黄土沉积过程及微结构模型的非连续变形分析     

张杰  李萍  李同录  张常亮  乔志甜  李强  沈伟 《工程地质学报》2021,29(4):1199-1206

黄土是一种具有特殊结构的多孔隙、弱胶结的松散沉积物,存在典型的微观架空结构,其力学行为是微观结构变形与破坏的宏观体现。从本质上揭示黄土的力学行为,需从黄土微结构出发,而黄土的物质组成和微结构特征受其特殊的风积成因所控制,基于此本文提出了一种模拟黄土沉积过程并构建其初始结构模型的方法。为了生成黄土沉积后所形成的微结构模型,并对其进行变形模拟,首先在确定黄土颗粒形态的基础上利用Monte Carlo法生成沉积前的黄土颗粒群,然后引入非连续变形分析方法(DDA)模拟颗粒的下落,该方法能够模拟颗粒下落过程中的相互碰撞及摩擦,由此建立与实际比较接近的黄土初始结构模型。从模型中可以识别出大、中、小3类孔隙结构和台阶(staircase)、重叠(stack)、点接触(point contact)、T型4种接触形式。对所生成的黄土结构模型进行不同压力下的压缩试验,选择不同部位的颗粒作出了径向分布函数,从微观角度说明了黄土在压缩过程中大孔隙和架空结构会首先被破坏。设计了与数值模拟相同条件下的物理模型试验,将两者试验结果进行对比,结果表明数值模拟与物理模型试验的e-lgp压缩曲线的趋势大致相同,表明所提出方法是可行的。该方法为进一步开展黄土力学行为的微观分析提供了基础。  相似文献   

黄土湿陷性与土体物性指标的相关性研究     

郭倩怡  王友林  谢婉丽  石卫 《西北地质》2021,(1)

为充分应用现有的试验资料,构建出一套快速准确的预测评价黄土湿陷性的新方法。笔者基于咸阳黄土塬区多年积累的岩土勘查数据资料,采用因子分析理论同偏最小二乘法及回归分析法相结合的研究方法,深入挖掘试验数据,应用黄土湿陷机理理论基础分析土体物性指标与黄土湿陷系数相关性及主要影响指标,分别构建了基于PLS方法及LogisticCum函数的黄土湿陷系数预测模型。结果表明,采用LogisticCum函数所构建的黄土湿陷系数与饱和度、孔隙比的三维曲面方程在预测黄土湿陷性方面是可靠的,模拟结果更加接近实际,可以满足工程应用的需要。  相似文献   

第四纪黄土物源的时空差异研究现状及展望^*          下载免费PDF全文

杨光亮  范育新  蔡青松  张青松 《古地理学报》2021,23(5):1020-1037

黄土物源研究对揭示第四纪以来东亚大气环流格局的演化和构造—气候之间的相互作用具有重要意义。目前已应用多种物源示踪方法对黄土物源开展了大量研究,但对黄土物源时空差异规律及其动力学机制尚未取得较为一致的认识。在综合分析黄土物源研究现状的基础上,重点从影响⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值和 ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 值组成及单颗粒碎屑锆石U-Pb年龄谱构成的因素角度,分析了第四纪黄土的物源及可能变化,获得以下认识: (1)第四纪黄土沉积物的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值变化幅度可达0.002 580~0.004 949,远远超出实验室分析测试误差(<0.000 018)或由Sr同位素衰变带来的影响(2.6 Ma时段小于0.000 026,1个冰期旋回小于0.000 001); ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 值亦发生了较显著变化(0.000 095~0.000 240),其变化幅度远大于实验室的分析测试误差(<0.000 010)及衰变导致的 ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 值(<0.000 013)变化。因此,在黄土中检测到的Sr-Nd同位素组成的变化应具有较明确的地质意义。(2)第四纪黄土沉积物中无论全岩还是主要粒径组分的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值和 ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 值的变化都与气候代用指标变化不同步,难以从气候变化角度进行解释,可能更多地反映了源区的变化。(3)与Sr-Nd同位素示踪体系相比,单矿物或单颗粒的物源示踪体系对物源区变化的响应更为敏感,在追踪第四纪黄土沉积物源区时空差异方面具有较明显的优势。(4)基于碎屑锆石U-Pb年龄谱对黄土物源的有限研究揭示黄土高原的黄土在地质历史时期可能发生了原始物源区显著的时空分异,特别是不同剖面都反映出了1.2 Ma前后黄土主要源区的变化,表明通过锆石U-Pb年龄谱研究黄土物源时空差异规律具有揭示岩石圈、大气圈、水圈耦合作用过程及历史的巨大潜力。  相似文献   

