动力变质岩的结构成因分类与命名

动力变质岩的结构成因分类与命名朱大岗，王治顺（中国地质科学院地质力学研究所，北京１０００８１）关键词动力变质岩，结构成因分类，变质岩类型与命名，岩石分类笔者根据多年来野外、室内动力变质岩宏观、微观研究鉴定和已经总结出的一些动力变质岩的特征，按照地质力...     

锦屏二级水电站引水工程区地应力场初步研究

本文以区域构造应力场的地质力学分析为基础, 结合声发射(AE)法对引水区探洞大理岩定向岩样的地应力实验测定, 对该区地应力场进行了初步研究, 比较了地质力学宏观分析与应力量测结果之间的关系, 探讨了AE法测定地应力存在的问题。     

三峡库区某滑坡稳定性模型试验研究

三峡库区地质灾害严重而且多发,其中滑坡灾害问题尤为突出。开展滑坡的模型试验与理论研究对于防灾减灾以及滑坡预报具有重要的价值与意义。以塘角村1号滑坡为例,在充分认识其地质原型的基础上,在室内进行了大量土工试验及水理性质实验(包括野外取样实验及相似材料实验),并根据相似理论优选了该滑坡的相似材料,利用实验室自行研制的地质环境模拟实验装置建立了滑坡地质力学模型; 在滑带土模拟问题上,采用土工模及聚乙烯薄膜取代使模型试验更能与野外相吻合。考虑降雨及地表水体造成滑坡体地下水位变化及控制面抗剪强度削减从而改变其稳定性的过程,设计了2种切合实际的模拟工况进行实验,结合电感调频式传感器结合无纸记录仪实时监测滑坡地表位移、孔隙水压力、土压力等指标的变化情况。结果显示,在暴雨220mmd-1 持续3d后,在库水位下降至169m时,滑坡前缘失稳。最后对滑坡地表位移时间曲线的变形阶段进行划分,可看出滑坡体前缘可从稳定状态直接进入加速蠕变阶段。     

地质力学电磁场模型试验相似理论研究

地质力学磁力模型试验是利用电磁力模拟重力、电磁力场模拟重力场的原理建立的地质力学模型试验理论与方法。其试验相似判据可根据相似理论的3个基本原理推导。用量纲分析和方程推导均可得到各参数相似判据为 , , , , , , 。在模型中,时间t、几何尺度l缩小n倍,重力加速度g扩大n倍,而材料的其他基本物理力学参数? 、? 、? 、? 、E、c、k、v、q、? 的相似比均为1,从理论上说可采用结构的原型材料进行地质力学磁力模型试验,这在模型试验的操作上十分方便。     

西安地区断裂构造活动性的地质力学模拟研究

在对地质原型研究的基础上，采用相似材料三维地质力学模拟方法，对西安地区的断裂构造活动性进行了两个方案的模拟试验。建立了断裂构造近期活动的动力学模型，并阐明了西安地裂缝的形成与断裂构造活动的关系。本文详细论述了这项研究的模型设计、模拟方法和技术以及全部研究成果。     

致密砂岩储层构造裂缝形成机制及定量预测研究进展

致密砂岩裂缝性储层已逐渐成为非常规油气资源勘探开发的重点,构造裂缝形成机制研究及定量预测也相应成为热点问题.从构造地质学和地质力学角度对目前的裂缝研究方法进行系统分析,并对含微裂隙的岩石损伤力学实验分析、复合地层本构关系及破裂准则的建立以及不同应力场作用下裂缝参数的定量表征方法进行详细对比后认为,裂缝的产生、裂缝的位置和方向以及裂缝参数的量化是实现裂缝准确预测的关键.今后裂缝研究的发展方向主要有3个,即基于构造地质学和岩石损伤力学的宏观野外观察和微观室内试验相结合研究裂缝形成机制,考虑多重影响因素并基于能量转换理论的复合岩石破裂准则建立,基于精细构造地质模型的有限元数值模拟实现各期应力场作用下裂缝参数的三维定量表征.     

