含２条断续裂隙试件直接拉伸下的颗粒流模拟

采用颗粒流程序 ＰＦＣ构建了试件直接拉伸模型，模拟了含２条断续裂隙试件的直接拉伸试验，通过完整试件的模拟结果与室内试验结果的对比，验证了细观参数的准确性和可靠性，同时分析了裂隙倾角和岩桥倾角对抗拉强度和裂纹扩展的影响。研究表明:在直接拉伸情况下，含２条断续裂隙试件以萌生次生倾斜反翼裂纹为主，少量次生共面裂纹和翼裂纹；岩桥倾角和裂隙倾角均较小时，次生共面裂纹与原始裂隙之间发生搭接、贯通，随着岩桥倾角和裂隙倾角的加大，次生倾斜反翼裂纹扩展使试件 断裂；裂纹扩展的方向与最大拉应力的方向基本保持垂直；岩桥倾角对于试件的抗拉强度和起裂应力影响不大；裂隙倾角对于试件抗拉强度和起裂应力影响明显，裂隙倾角越大，试件抗拉强度和起裂应力越大。      

恐龙化石在风化破坏过程中内部裂隙扩展的试验模拟研究

在理论分析的基础上,利用试验结果模拟分析单轴压力作用下含裂隙恐龙化石断裂损伤过程。在FLAC3D中采用FISH语言编写了基于体元分析的计算程序,采用弹脆性本构模型,分析了试验过程中恐龙化石的裂纹萌生→扩展→贯通规律和裂隙化石的断裂损伤机制。在单轴压缩作用下,含有裂隙的恐龙化石试件的破坏过程主要分三个阶段:即线性变形阶段、非线性变形阶段和软化阶段,当载荷超过应变峰值强度后,化石内部将生成大量新的诱导裂隙,导致化石内部结构发生剧烈变化。值得注意的是,恐龙化石峰后的强度软化过程非常不稳定,峰值附近的材料力学行为对化石试件内部缺陷的分布十分敏感。试验表明,有裂隙恐龙化石的抗压强度值比无裂隙恐龙化石的抗压强度值小30%,最终的残余抗压强度也略小,在加载应力作用下,相比不含内部裂隙的恐龙化石,内含裂隙的恐龙化石其内部裂隙会迅速大量扩展,加重了恐龙化石的风化程度和破坏速度。     

降雨型浅层土质滑坡非饱和土－水作用特征试验研究

非饱和土在不同含水率条件下的基质吸力及其抗剪强度对降雨型浅层土质滑坡的防治具有重要意义. 以武陵山区湘西北慈利县陈溪峪滑坡为例,选取了滑坡不同λ置的多组粉质黏土原状样,首先利用现场双环渗透 试验测定其饱和渗透系数,通过室内土－水特征试验获取其水－力相互作用参数,并利用 VG 模型和 Mualem 模 型分别得到试样的土－水特征(SWCC)曲线和渗透系数函数(HCF)曲线;进而开展非饱和土直剪试验,研究不同 含水率条件下滑体粉质黏土的抗剪强度变化规律.试验结果表明:不同水力·径下,粉质黏土土－水特征曲线和 渗透系数函数曲线具有明显滞后效应,干密度越小则滞后效应越明显,基质吸力对体积含水率的敏感性就越小; 粉质黏土由饱和状态到非饱和状态,基质吸力增大提高了黏聚力,导致土体抗剪强度不断增大.研究结论可为降 雨型浅层土质滑坡的防治提供科学依据.      

内含裂隙角的恐龙化石轴向受压数值试验及裂纹扩展机理研究

面临众多古生物化石遭受风化破坏的现实,恐龙化石保护是一项世界性难题。化石的风化原因多种多样,其中化石内部裂隙是导致恐龙化石风化、破坏的重要因素。该文以岩石断裂力学为理论依据,模拟分析内含裂隙的恐龙化石在压力作用下的破坏情况。通过数值模拟的方法,进行了内含裂隙恐龙化石数值压缩试验,并对内含裂隙的恐龙化石裂纹扩展机理进行了研究。研究结果表明,随着裂隙角度增大,开裂角逐渐减小,裂隙处特别是两端应力集中,其他部位应力较低、分布均匀;裂纹扩展是从裂纹尖端起裂,最终裂纹扩展到边缘。此研究结果为揭示恐龙化石风化机理和开展保护提供了基础参考资料。     

