采掘诱发裂隙导通顶板上覆含水砂层中产生的水力坡度是渗透型溃砂的关键判断依据之一,但是,到目前为止主要是采用定流量下的稳定流水力坡度表达式计算,而实际上,上覆含水层中水动力条件和涌水量在溃水溃砂过程中都是非稳定的.本文依据非稳定流理论,给出了二维潜水、承压水单井定降深模型下的水力坡度J的解析公式,并分析了 J随时间和距离的演变特征.结果表明,对于潜水,J随与井的距离r的增加而下降,下降速度随r的增加而减小;存在拐点r',当r＜r'时,J随时间延长而下降,在r＞r'时,J随时间延长而增加;随着地下水头H0的增加,J是增加的;本文获得的潜水的非稳定流条件下的J大于潜水稳定流的J.对于承压水,J随r的增加而下降,下降速度随r的增加而减小;与潜水不同的是,在不同r处,J随时间延长而下降,不存在拐点;随着H0的增加,J是增加的;本文获得的承压水的非稳定流条件下的J不总大于承压水稳定流的J.最后,在伊犁河谷某矿对本文方法进行了初步应用.
新疆天山山脉海拔落差大,受气候及地形条件的影响其垂直分带性显著.天山山脉独特的地理位置及地质构造特征决定了山脉植被特征及垂直带谱发育的复杂性,也是影响坡积土分布与发育的重要条件.本文通过总结新疆天山山脉整体空间地理格局、地质造山过程和特殊地质地貌发育特征,进而明确了坡积土的风化成生过程及演化机制,并分析了天山山脉垂直分带划分界限及各分带内坡积土表层植被和地质灾害分布特征.研究表明:(1)新疆天山山脉横贯新疆中部,山脉发育主要受到古生代陆缘增生-碰撞造山、新生代晚期陆内造山及持续的冰川侵蚀等作用演化而成,其独特气候环境条件的差异性及规律性造就了天山山脉地貌发育具有水平过渡完整、垂直分带特性显著等特点;(2)天山山脉坡积土风化成生过程经历了原位风化、运移沉积及有机质积聚三环节,各环节依次进行又同时发生,具有循环递进特点;(3)依据海拔梯度与水热条件可将坡积土类型进行垂直分带划分,主要表现在:以博格达峰为代表的天山山脉北坡坡积土类型沿海拔由高到低依次为高山原始土、高山-亚高山草甸土、山地黑钙土、栗钙土、灰褐土、荒漠灰棕漠土;以托木尔峰为代表的天山山脉南坡坡积土类型沿海拔由高到低依次为:高山原始土、高山-亚高山草甸土、淡栗钙土、棕钙土、棕漠土;(4)天山山脉坡积土地质灾害受不同海拔处地貌条件及气候环境因素影响而产生了垂直分带特性,可以划分为冰川动力作用型、冰水侵蚀作用型、降水补给作用型.研究为明晰不同海拔内坡积土垂直分带及地质灾害特征提供基础指导价值.
近年来,随着山区工程建设日益活跃,由滑坡转化为泥石流所导致的巨型远程沟谷灾害,因其超强的运动性和巨大的破坏性而引起广泛关注.与单灾种滑坡相比,转化后的泥石流灾害规模更大、运动距离更远、流动性更强、危害程度更严重.科学的认识滑坡-泥石流转化过程,对从起始环节降低远程沟谷灾害风险,进而采取针对性减灾措施具有重要意义.本文基于现阶段国内外研究成果,系统综述了滑坡-泥石流灾害转化的概念、转化条件和转化机理.首先,对比高速远程滑坡-碎屑流,明确了滑坡-泥石流转化的概念.随后,从物源、水源和地形3个角度梳理了滑坡-泥石流转化的宏观条件,进一步梳理了现阶段用于划分滑坡、泥石流的静态、动态指标和方法.基于典型滑坡-泥石流转化野外案例和模型实验,总结了滑坡-泥石流转化的两种模式:"静-动"转化和"动-动"转化,分别就不同转化模式所对应的孕灾条件和物理机制进行了探讨.最后,基于对现有成果的分析,提出了滑坡-泥石流转化研究所面临的3个关键科学问题,指出了滑坡-泥石流转化研究可借鉴的相关理论和方法,探讨了未来滑坡-泥石流转化过程及物理机制分析的研究方法.
红层是一种分布广泛,性质特殊的易灾地层组合,其灾变基础科学问题已成为工程地质学科领域迫切需要解决的前沿课题之一.我国红层分布区工程规模巨大,灾变问题突出,主要表现为地质灾害、工程病害、生态损害3大灾变类型,使得红层地区经济社会可持续发展面临着前所未有的灾变危害与风险,严重威胁着一系列国家重大战略的实施.传统红层灾变理论和防控技术难以适应复杂条件下人地失调带来的重大挑战,亟待突破.本文旨在通过对国内外研究现状分析、对基础性科学问题的深入思考与系统梳理,阐明中国红层灾变研究概况,分析红层灾变基础研究的国际学术前沿问题,提出红层灾变基础研究亟待解决的3个关键科学问题,阐述了主要研究思路与内容及方案.这些思考寄期于支持破解红层灾变地质基因、成因机理、韧性协调防控等难题,以保障红层地区国家重大战略的高效实施,保障人居安全、生态文明建设和社会经济可持续发展,使得我国红层灾变研究占领国际前沿高地.
以石英云母片岩为对象,采用单轴压缩试验,探讨这类脆性片理化岩石在干燥和含水状态下的特征强度与能量演化的加载方向效应,并结合微观组构特征与宏观破坏模式,揭示片岩力学行为各向异性的机制.结果表明:(1)加载过程中,能量演化曲线与岩石的变形损伤变化有较好的对应关系,据此可快速准确地确定岩石的特征强度;(2)干燥和含水状态下片岩的特征强度皆表现为α=90°＞α=0°＞α=30°,其中,α=30.时,片岩强度对水的响应更为敏感,水对片岩的强度各向异性有一定增强作用;(3)α=90.试样的能量存储与耗散始终高于α=0°、30.试样,但相比α=90.而言,α=30.时,片岩的岩爆倾向性更强,岩石的损伤发展较为迅速;(4)岩石中的片状矿物和微裂隙为水的润滑、软化、水楔作用提供了物质基础,占主导地位的水作用随加载方向有所不同;(5)岩石内的片状矿物定向排列与软硬层近互层状分布的微观结构决定了裂纹产生与扩展机制的加载方向效应,本质上控制着岩石的强度与能量的各向异性.
