黃土洞穴潛蝕工程地質(zhì)

前言

1　黃土潛蝕作用研究綜述

1.1　概念的提出及研究現(xiàn)狀

1.2　存在的主要問題

1.3　擬解決的主要問題

2　潛蝕作用相關(guān)概念辨析

2.1　滲透力及地下徑流形式

2.2　潛蝕作用概念模型

2.2.1　管涌、滲透壓密、接觸管涌、接觸沖刷

2.2.2　流土、突涌與接觸流土

2.2.3　流砂

2.2.4　地下沖刷侵蝕

2.2.5　洞穴侵蝕

3　潛蝕作用發(fā)生的臨界條件

3.1　滲透侵蝕作用激發(fā)條件的理論推導

3.1.1　管涌及滲透壓密的激發(fā)條件

3.1.2　流土發(fā)生的臨界條件

3.1.3　突涌發(fā)生的臨界條件

3.1.4　地下徑流沖蝕動能公式

3.2　關(guān)于潛蝕作用概念模型的討論

3.2.1　潛蝕與非潛蝕

3.2.2　潛蝕作用的繼發(fā)性、動態(tài)性和復雜性

3.3　黃土地層突涌破壞機理物理模擬

3.4　黃土地層突涌破壞機理數(shù)值模擬

4　黃土洞穴潛蝕災害

4.1　黃土洞穴潛蝕的直接危害

4.2　黃土洞穴潛蝕的間接危害

4.3　黃土洞穴潛蝕災害及其成災機理——以公路黃土暗穴為例

4.3.1　黃土暗穴對公路工程危害的一般特點

4.3.2　黃土暗穴對公路工程的直接危害及其致災機理

4.3.3　黃土暗穴對公路工程的間接危害及其致災機理

5　黃土洞穴的成因機理

5.1　黃土土性與洞穴形成的關(guān)系

5.1.1　黃土的滲透性與黃土洞穴形成的關(guān)系

5.1.2　黃土的崩解性與暗穴形成的關(guān)系

5.1.3　黃土的濕陷性與洞穴形成的關(guān)系

5.2　黃土節(jié)理裂隙與黃土洞穴形成的關(guān)系

5.2.1　構(gòu)造節(jié)理裂隙與黃土洞穴形成的關(guān)系

5.2.2　垂直節(jié)理裂隙與黃土洞穴形成的關(guān)系

5.2.3　卸荷裂隙與黃土洞穴形成的關(guān)系

5.2.4　濕陷裂隙與黃土洞穴形成的關(guān)系

5.2.5　風化裂隙與暗穴形成的關(guān)系

5.3　地下水與黃土洞穴形成的關(guān)系

5.3.1　黃土地層中地下水的類型

5.3.2　地下水在黃土洞穴形成過程中的作用機理

5.3.3　黃土洞穴成因的多樣性

6　黃土洞穴的形成演化過程

6.1　黃土洞穴內(nèi)部構(gòu)造特征

6.1.1　黃土暗穴斷面特征

6.1.2　黃土暗穴空間形態(tài)特征

6.1.3　黃土暗穴內(nèi)部構(gòu)造特征

6.2　黃土洞穴孕育期及其特征

6.3　黃土洞穴形成期及其特征

6.4　黃土洞穴發(fā)展期及其特征

6.5　黃土洞穴破壞期及其特征

6.6　黃土洞穴消亡期及其特征

7　黃土崩解性試驗研究

7.1　大試塊黃土崩解試驗及原位崩解試驗介紹

7.2　黃土的崩解機理

7.2.1　黃土崩解作用的本質(zhì)