黑方台地区马兰黄土渗透特性及结构损伤试验研究

持续引水灌溉改变了马兰黄土的结构, 降低了土体的抗剪强度, 导致黑方台地区黄土滑坡频繁发生, 严重影响着当地居民生命和财产安全。为了明析马兰黄土的渗透过程, 取黑方台马兰黄土为研究对象, 分别开展核磁共振(NMR)试验及扫描电镜(SEM)试验, 以解释此类黄土在不同初始含水率及不同干密度下的渗透特性及结构损伤微观特征。研究结果表明: 入渗速率与土体初始含水率呈负相关关系, 土体初始含水率越高, 其充水微小孔隙增加速率越慢, 充水中大孔隙增加速率越快; 入渗速率与土体干密度呈负相关关系, 且会率先形成高含水率区域, 土体干密度越大, 其充水微小孔隙增加越慢, 充水中大孔隙增加越快。入渗前后对比发现, 试样初始含水率越高, 微小孔隙增加比例越小, 颗粒间接触方式变化越不明显; 干密度越大的试样不同孔隙体积基本按等量变化, 接触面积明显减少, 形成更多的架空孔隙, 连通性较好, 具有较好的储水能力。入渗后试样原本的致密结构丧失, 颗粒破碎严重, 部分细长状颗粒向似椭圆状颗粒演化, 颗粒间接触方式变为点边接触, 粒间胶结作用遭受损伤破坏, 甚至部分团粒中颗粒分离、脱落, 使得土体强度丧失, 最终导致滑坡发生。研究结果可为黄土滑坡的防治提供依据。      

赣南花岗岩残积土非饱和特性

赣南地区花岗岩残积土边坡在降雨等作用下易发生失稳破坏,研究其非饱和特性对该地区的地质灾害防治具有重要意义.采用 X粉晶衍射、扫描电镜等方法对赣南地区的二长花岗岩残积土和黑云母二长花岗岩残积土的矿物成分、微观结构进行了分析,结果表明:残积土的孔隙率较大,矿物成分主要为高岭石、伊利石和石英.采用三轴固结不排水剪切试验和瞬态脱湿与吸湿试验对其力学性质和非饱和特性进行了研究,结果表明:２类残积土的应力－应变关系曲线均存在应力－应变转型现象;在脱湿过程和吸湿过程中,残积土的土－水特征曲线、渗透系数函数曲线均存在滞后效应,基质吸力随含水率增大而减小,渗透系数随含水率增大而增大,二长花岗岩残积土对水的敏感性相对更高;残积土非饱和抗剪强度随含水率的升高而降低,在残余含水率处变化速率较快;二长花岗岩残积土抗剪强度的变化幅度比黑云母二长花岗岩残积土更大.      

裂隙岩体循环冻融变形特征及影响因素分析

高寒、高海拔地区由于反复冻融导致的岩体变形破坏,对区内工程建设有重大影响。为研究不同裂隙条件下岩体循环冻融特性,在汶马高速沿线选择具有代表性的千枚岩和砂岩,制备了不同裂隙条件（长度、张开度、裂隙组数）试样,在干燥和饱水两种状态下分别进行大温差（-20℃到20℃）循环冻融（50次）试验。试验揭示了饱水裂隙岩样冻融变形过程:冻缩→冻胀→冻缩（冻结阶段）→融胀→融缩→融胀（融化阶段）,干燥裂隙岩样冻融变形过程:冻缩（冻结阶段）→融胀（融化阶段）。进一步,选择冻胀量εd为指标,分析了两类岩样冻融循环次数与εd的关系,揭示了裂隙长度、宽度和组数对εr的影响规律;选择残余变形量εr为指标,揭示了千枚岩和砂岩试样在饱水条件下εr随εd的增加规律,获得了εd与εr间的定量关系;分析了干燥和饱水试样单轴抗压强度随冻融循环次数增加而减小规律,确定了冻融次数与试样劣化间的线性关系。最后,初步讨论了饱水条件、岩性和裂隙条件对岩体冻融循环变形的影响机制。      

右江复合盆地的沉积特征及其构造演化

位于华南褶皱带南缘的右江盆地,其发展可分为两个不同的阶段。它的轮廓和结构,与NW向及NE向同沉积断裂关系密切。盆地内的沉积物,分别由特征不同的非补偿性和补偿性沉积相组成两个双层结构。盆地内火山活动发育,也明显的分为两个阶段。海西期,古特提斯洋的发展使哀牢山洋盆开裂,导致了右江地区在拉张应力条件下出现若干NW向裂陷带,这时的盆地具有大陆边缘裂谷特点。东吴运动后开始的印支期,区域应力条件发生变化。滨大平洋构造的发生,使盆地轮廓和结构发生明显变化,与此同时开始的哀牢山洋盆向NE方向的俯冲消减作用,使盆地在新的挤压条件下再次发生张裂和拗陷。进入了弧后盆地发展阶段。印支期末,盆地封闭。     