第四纪黄土物源的时空差异研究现状及展望     

《古地理学报》2021,23(5)

黄土物源研究对揭示第四纪以来东亚大气环流格局的演化和构造—气候之间的相互作用具有重要意义。目前已应用多种物源示踪方法对黄土物源开展了大量研究,但对黄土物源时空差异规律及其动力学机制尚未取得较为一致的认识。在综合分析黄土物源研究现状的基础上,重点从影响~(87)Sr/~(86)Sr值和~(143)Nd/~(144)Nd值组成及单颗粒碎屑锆石U-Pb年龄谱构成的因素角度,分析了第四纪黄土的物源及可能变化,获得以下认识:(1)第四纪黄土沉积物的~(87)Sr/~(86)Sr值变化幅度可达0.002 580～0.004 949,远远超出实验室分析测试误差(0.000 018)或由Sr同位素衰变带来的影响(2.6 Ma时段小于0.000 026,1个冰期旋回小于0.000 001);~(143)Nd/~(144)Nd值亦发生了较显著变化(0.000 095～0.000 240),其变化幅度远大于实验室的分析测试误差(0.000 010)及衰变导致的~(143)Nd/~(144)Nd值(0.000 013)变化。因此,在黄土中检测到的Sr-Nd同位素组成的变化应具有较明确的地质意义。(2)第四纪黄土沉积物中无论全岩还是主要粒径组分的~(87)Sr/~(86)Sr值和~(143)Nd/~(144)Nd值的变化都与气候代用指标变化不同步,难以从气候变化角度进行解释,可能更多地反映了源区的变化。(3)与Sr-Nd同位素示踪体系相比,单矿物或单颗粒的物源示踪体系对物源区变化的响应更为敏感,在追踪第四纪黄土沉积物源区时空差异方面具有较明显的优势。(4)基于碎屑锆石U-Pb年龄谱对黄土物源的有限研究揭示黄土高原的黄土在地质历史时期可能发生了原始物源区显著的时空分异,特别是不同剖面都反映出了1.2 Ma前后黄土主要源区的变化,表明通过锆石U-Pb年龄谱研究黄土物源时空差异规律具有揭示岩石圈、大气圈、水圈耦合作用过程及历史的巨大潜力。  相似文献   

强降雨作用下黄土陡坡开裂特性测试     

王磊  李荣建  杨正午  刘军定  白维仕 《吉林大学学报(地球科学版)》2021,51(5):1338-1346

降雨诱发黄土边坡失稳具有严重的破坏性。为了研究强降雨条件下黄土陡坡的开裂特性,在陕北吴起开展了黄土陡坡现场人工模拟中雨和大雨试验,分析了坡体含水率及土压力响应,总结了边坡开裂特征、开裂模式及土工布隔离槽的工程效应。研究结果表明：24 h中雨条件下黄土陡坡含水率和土压力上升幅度有限,而144 h大雨条件下边坡表层形成较大厚度的临近饱和区且表层土压力增长明显;144 h大雨条件下黄土陡坡的破坏顺序为坡顶开裂—坡面鼓胀—局部滑动贯通,并且坡顶开裂具有易发性和先导性;边坡破坏模式为自坡顶至坡面的贯通浅层破坏。  相似文献   

土耳其Nallihan黄土-古土壤岩石磁学特征及其环境意义     

侯顺民  刘秀铭  吕镔  陈家胜  王涛  周子博  温昌辉 《第四纪研究》2015,35(4)