7.2.2　黃土崩解作用的特點

7.3　黃土崩解性的影響因素及其機理

7.3.1　天然含水率對黃土崩解性的影響機理

7.3.2　黃土的結(jié)構(gòu)性對其崩解性的影響

7.3.3　黃土崩解過程中的邊界效應

7.4　黃土崩解動力學研究

7.4.1　試驗方法

7.4.2　試驗結(jié)果與討論

8　黃土抗沖性試驗研究

8.1　黃土洞穴大試塊抗沖性試驗研究

8.1.1　試驗設(shè)計

8.1.2　試驗結(jié)果分析

8.2　原位沖刷試驗

8.2.1　試驗目的及試驗工況設(shè)計

8.2.2　試驗步驟

8.2.3　試驗結(jié)果分析

9　黃土洞穴侵蝕速率試驗研究

9.1　黃土洞穴侵蝕速率物理模擬試驗

9.1.1　試驗裝置及工況設(shè)計

9.1.2　試驗結(jié)果及分析

9.2　大型天然黃土洞穴系統(tǒng)現(xiàn)場沖刷試驗

9.2.1　試驗區(qū)概況

9.2.2　試驗目的及主要裝置

9.2.3　試驗過程及現(xiàn)象觀察

9.2.4　試驗結(jié)果分析

10　洞穴環(huán)境下黃土邊坡穩(wěn)定性分析

10.1　洞穴環(huán)境下黃土邊坡破壞類型

10.1.1　洞穴或洞穴系統(tǒng)的形成及其變形破壞

10.1.2　洞穴引發(fā)邊坡的局部或整體變形破壞

10.1.3　洞穴對邊坡破壞體的后生改造

10.2　洞穴潛蝕環(huán)境下黃土邊坡穩(wěn)定性分析

10.2.1　暗穴沿坡面傾向發(fā)育時黃土邊坡穩(wěn)定性有限元分析

10.2.2　暗穴沿坡腳發(fā)育時黃土邊坡穩(wěn)定性有限元分析

10.2.3　基于強度折減法的暗穴環(huán)境下非飽和黃土邊坡穩(wěn)定性有限元分析

11　結(jié)論及展望

11.1　主要結(jié)論

11.2　展望

參考文獻2100433B

黃土潛蝕工程地質(zhì)屬于黃土工程地質(zhì)與黃土潛蝕的邊緣學科，本書是第一部將黃土工程地質(zhì)與黃土潛蝕相結(jié)合的專著。

李喜安，葉萬軍等著的這本《黃土洞穴潛蝕工程地質(zhì)》首先就目前國內(nèi)外容易混淆的關(guān)于潛蝕及相關(guān)概念進行了必要的辨析和澄清，建立了基本潛蝕作用的概念模型，并通過理論推導、物理模擬等手段對黃土潛蝕作用發(fā)生的臨界條件及其破壞機理進行了探討。分析總結(jié)了黃土洞穴潛蝕災害的類型和致災機理，并對黃土洞穴的成因機理、形成演化過程進行了深入研究。為了研究潛蝕作用與災害性塊體運動之間的關(guān)系，在本書的最后對黃土洞穴環(huán)境下黃土邊坡的破壞類型及其穩(wěn)定性進行了初步分析。

《黃土洞穴潛蝕工程地質(zhì)》可供工程地質(zhì)學、黃土力學、巖土工程學、水土保持等領(lǐng)域的科研技術(shù)人員及高等院校師生參閱。

調(diào)查內(nèi)容主要有：黃土區(qū)基本特征調(diào)查，包括地貌類型及微地貌，地層土質(zhì)、結(jié)構(gòu)、夾層、古土壤的特征，節(jié)理裂隙發(fā)育和大氣降水匯集與徑流特征，以及下伏巖層的地下水賦存特征等；黃土濕陷與潛蝕特征調(diào)查，包括發(fā)育部位與形態(tài)特征、產(chǎn)生的原因（自然與人為）、發(fā)育程度，確定其濕陷性和濕陷等級等；黃土濕陷與潛蝕危害調(diào)查和防治措施及其效果調(diào)查。 2100433B

潛蝕破壞是指水流在一定水力梯度下產(chǎn)生的較大的動水壓力沖刷、挾走細小顆?；蛉芪g巖土體，使巖土體中的孔隙逐漸增大，甚至形成洞穴，導致巖土體松動或破壞，以致產(chǎn)生地表裂縫、塌陷、影響建筑工程的穩(wěn)定。在黃土和巖溶等地區(qū)的巖、土層中最易發(fā)生潛蝕作用。潛蝕作用有機械潛蝕和化學潛蝕。潛蝕產(chǎn)生的條件主要有兩點：一是有適宜的巖土顆粒組成；二是有足夠的水動力條件。潛蝕作用的結(jié)果是導致巖石土體結(jié)構(gòu)松動甚至破壞。機械潛蝕和化學潛蝕一般是同時進行的，且二者相互影響，相互促進的。

水力梯度化學潛蝕

化學潛蝕是指潛蝕作用的一種。是水流從巖土中溶濾并帶走可溶鹽類，削弱巖石內(nèi)部聯(lián)結(jié)，使巖土松散的現(xiàn)象。例如，在水庫工程中，庫水作為一種溶液, 在向壩基移動的過程中會產(chǎn)生水與壩基巖石之間、水與帷幕之間、混凝土之間的相互作用，壩基水質(zhì)特征的形成是這些作用共同作用的結(jié)果，但它可能引起壩基軟弱巖層的化學潛蝕 (包括對帷幕、混凝土的侵蝕)?；瘜W潛蝕常為機械潛蝕創(chuàng)造了流通條件。

水力梯度機械潛蝕

地下水滲流產(chǎn)生的動水壓力小于土顆粒的有效重度，即滲流水力坡度小于臨界水利坡度，雖然不會發(fā)生流砂，但是土中細小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流攜帶而走。時間長了，將在土中形成管狀空洞，使土體結(jié)構(gòu)破壞，強度降低，壓縮性增加，這種現(xiàn)象稱之為機械潛蝕。2100433B