岩体多尺度异质性及其力学行为

异质性是岩体的重要属性之一,从岩体的物质组成到结构特征,再到微宏观力学行为表现,异质性现象普遍存在。本文在梳理已有研究成果的基础上,从岩体的细微观异质性、结构面异质性和宏观异质性3个不同的尺度,对异质性的产生原因、表现特征、力学效应和时空演化规律等进行阐述,并介绍了相关研究方法以及异质性在不同尺度上的差异表现。岩体异质性的研究,是岩体工程地质力学理论体系的延伸,而多尺度的研究方法也成为全面揭示岩体变形破坏机制的一种有效手段。     

工程岩体地质力学作用过程的数值模拟

工程岩体地质力学作用过程的数值模拟, 是研究岩石工程设计、施工问题的有效途径。本文提出了工程岩体计算数据智能化准备与确定子系统、地质力学作用过程的仿真数值模拟及其快速图形处理子系统, 并将其集成为一体。系统采用人机交互界面及多系统的自动转换, 使整个分析系统能充分发挥其模拟分析及图形处理功能, 方便实用。     

地震导致山体变形破裂机制地质力学模拟试验研究

地震导致山体变形破裂是一个复杂的演化过程,文中通过一些典型实例的地质分析,总结归纳了高地震烈度区山体变形破裂失稳有一定代表性的倾外层状体斜坡滑坡型、高陡块(层)状体斜坡崩塌型、软弱基座体斜坡滑坡型等3种典型性地质力学模式。自主创新研制、设计、探索了一套振动条件下地质力学模拟试验的设备模型和方法,并对3种典型性地质力学模型进行机制模拟试验。通过变形破裂演化过程模拟再现试验,从中揭示出一些振动条件下变形破裂的典型迹象和重要证据,充分再现了典型地震失稳机制的形成条件、相关性因素以及演化规律,为进一步研究分析提供科学可靠的试验数据和证据。     

地质力学领域近年来发展状况及相关问题与对策分析

通过系统收集整理和分析2006年以来中国地质科学院地质力学研究所在人才队伍建设、机构设置与学科布局、科研经费投入等方面的相关资料,提出了目前在发展地质力学过程中,人才队伍、学科布局与发展以及经费投入等方面存在的问题,并进行了对策分析,以期为地质力学战略研究提供重要基础支撑,为中长期发展规划提供决策依据,从而早日实现地质力学的跨越式发展,并为国家经济社会发展提供更好的服务。      

西南某水电站拱坝建基岩体缓倾结构面的连通率分析方法

连通率是岩体内部结构面发育尺寸及贯通程度的重要指标, 决定着岩体的工程力学特性, 对边坡、坝基等工程岩体的整体强度和稳定性评价等发挥着至关重要的作用。以西南地区某水电站拱坝建基典型岩体缓倾结构面为研究对象, 根据现场岩体实测数据, 基于自行开发的裂隙网络模拟程序, 采用蒙特卡洛(Monte-Carlo)随机模拟方法对水电站左、右岸岩体不同剪切方向下缓倾结构面的连通率和岩体强度参数开展研究。研究表明: 该水电站左、右岸岩体在不同剪切方向上的连通率是不同的, 通过不同方向的角度旋转, 总体获得的裂隙连通率较低; 水电站右岸平洞PD02处缓倾角结构面的裂隙连通率约在27.35%左右, 摩擦系数为1.04, 黏聚力为0.89 MPa。研究成果可为水电工程建设提供理论参考和借鉴。      

