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1、 本科毕业本科毕业设计设计（论文）（论文） 题目：题目：黄土高原黄土工程地质性质与区域性黄土高原黄土工程地质性质与区域性 稳定评价稳定评价 系 （院） ： 土木工程学院 专 业： 土木工程 学 号： 1209141006 姓 名： 杜函敏 指导教师： 李秉成 2016 年 5 月I 摘要摘要 本文为黄土高原地区工程建设活动提供依据，对该区黄土工程地质性质与区域性稳定评价具有重要的意义。首先确定了黄土区域稳定性有关的黄土特性参数和工程地质参数，特性参数包括黄土厚度、主要化学成分、含水量、分选系数、饱和度、孔隙和塑性指数共 7 个指标。 工程地质参数包括黄土的压缩性、 黄土的抗剪强度和黄土的湿陷性
2、共 3 个指标； 然后结合这三个地区的特性参数和工程地质参数， 运用熵权法和层次分析法思想借助 matlab 编程得到三个地区的稳定程度系数，两种方法结果都显示甲地区的稳定性最差； 并对两种方法的结果进行分析， 可知黄土区域稳定性最大的影响因素是湿陷性， 而黄土的厚度对黄土区域稳定性不大， 可能是可以忽略的；最后，对文中所用的方法、计算结果进行了深入探讨，并给出该问题可以继续探讨的方向，运用熵权法对专家打分进行调整。 关键字：关键字：黄土 工程地质 熵权法 层次分析法 区域稳定性 II Abstract In this paper, the construction activities on
3、 the Loess Plateau provides the basis for research and engineering geological properties of loess area regional stability evaluation is of great significance . At first , the thesis determined the loess property parameter, engineering geological parameters concerned with loess regional stability ,an
4、d the property parameter includes seven indexes in all ,including loess thickness, main chemical component ,water content, sorting coefficient,saturability, hole and plasticity index . And engineering geological parameters includes the compressibility of loess, shearing strength of loess and collaps
5、ibility of loess, three indexes in all . And then combined the property parameter and engineering geological parameters, using entropy weight method and analytic hierarchy process, and with the help of MATLAB worked out the stability degree coefficient of the loess plateau region among three regions
6、. The results of two methods all show the stability of Jia is the worst; by analyzing the two result of two methods , we can draw the conclusion that the collapsibility can influence loess regional stability most , while the influence caused by the thickness of loess is very little, and even can be
7、ignored . At last, deeply discussed the methods and results ,and evaluated the them, as well as giving the further research direction for this issue , using entropy weight method to adjust expert scoring. Key words : loess , engineering geology , entropy weight method, Analytic Hierarchy Process, re
8、gional stability III 目录目录 摘要 I Abstract II 目录 . III 1 绪论 . 1 1.1 研究背景及意义 1 1.1.1 研究背景 . 1 1.1.2 研究意义 . 4 1.2 国内外研究现状 4 1.2.1 国内研究现状 . 4 1.2.2 国外研究现状 . 7 1.3 研究内容 8 2 黄土高原黄土的一些特性与工程地质性质 . 9 2.1 黄土高原黄土的一些特性讨论 9 2.1.1 黄土厚度 . 9 2.1.2 黄土主要化学成分 . 9 2.1.3 黄土含水量 . 10 2.1.4 黄土分选系数 . 10 2.1.5 黄土饱和度 . 11 2.1.6