黄土广泛分布在东欧和西亚地区,但位于欧亚大陆连接地带的土耳其未见风积黄土的报道,本文对位于土耳其首都安卡拉西北的Nallihan新发现的黄土-古土壤剖面进行系统的环境磁学研究,结合粒度参数和稀土元素指标,讨论土耳其黄土的成因和磁化率变化机制.研究结果显示:土耳其Nallihan S0～L3黄土剖面与典型风积的西伯利亚和中国西峰黄土的粒度特征图形态相似4暗示它们的成因相似性;稀土分配模式与黄土高原黄土基本一致,为上地壳平均值,指示了风积黄土在搬运过程中经过充分混合,整个剖面上下稀土模式分配高度吻合,说明研究区黄土堆积期间物源区相对稳定.热磁和磁滞分析表明样品的主要载磁矿物是亚铁磁性矿物磁铁矿/磁赤铁矿.该剖面磁化率在古土壤获得高值,在黄土层获得低值,磁化率与成土作用和指示细颗粒磁性矿物贡献的xfd％、xARM正相关,说明成土作用生成的细颗粒亚铁磁性矿物是磁化率增强的主导因素,土耳其黄土剖面磁化率总体上低于中国黄土高原地区黄土.该黄土剖面中有一层古土壤层S2,其顶部覆盖一层砾石层,说明在该间冰期发生过洪水作用,将高坡风化的砾石层冲到土层中堆积下来,在该砾石层之下的古土壤层,磁化率降低,可能与该时期土壤层湿度大,形成湿润氧化环境,导致部分强磁性的超顺畅/稳定单畴(SP/SSD)颗粒磁性矿物转化为弱磁性矿物,使得磁化率降低.  相似文献   

青藏高原东北部松潘-甘孜地块基底特征及油气勘探前景     

胡飞渊  夏海兵  罗成刚  郝晨曦  彭岚 《地下水》2015,(4)

青藏高原东北部的松潘-甘孜地块由于地处中国三大动力学体系交汇地区,构造属性特殊,基底特征与属性一直具有较大争议,并且由于其大陆被动边缘的沉积环境,使其成为当前油气勘探的关键场所之一。进一步认识和明确基底特征及其油气勘探前景,在已有研究结果的基础上对基底特征及油气勘探前景进行综合分析。结果显示松潘-甘孜地块是具有陆壳基底的,并且具有亲扬子性质,同时松潘-甘孜地块地区虽然存在较好的古生界生烃条件,但受构造与岩浆活动等影响油气不易保存,因此具有一定的勘探风险。  相似文献   

陕北神府地区晚更新世黄土微结构特征分析     

谢延玲  宋健 《地下水》2015,(3)

以陕北神府地区二郎山和清凉山晚更新世以来黄土剖面为例,应用粒度分析和扫描电子显微镜对陕北地区晚更新世黄土的微结构进行分析研究,探讨黄土微结构特征与其形成环境的关系。分析结果表明粒度小于0.005 mm的粘粒级含量在黄土与古土壤中差异最大,S1古土壤达30.4%,而L1黄土为24.7%;S1古土壤中大量出现铁质粘粒胶膜并呈流胶状,结构密实;L1黄土粘粒胶结物含量较少,土质疏松;陕北地区晚更新世S1古土壤形成于湿热的森林环境,L1黄土形成于凉偏湿的草原环境,S0黑垆土形成于暖湿的气候环境。  相似文献   

太行山前滹沱河二级阶地黄土湿陷分析     

赵永真  高明辉  张云肖  赵建青 《地下水》2015,(3)

石家庄市西北部丘陵区滹沱河二级阶地上发生黄土湿陷地质灾害,造成房屋沉裂,危房增多,居民损失较大,通过对其开裂特征及地面沉陷原因进行分析,从研究情况得出:本次居民房屋开裂的主要原因是由于湿陷性黄土地区地表水渗透而导致发生的工程事故。  相似文献   

考虑降雨渗流影响的露天煤矿黄土开挖边坡分析     

谭维佳  王新刚  刘飞 《地质科技情报》2015,(1):198-203

黄土开挖边坡在降雨作用下坡面破坏可分为片蚀破坏、沟状侵蚀、坍塌破坏3个阶段。通过野外现场地质调查,建立调查区域露天煤矿某段运煤大道处黄土开挖边坡三维数值分析模型,采用V-G模型设定渗流边界函数,并以此根据室内外实验设定初始负孔隙水压力;在有限差分软件中运用fish语言将野外现场测得的稳定渗透系数与边坡开挖高度关系编入渗流计算命令流中,模拟了不同降雨强度下孔隙水压力、开挖边坡位移、坡面冲刷程度、最大主应力变化情况,提出黄土区开挖边坡在降雨作用下沟状侵蚀在第三级台阶(坡高60m)左右破坏严重,坡高高于此高度应注意沟状侵蚀的剧烈扩展并加以防治;应在开挖边坡顶部以及台阶坡顶、坡肩处加强监测与防护治理工作。  相似文献