岩石结构面注浆加固抗剪特性试验研究

为了研究破裂岩体结构面的注浆加固效果,并揭示其加固实质和作用机制,对单轴压缩试验形成的破裂岩样结构面粗糙度进行了测量与研究;通过破裂岩样结构面注浆加固的剪切试验,分析了注浆对结构面强度和刚度等力学特性参数的影响;通过锯齿形模型化结构面注浆前后剪切试验,分析了锯齿形结构面的力学特性及注浆加固对模型化结构面的影响。研究结果表明,同种岩样压裂后结构面粗糙度系数JRC相近,其数值约为8～10,具有可复制性;注浆后结构面残余强度、剪切峰值强度及上升段斜率均有明显提高;注浆后岩体中结构面的刚度也得到了明显改善;通过理论分析,给出了结构面刚度的理论拟合公式;结构面的剪切峰值强度及残余强度随着锯齿形齿数的增多明显提高,注浆加固后,结构面剪切峰值强度、黏聚力都有不同程度的增大,而内摩擦角变化不大     

风化、蚀变对花岗斑岩物理力学特性影响分析

地壳浅表层岩体因受到风化和蚀变作用的影响而导致岩体的孔隙性增加,干密度、抗压强度等物理力学特性降低; 孔隙度作为岩体遭受风化和蚀变作用的重要特征,可以反映出风化和蚀变作用对岩体物理力学特性的影响。因此,可以通过对风化和蚀变花岗斑岩物理力学特性的室内试验,建立孔隙度与其他各项物理力学参数的函数关系,以此分析风化和蚀变对花岗斑岩物理力学特性的影响。研究表明:风化和蚀变花岗斑岩的干密度和抗压强度均随孔隙度的增加而减小,且呈乘幂函数关系,相关系数皆大于0.83; 吸水率与孔隙度则呈二项式函数关系,且随着孔隙度的增加而增加,其相关系数大于0.90; 风化和蚀变都削弱了花岗斑岩的物理力学特性,且随着风化、蚀变程度的增加,花岗斑岩的物理力学特性也呈相应的函数关系降低; 陡倾结构面受风化和蚀变的影响较缓倾结构面强。     

西南某电站右岸倾坡内夹泥裂隙成因探讨

西南某拟建大型水电站的右岸岩体中存在倾向坡内的夹泥裂隙，通过对其的发育情况以及所处的地质环境进行系统的研究和认真剖析，认为该区内的倾坡内夹泥裂隙的成因并非正常卸荷引起，而是在构造的基础上，穹隆挽近期隆起的结果，为右岸坝肩稳定性评价提供了可靠的依据。     

岩体结构对岩质滑坡运动过程和堆积特征的影响研究

我国西南高山峡谷地区,常发生高位岩质斜坡失稳,形成碎屑流,造成巨大人员伤亡与经济财产损失。目前存在着许多关于岩质滑坡的研究理论和物理模型,但这些理论与模型都忽略了岩体结构这一属性,然而对岩质滑坡而言,岩体的结构特征不仅控制着斜坡变形失稳模式,同样影响失稳后滑体碎屑化运动过程,甚至最终的危害范围。因此,文章使用离散元数值模拟方法,通过模拟不同结构面强度、结构面密度、结构面方向和岩块强度下岩质滑坡碎屑化运动过程,研究了不同源区岩体结构对岩质滑坡破碎特征、运动形式和运动距离的影响规律及影响机制。研究结果如下:（1）质心运动距离随结构面强度增大而增大,结构面抗拉强度提升10倍,质心运动距离增加3%;（2）结构面密度的增加使得块体破碎率随之增加,但运动距离和分布面积都呈下降趋势;（3）水平向结构面岩体的前缘运动距离和质心运动距离与其他方向结构面工况相比均降低10%左右,分布面积则缩减接近30%,破碎率最大;（4）随着岩块强度增加,破碎率降低,分布面积最终缩减40%,完整块体工况运动距离最终增大15%左右。结果有助于进一步理解岩质滑坡动力学过程,指导山区防灾减灾工作。     