9、 黄土的微结构 . 12 2.1.7 黄土的塑性指数 . 13 2.2 黄土高原黄土的工程地质性质研究 14 2.2.1 黄土的压缩性 . 14 2.2.2 黄土的抗剪强度 . 15 IV 2.2.3 黄土的湿陷性 . 15 3 两种定量分析方法计算区域稳定性 . 17 3.1 应用熵权法定量分析黄土的区域稳定性 17 3.1.1 数据无量纲处理 . 17 3.1.2 熵权法原理 . 17 3.1.3 熵权法求解过程 . 18 3.2 应用层次分析法定量分析黄土的区域稳定性 21 3.2.1 层次分析法原理 . 22 3.2.2 层次分析法求解过程 . 23 3.3 两种定量分析方法结果分析
10、25 3.4 定性与定量分析之间的区别与联系 26 3.5 两种定量分析法方的优缺点 26 3.5.1 熵权法的优缺点 . 26 3.5.2 层次分析法的优缺点 . 27 4 结论与展望 . 28 4.1 结论 28 4.2 展望 28 致谢 . 30 参考文献 . 31 附录 西京学院本科毕业设计（论文） 1 1 绪论绪论 1.1 研究背景及意义研究背景及意义 1.1.1 研究背景研究背景 早更新世早期，在黄土高原内部的有些第三纪末期产生的古侵蚀或者断陷盆地边界以及盆地内部， 形成了许多条河流以及形态各异的湖泊， 里面堆积了又厚又大的湖相堆积。在末期的早更新世，普遍缺水导致河水湖泊逐渐干涸或
11、断流。中更新世一开始， 因为新构造运动影响了环境， 所以位于黄土高原的气候在温湿状态和干凉状态之间交替波动。 与此同时河流最为发育， 河流的径流量随着气候的变化而增多或者减少。初期的晚更新世，干旱气候开始增多或者减少。在晚更新世的初期，气候的干旱特征开始显现出来。 到了全新世后， 缺水已经波及到了我国的黄土高原大部分地区，首先是黄土高原北方由于干旱逐渐荒漠化。黄土高原大部分地区古气候环境在第四纪的初期的中更新世、 中期的中更新世和晚期的晚更新世都发生较大的改变。 黄土高原地区的古环境的变化， 有人认为是全球的气候变化产生的， 当然也有植被破坏和人为的因素导致土地的土壤破坏，所以才使黄土高原地区
12、的环境发生了重大变化。 表 1.1 第四纪地质时期动物和人类情况 位于亚欧板块中心地带的黄土高原地处中国中北部， 是中国板块的一部分， 靠近内陆的那部分古元古代板块就是黄土高原， 部分黄土高原是新生代盆地， 比较年轻。花岗岩、 玄武岩以及铁质碳酸盐等构成了最早的岩石成分， 由于不断的造山运动和板块运动， 原本中朝板块形成了中朝微大陆， 直到震旦纪至第四纪的潘吉亚大陆的融合时期，它才与扬子板块、塔里木板块、印度板块、西伯利亚板块等连接在一起，形成了现在亚欧板块的雏形。 西京学院本科毕业设计（论文） 2 图 1.1 全球板块分布与运动趋势图 世界上最大的黄土和黄土状土堆积区位于中国的黄土高原地区。
13、覆盖于黄河中游地区及其他部分地区，从东到西跨越数千千米，从南到北跨越 700 余千米，其中囊括了秦岭北部大部分地区，太行山以西大部分地区，长城以南广泛的土地，青海省日月山以东大部分地区等等。黄土高原大部分黄土和黄土状土地区在我国的北方和西北地区，主而且大部分黄土区在我国北方地区。从地形上来看，北方的内蒙古高原、东面的华北平原和西边的广大的西北内陆地区和青藏高原围绕在黄土高原的周围。在这些河流与黄河汇合处的附近，形成了一些土地肥沃、农业发达的小平原，尤其是渭河平原和汾河谷地，是黄土高原人口最密集，农业最发达，生产力最高的地区。 图 1.2 中国黄土高原地区分布图 西京学院本科毕业设计（论文） 3
14、 我国黄土高原的地区的各种黄土地貌分布非常的广， 其中主要有两种： 沟谷地貌和谷间地地貌。值得一提的是，黄土高原部分地区地貌地势严峻，波动频率非常大，像 200300m 高的山丘相对较多。我国其它地区很少有上述两个地貌特征。 图 1.3 黄土高原地貌状况和人文情况图 大约 250 万年前的第四纪时期所形成的土状堆积物是第四纪黄土。一般的黄土和黄土状土大多呈棕黄或灰黄色，颗粒相对比较均匀，钙质和黄土结核相对较多，且有着比较大而多的孔隙，层理现象不明显，但是在垂直方向的节理相对很显著，当此时的黄土处于比较干燥的环境且被水流冲刷的时候， 极其容易散落和部分破坏， 严重的可能出现坍塌等地质灾害。 从黄
15、土高原的地理位置我们可以看出，黄土只要位于黄河中游地区及其他部分地区，从东到西跨越数千千米，从南到北跨越 700 余千米，其中囊括了秦岭北部大部分地区，太行山以西大部分地区，长城以南广泛的土地，青海省日月山以东大部分地区。我国黄土面积比在 70%以上的处在黄土高原地区，所以研究黄土高原黄土对我们有着极其重要的意义。 我国黄土在沿着深度的分布上多在 120 米左右， 而地处甘肃陇西的黄土深度超过了 200 米， 甘肃的大部分地区都有着比较厚的黄土。 黄土分布范围横跨我国七到八个省和自治区，其特点是面积分布广泛，厚度比较大，部分地区很大或非常大。 黄土特殊的生成条件造成了它以粉粒为主、欠压密、大孔
16、隙、垂直节理发育、和富含可溶盐等一系列特征。总体而言，在结构特上表现出：含大量的碳酸盐类且强度大；大孔隙大且非饱和程度比较明显；对谁的敏感程度很强。黄土这些结构特性对其西京学院本科毕业设计（论文） 4 力学特性和工程地质性质影响非常大。 正是由于黄土的一些不良地质性质，我们要对黄土湿陷性的区域分布及其影响因素、 工程地质区划和区域稳定性评价做深入的研究， 来规避黄土的不良地质性质对黄土高原地区的工程建设活动的影响。 1.1.2 研究意义研究意义 我国水土流失非常严重，据估计每年下游的泥沙堆积量多大 16 亿吨，我们可以大概的计算一下，我们把 16 亿吨堆成截面高和宽为 1 米的土堆，它的长度可以绕地球 27 圈还要多，由此可见黄土高原地区水土流失非常的严重。 黄土作为堆积物有其的特殊性， 其历经了各学者的