降雨促发黄土滑坡的启动机制模拟

黄土滑坡和降雨关系尤为密切。为深入研究降雨入渗对滑坡的促发作用,在对陕西西安地区“9·17”灞桥滑坡现场勘察的基础上,利用数值模拟方法系统研究了黄土边坡在降雨入渗条件下土体相关物理力学指标的变化响应特征及时空分布规律;从滑动面安全系数变化的角度分析了边坡的失稳过程,并揭示了该类滑坡的启动机制。结果表明：(1)降雨入渗首先引起坡面土体的基质吸力逐渐降低,而且不同分布位置的降幅不同;(2)滑坡启动前,坡体的高体积含水量范围随降雨明显扩大,且体积含水量表现出从古土壤层向邻近黄土层递减的规律;(3)边坡的水平方向位移自坡面中部向坡体的上下部呈放射状递减特征,垂直方向位移由上至下逐渐减小,而临界滑动面的安全系数也随降雨入渗过程逐步递减;(4)节理处土体的孔隙水压力和体积含水量的变化响应时间及幅度都早于且强于坡体其他区域,坡体内最大剪应变的区域分布与坡面基本平行,模拟结果与原型滑坡一致;(5)基于黄土独特的水敏性、地质构造和人类工程活动等诱因的影响,加上节理裂隙为水的入渗和运移提供了优势通道,降雨加速了黄土潜蚀和坡体结构破坏过程,改变了边坡内部应力场、位移场和水文地质条件,进而促发了滑坡。     

围压与轴压共同作用对恐龙化石应力场的影响

包括恐龙化石在内的古生物化石是重要的地质遗迹,是研究生物进化的最重要资料。该文从物理力学角度,通过数值试验模拟分析围压和轴压作用下对恐龙化石强度和破坏特性的影响效果。试验结果表明:不同埋深时围压对含有不同角度裂隙化石应力影响较大,随着埋深增加,含有裂隙化石的应力大幅增大。在围压与轴压共同作用时,埋深对开裂角的影响较小,而随埋深增大时极限载荷也随之增大。同时,在不同埋深下开裂角随裂隙角度的变化趋势一致,均随着裂隙角度的增大而减小;而极限载荷随裂隙角度的变化趋势一致。     

隐性走滑断裂识别标志及其与油气聚集的关系——以青东—莱州湾构造带为例

为了研究郯庐断裂带隐性走滑断裂特征和发育机制,确定它对油气成藏的控制作用,利用青东—莱州湾构造带高精度三维地震和钻井资料,研究隐性走滑断裂的构造特征、识别标志、断裂样式及成因机制,分析它与油气聚集关系。结果表明:研究区隐性走滑断裂可归纳5种识别标志:(1)断裂走向一致、倾向相反;(2)断裂平面变形明显、两侧地层产状突变;(3)断裂两侧地层厚度、地震相差异大;(4)断裂呈直立"栅栏状"特征;(5)断裂两侧油水关系不统一。包括潜山直立型、盆缘调节型、盆内末端型和盆内桥连型四类构造样式。该区隐性走滑断裂的大量发育与喜山运动向东挤出、太平洋板块向西俯冲的共同作用有关;隐性走滑断裂对圈闭形成、沉积特征和油气的运聚具有明显控制作用。该结果可以有效指导研究区油气二次勘探,为走滑断裂带的精细勘探提供参考。     

水布垭水库水压应力场、孔压场及形变场分析

本文以Biot的固结理论为基础,利用有限单元法,对水布垭水库未来蓄水后地壳岩石中由于附加水荷载所产生的各种力学效应进行了数值计算。计算中沿清江从招徕河到恩施之间共取剖面48个。认为:(1)水体荷载产生的附加应力场、孔压场和形变场在库岸附近造成压应力差和位移差,特别是分布有附加的张应力,促使库水向外渗透和扩散,导致孔压改变、有效应力降低或增大;(2)水布垭库坝区的张性断裂和喀斯特较发育的地段,由于水体荷载效应和库水的渗透及扩散作用,易沟通地下水的动力联系,使岩体失稳并在浅层易产生倾斜型或倾斜型兼走滑型滑动;(3)孔压和位移一般在库基下几公里深度区域内多形成一个高值孔压和低值位移的变换带,是应力易于集中的场所;(4)水荷载产生的各种附加效应,受蓄水方式和蓄水时间的影响。     