深埋顺层偏压隧道围岩破坏机理及规律研究——以郑万线某隧道为例

处于薄—中层倾斜层状岩体中的深埋隧道常会产生地质顺层偏压的问题,导致隧道局部塌方、偏压变形及支护结构破坏。本文以郑万线某隧道为例,采用理论分析、数值模拟方法对深埋顺层隧道的破坏机理及不同结构面参数下的破坏规律展开了研究。研究结果表明:（1）深埋顺层偏压隧道洞周围岩将根据其切向应力与结构面夹角的不同发生岩层拉裂破坏、结构面剪切破坏及岩体自身破坏,其中切向应力与结构面平行位置,即反倾侧拱腰及顺倾侧拱脚位置主要发生拉裂破坏,此处围岩塑性区范围最广,围岩位移最大,围岩处于极不稳定状态;（2）顺层偏压隧道的破坏规律与结构面强度参数有直接关系,围岩塑性区范围及围岩位移均随着结构面摩擦角的增大而降低,且降低趋势逐渐放缓,当结构面摩擦角达到岩体摩擦角后,结构面摩擦角继续增加对围岩稳定性影响较小;（3）围岩塑性区及围岩位移场偏压分布特征随结构面倾角的变化而整体旋转,且对于隧道底部而言,结构面最不利倾角为0°,此时隧底最大上鼓量大于其他倾角下的最大上鼓量;对于隧道拱部而言,最不利倾角为40°,此时洞周最大收敛值大于其他倾角下的最大收敛值,最不利位置位于反倾侧拱腰。     

地震作用下结构面劣化特征及高位危岩体动力失稳机制

地震是高位危岩体失稳崩塌主要诱因之一,而结构面强度与变形特性对高位危岩体稳定性起关键控制性作用.为研究地震作用下高位危岩体动力失稳机制,基于数值试验研究结构面震动劣化效应,并利用极限平衡法对高位危岩体动力稳定性进行研究.研究结果表明,结构面的峰值抗剪强度随着循环剪切次数的增加而减小,且减小幅度愈来愈小,最终趋于稳定值;随着起伏角度增大而增大,且增大幅度随着循环剪切次数的增加而减小;并在同一起伏角度下,随着循环剪切幅值的增大而减小.最后,基于回归分析法建立结构面震动劣化数学模型,并提出一种考虑结构面震动劣化的高位危岩体动力稳定性分析方法.其研究成果有助于丰富高位危岩体动力稳定性方面的基础理论研究,具有重要的理论意义和工程参考价值.      

锦屏电站坝厂区卸荷岩体力学参数研究

选择具有代表性的区块,根据结构面的性状和规模拟定模型层次和尺寸,建立岩体数值仿真模型,通过计算机数值仿真,采用卸荷非线性力学理论对锦屏电站坝厂区岩体进行卸荷岩体宏观力学特性及参数的数值分析;同时,用RMR法和BP神经网络法对岩体宏观力学特性及参数进行分析,综合确定岩体力学参数,为设计部门提供设计参考依据.     

新疆西部北天山深埋特长隧道工程区应力场数值模拟

采用隧道工程区应力实测数据、北天山地区现代震源机制解、区域地质构造资料以及岩体物理力学参数作为物理模型边界条件和载荷,对北天山隧道工程区进行三维应力场数值模拟,获得了整个工程区特别是隧道工程重要部位岩体应力分布规律,并依据隧道区应力场模拟结果,结合地质资料进行了隧道工程稳定性分析。      

改进遗传算法和支持向量机的岩体结构面聚类分析

岩体结构面控制着岩质边坡和地下洞室等岩体工程的稳定性,在岩体力学及水力学分析中起到关键作用。为对岩体结构面进行合理分组,精确地模拟岩体结构面网络的分布,提出一种融合改进遗传算法和支持向量机的聚类方法。首先,根据岩体结构面产状信息建立结构面分组的数学模型,采用改进的遗传算法计算结构面样本的全局最优聚类中心,再以聚类中心为训练样本,利用支持向量机方法将结构面样本进行完全划分。通过随机产生的结构面数据以及实际工程的运用表明,遗传-支持向量机聚类算法对岩体结构面的分组合理,获得的优势结构面结果可靠。