡体从开始变形至失稳滑动所需的时间则越短;相应地,坡体加速变形阶段越不明显,滑坡破坏的突发性越强。滑带内的渗流冲蚀作用会使滑带土中的骨料流失,导致其抗剪强度降低,进而引发坡体滑动。与此同时,上覆坡体的压剪作用以及变形演化过程亦将反过来影响冲蚀强度。基于滑带土黏聚力随水力梯度和冲蚀时间的变化关系,提出了渗流驱动下滑带土黏聚力演化模型,可较好地描述滑带土黏聚力的退化过程。滑面粗糙度的存在不仅显著影响了滑带的冲蚀劣化规律,还改变了滑带不同区域的破坏模式。此外,通过考虑滑面粗糙度对滑带不同区域破坏模式的影响,开展了动水多效应关联分析,建立了滑坡地质体力学分析模型,实现了动水作用下顺层岩质滑坡动态稳定性的有效评估。本研究成果可为实际动水驱动型顺层岩质滑坡的预测和防治提供理论参考。 展开更多

关键词 顺层岩质滑坡 模型试验 动水作用 强度劣化 启滑机制

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地震荷载下唐家山滑坡动力响应特征及破坏机理研究

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作者 侯玮华 董杉 +2 位作者 张奇华 彭宇林 张恒 《甘肃科学学报》 2024年第4期1-8,25,共9页

为分析北川唐家山滑坡地震动力响应特征和变形破坏机理,通过振动台模型试验和FLAC 3D数值模拟开展研究。研究表明:地震作用下,中缓倾角顺层岩质边坡加速度响应表现出“高程效应”和“趋表效应”。地震波加载频率达20~30 Hz时,坡面各测... 为分析北川唐家山滑坡地震动力响应特征和变形破坏机理,通过振动台模型试验和FLAC 3D数值模拟开展研究。研究表明:地震作用下,中缓倾角顺层岩质边坡加速度响应表现出“高程效应”和“趋表效应”。地震波加载频率达20~30 Hz时,坡面各测点加速度响应峰值和坡脚监测点加速度峰值的比值即PGA放大系数呈现显著递增趋势;加载不同振幅地震波,坡面各测点PGA放大系数均呈现递增趋势。坡体失稳表现出明显时间和空间上的差异性,具有多次滑动现象,出现层间错动的多个滑动面。地震作用下该类边坡的破坏模式主要为“拉裂-剪切-滑移”型,破坏过程主要分为层间结构面拉裂、松弛阶段,竖向拉裂缝形成阶段,结构面剪切阶段和整体滑移阶段。研究成果对进一步认识此类边坡动力稳定性影响规律具有一定参考意义,可为防灾减灾和抗震设计提供科学依据。 展开更多

关键词 顺层岩质边坡 振动台试验 数值模拟 动力响应特征 变形破坏机理

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断层破碎带条件下组合式圆截面抗滑桩加固边坡效果研究 被引量：4

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作者 罗晓娟 寇桓嘉 +2 位作者 祝国强 宋成彬 苗宇芃 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期253-261,共9页

随着我国公路建设不断向山区深入,在地质构造复杂区公路边坡遇到断层破碎带的情况日渐增多,亟需开展阻滑能力强的抗滑桩结构加固边坡研究。传统的人工挖孔桩施工模式存在高风险、低效率等缺点,而组合式圆截面抗滑桩具有施工效率高、安... 随着我国公路建设不断向山区深入,在地质构造复杂区公路边坡遇到断层破碎带的情况日渐增多,亟需开展阻滑能力强的抗滑桩结构加固边坡研究。传统的人工挖孔桩施工模式存在高风险、低效率等缺点,而组合式圆截面抗滑桩具有施工效率高、安全便捷等特点,为此,探究其对含断层破碎带边坡的加固效果具有现实意义。采用自主设计的边坡物理试验系统,设计了5种不同破碎带厚度与组合式圆截面抗滑桩组合的物理模型,采用坡顶逐级加载的方式模拟加载,监测桩身应变、桩顶位移和桩后土压力,采用高速相机捕捉滑体变形破坏图像,并使用粒子图像测速(PIV)技术对图像进行处理。研究结果表明:组合式圆截面抗滑桩通过限制桩后滑体水平位移,并将滑体限制在前、后排桩间来达到加固边坡的效果;滑体演化分为变形压密、加速变形和破坏滑移3个阶段;前、后排桩桩后土压力比值介于1/3~1/2之间;随断层破碎带厚度增加,滑体水平滑移速率增大,组合式圆截面抗滑桩的桩顶位移增大,桩身最大正弯矩减小。模型试验与数值模拟计算的弯矩及桩顶位移较为吻合,研究成果可为边坡工程组合式圆截面抗滑桩设计提供一定借鉴与参考。 展开更多

关键词 公路边坡 组合式圆截面桩 断层破碎带 物理模型试验 PIV技术 加固效果

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干湿循环作用下白鹤滩小坝组红层砂岩强度特性与结构损伤研究 被引量：4

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作者 于越 李长冬 +2 位作者 洪望兵 孟杰 付国斌 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期24-32,54,共10页

针对库岸消落带岩石长期处于干湿循环状态导致岩石劣化损伤威胁库岸稳定的工程问题,以白鹤滩水电站库区小坝组红层砂岩为研究对象,对不同干湿循环次数下“自然浸水”和“真空吸水”两种饱水方式的小坝组砂岩岩样进行单轴压缩试验、吸水... 针对库岸消落带岩石长期处于干湿循环状态导致岩石劣化损伤威胁库岸稳定的工程问题,以白鹤滩水电站库区小坝组红层砂岩为研究对象,对不同干湿循环次数下“自然浸水”和“真空吸水”两种饱水方式的小坝组砂岩岩样进行单轴压缩试验、吸水试验、CT扫描试验、波速试验,研究了干湿循环作用下小坝组砂岩力学特性、空隙特性及损伤特性的变化规律。结果表明:干湿循环次数n相同条件下真空吸水砂岩岩样的强度参数普遍低于自然浸水砂岩岩样,砂岩的单轴抗压强度σ_(c)在干湿循环次数n为10~15次之间出现拐点;小坝组砂岩的总开空隙率n_(0)、大开空隙率n_(b)与n呈线性关系,大开空隙在砂岩强度劣化中起主要作用;随干湿循环的进行小坝组砂岩单轴抗压破裂面的分形维数增大;小坝组砂岩的纵波波速v_(p)、横波波速v_(s)与n的变化规律和σ_(c)与n的变化规律呈现出一致性,真空吸水加速,加深了砂岩强度劣化;定义了小坝组砂岩的纵向和横向损伤变量,干湿循环作用对砂岩的纵向损伤大于横向损伤。该研究结果可为白鹤滩大型水电工程库岸消落带岩体差异风化和岩体稳定性评价提供依据。 展开更多

关键词 小坝组红层砂岩 干湿循环 单轴抗压强度 空隙率 损伤变量

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