降雨条件下花岗岩残坡积土路堑边坡稳定性研究

基于多孔介质饱和 非饱和渗流理论和非饱和土抗剪强度理论,采用极限平衡法与降雨渗流有限元相结合的方法,选取大庆—广州高速公路江西里仁—龙南段某典型高路堑边坡,利用岩土仿真软件GeoStudio建立模型,研究降雨条件下花岗岩残坡积土路堑边坡失稳破环的形态和机理.结果表明:随着降雨的进行,边坡中地下水位从坡脚处开始抬升,边坡坡脚处容易产生“小弧”滑动破坏;土体体积含水量的增加使得基质吸力下降,从而降低土体强度和边坡的安全系数,且基质吸力与安全系数的下降幅度基本同步;降雨强度对边坡的安全系数有较大影响,小雨阶段,安全系数降幅较缓,而暴雨阶段,安全系数降幅加剧,降幅达24;4％;在强降雨条件下,滑面基质吸力大部分丧失,失稳边坡发生了从整体失稳向局部失稳、从深层失稳向浅层失稳的转变,即强降雨是浅层滑坡的主要外在因素.     

新疆乌恰地区萨热克铜矿床储矿构造样式与控矿规律

通过对新疆乌恰地区萨热克铜矿床的构造岩相学实测剖面研究,认为萨热克巴依复式向斜构造有利于盆地流体大规模聚集成矿,且萨热克铜矿床受构造和盆地流体作用影响形成南、北两个矿带。北矿带储矿构造样式为褶皱群落+顺层断层+层间连通性复式断裂-裂隙带,后期具有强沥青化流体侵入特征;南矿带储矿构造样式为传播褶皱+侵入构造+穿层断裂-裂隙带。典型钻孔及坑道的构造岩相学相体解剖研究结果表明:上侏罗统库孜贡苏组二段旱地扇扇中亚相杂砾岩为矿质的初始富集岩性,矿体在膝折构造及沿断裂构造侵位的辉绿岩脉部位增厚;层间和切层断裂-裂隙发育最密集构造应力区为富烃类还原性成矿流体提供运移通道及储矿空间;总体显示萨热克铜矿具有构造与成矿流体叠加耦合作用特征。     

渗流-应力耦合下侏罗系红砂岩力学及渗透特性试验研究

三峡库区广泛分布侏罗系红砂岩, 在水库运行期间红砂岩的渗流-应力耦合特性关乎库区内多数滑坡和岩质边坡的稳定性。借助岩石多场耦合三轴试验系统, 对三峡库区侏罗系红砂岩开展了不同围压、不同渗透压下的三轴压缩试验, 系统研究了红砂岩的三轴压缩力学特性和渗透率演化特征。研究结果表明: ①红砂岩的峰前应力-应变曲线可分为孔隙压密阶段、弹性变形阶段、微裂隙稳定发展阶段和非稳定发展阶段。红砂岩的力学参数与渗透压的关系呈负相关, 与围压呈正相关。②随着围压升高, 红砂岩的破坏模式由张拉破坏过渡到剪切破坏。③不同渗透压下, 渗透率曲线呈平稳发展→缓慢上升→快速上升3阶段演化规律; 不同围压下, 渗透率曲线先降低后升高。④从能量角度分析了渗透压和围压对岩石的作用, 验证了渗流对岩石的劣化效应以及围压对裂纹发展的抑制作用。本试验对鲜有报道的侏罗系红砂岩的强度、变形和渗透特性做了系统的研究, 对渗流-应力耦合课题有补充意义。其工况根据三峡库区边坡岩体的应力水平来确定, 试验结果对分析库区边坡稳定性具有指导意义。      

山东省峄城断块岩溶发育特征及富水规律研究

为查明峄城断块岩溶水系统岩溶发育特征及富水规律,通过对收集到的各类岩溶钻探资料统计与分析,并结合开展的1∶5万区域水文地质调查,对地表和地下岩溶特征进行了系统论述和总结,详细分析了岩溶富水规律及构造控水特征。研究表明,系统内奥陶纪马家沟群、寒武奥陶纪九龙群三山子组地层岩溶最为发育,从补给区到排泄区,岩溶发育由弱到强,由浅到深,补给区岩溶以溶蚀裂隙为主,排泄区则多为溶蚀裂隙加溶孔、溶洞。区内裂隙岩溶发育程度在垂向上随着埋深的增加逐渐变弱,岩溶发育主要集中在20～180m。地下水富集区地貌以山间谷地、洼地及山前平原区为主,广泛分布的可溶性岩石为地下水的存在提供了丰富的物质基础,复杂的地质构造则加强了岩溶水的富集,在断裂与岩脉交叉侵入部位,断裂强烈发育或互相穿插复合部位,开阔平缓的褶曲轴部以及断裂密集带等地段均是岩溶水的富集区。     

断裂密集带在油运聚成藏中的作用——以三肇凹陷和尚2井区块扶杨油层为例

为研究三肇凹陷和尚2井区块扶杨油层油气成藏规律,采用断裂密集带与油气分布叠合的方法,分析断裂密集带在油气成藏分布中的作用.结果表明:三肇凹陷扶杨油层发育35条断裂密集带,尚2井区块扶杨油层发育9条断裂密集带;油主要分布在断裂密集带两侧,少量分布在断裂密集带内部.断裂密集带对油运移的控制作用表现在2方面:(1)断裂密集带边界断裂为油输导断裂;(2)断裂密集带不利于油横穿其侧向运移,但可沿其侧向运移.断裂密集带对油聚集的控制作用表现在2方面:(1)断裂密集带两侧的地垒和断阶构造是油聚集的有利部位;(2)断裂密集带内部的背形构造也是油聚集的有利部位.     

断裂在贝尔凹陷油运聚成藏中作用

为研究断裂在贝尔凹陷油运聚成藏中的作用,通过油藏解剖分析油藏与断裂之间空间匹配关系.结果表明:贝尔凹陷油藏从基岩至大磨拐河组皆有分布,主要为断层油藏和受断层控制的基岩潜山油藏,平面上主要分布在与断裂活动有关的凹间隆、洼中隆、斜坡断阶带上.贝尔凹陷主要发育早期伸展、中期走滑和晚期反转(或长期发育)3种类型断裂,断裂对贝尔凹陷油运聚成藏主要起3方面控制作用:(1)长期发育断裂为南一段源岩生成油向大磨拐河组运移提供输导通道,早期伸展断裂错断使源储侧接,南一段源岩生成的油向基岩、铜钵庙组和南屯组储层侧向运移;(2)早期伸展断裂为基岩、铜钵庙组和南屯组油聚集提供遮挡条件;(3)断裂活动为不同层位油聚集提供构造背景.在贝尔凹陷断裂控藏有早期伸展断裂遮挡油聚集成藏和长期发育断裂输导油聚集成藏2种模式.     

单轴压缩条件下不同含水率黑云母二长花岗岩破坏特征与机制

花岗岩在不同含水率条件下的变形破坏特征和机制对此类工程岩体稳定性评价具有重要的意义。开展不同含水率黑云母二长花岗岩单轴压缩试验,分析破坏特征和应力-应变曲线特征,开展断口扫描电镜试验,分析微观形貌特征,研究破坏机制。试验结果表明:黑云母二长花岗岩具有明显的应变软化特征;随含水率增大,曲线上微裂隙压密阶段长度逐渐增加,稳定破裂阶段及非稳定破裂阶段长度均逐渐缩短,但所占比例增大,曲线上峰前阶段涨落交替现象加剧;饱和时单轴抗压强度和弹性模量相比干燥时分别降低了40.68%,20.3%;变形破坏过程可大致分为以下5个阶段:平静期、裂纹萌生期、裂纹扩展伴随颗粒弹射期、片状碎片剥落伴随颗粒弹射期及崩落式破坏期;随含水率增大,花岗岩破坏时的剧烈程度、发出的声响及脆性程度均逐渐降低;花岗岩破坏机制为拉-剪复合破坏,低含水率时以压致拉张破坏为主,随含水率增大呈现拉张破坏减少而剪切破坏增多的趋势,饱和时以剪破坏为主。研究结果可为黑云二长花岗岩与水之间的耦合模型构建提供理论支撑,对水-岩耦合环境下工程岩体稳定性分析具有重要科学意义。      

中国大陆北西—北北西向断裂系统与强震

本文论述了中国大陆北西—北北西向断裂系统的分布和发育特征及其与强震间的关系。该断裂系统呈带状断续分布,是新的一次具有普遍意义的大陆地壳运动所造成的结果。其特点是发育规模较小、延伸较短、处于幼年期初破裂阶段、状态不稳定、断裂易扩张、活动性强等。它们控制着大陆现代中、强地震活动,中国大陆近代发生的一系列大地震多与大陆北西—北北西向断裂系统的活动有关。