某断层导水条件下的隧道涌水量预测与计算实例分析

以某高速公路水文地质勘察为例,介绍隧道穿越导水断层条件下的涌水量预测方法及水文地质参数计算,总结了某抽水试验管井涌水量呈指数型,反映该管井处断裂带补给范围有限,当水位降深达隧道高度时,涌水量不会增长。     

河北某铁矿矿床水文地质条件分析及矿坑涌水量预测

马城铁矿位于滦河冲洪积扇一级阶地中上部,为未采矿山,矿体赋存于太古界变质岩中,矿床上覆厚大第四系强含水体,属大水矿山;矿区断裂构造发育,断层规模大,断裂带岩石破碎,岩性变化多端,且对矿体有穿插破坏作用,断裂带加强了第四系水与矿床之间的水力联系,矿床水文地质条件复杂。矿床拟采用上向分层充填法进行开采,在分析矿区含水系统基本特征的基础上,进一步分析矿区地下含水系统和地下水流动系统特征,预测矿坑涌水量并提出矿山防治水建议。     

基于复杂地质体精细刻画的隧洞涌水量动态预测方法

在隧洞涌水量预测数值模拟中,准确刻画倾斜断层、倾斜隧洞等不规则地质体和地下构筑物是一个难题,且预测时通常假定隧洞开挖瞬间完成,而未考虑施工进度。通过解决三维地质模型与三维地下水数值模型耦合过程中要求的非自相交性和密封性问题,提出一套基于复杂地质体精细刻画的隧洞涌水量动态预测方法。首先在三维地质建模软件中构造倾斜隧洞、竖井、倾斜断层和不规则地质体的密封性边界面,其中倾斜隧洞和竖井需根据开挖进度分段构建,进而建立三维地质体模型。随后将三维地质模型数据以ml文件格式导入三维地下水模拟软件Feflow,利用Feflow的完全非结构化网格功能实现对复杂地质体的精细剖分。最后在Feflow精细剖分复杂地质体的基础上,将隧洞边界设置为第三类边界,通过设置交换系数与参考水头,实现考虑隧洞开挖进度和施工工艺(如注浆、衬砌等)的隧洞涌水量动态预测。将本方法应用于某地下工程倾斜隧洞与竖井的涌水量计算,实际效果较好。     

三山岛与焦家断裂带深部水文地质参数特征对比研究

三山岛断裂带与焦家断裂带,是胶东西北部著名的金矿成矿带。近年来,在两条断裂带的深部相继发现了多个特大型金矿床,矿床水文地质条件研究程度较高,但对深部水文地质参数认识较单一。为了更加深入地了解断裂带深部水文地质参数特征,通过全面梳理断裂带深部水文地质参数,并进行厚度加权平均计算与对比分析,认为区域上渗透系数整体较小,断裂带上盘渗透系数较下盘小,三山岛断裂带渗透系数整体较焦家断裂带小。渗透系数随深度在浅部变化大,在深部变化小,并随深度加深,进一步减小趋于0。应用厚度加权平均计算的渗透系数可以提高涌水量预测的精度。     

基于优势面理论的隧道控水与模拟分析

利用优势面理论对断层导水进行分析,并结合降雨渗流的条件进行了数值模拟。探讨了特定条件下围岩中渗流场的分布规律,模拟了改变围岩注浆圈的厚度和渗透系数的大小对涌水量的影响。结果表明,改变注浆圈的厚度对涌水量影响小,注浆圈渗透系数影响很大,而且在断层处产生汇水作用,控制注浆圈渗透系数在10-8 m/s以下可以有效地防水。该控水理论可以为隧道水害的预测与治理提供新思路。     

香山天景山断裂带断层泥的微观研究及工程地震评价中的意义

断层运动是复杂多变的, 其运动在一条巨大的断裂带上经常以区段为活动单位, 为服务于工程建设和强震的预测, 划分出活断层运动区段的必要性越来越迫切。本文通过对香山天景山断裂带断层泥的微观特征研究, 结合断裂的几何特征综合分析, 认为该断裂的中段以粘滑活动为主, 东西两段主要是蠕滑。     

高邮凹陷真武断裂带西部低级序断层发育规律预测

在应用蚂蚁追踪技术对真武断裂带西部低级序断层进行解释并根据主要断层走向确定阜宁期构造应力方向的基础上,应用构造应力场数值模拟法模拟阜宁期古构造应力的分布,从应力的角度对低级序断层的平面及剖面发育规律进行预测,最后将预测结果与构造解析结果进行对比。研究结果表明,应用蚂蚁追踪技术对低级序断层进行解释获得的蚂蚁属性体断裂痕迹清晰直观,应用效果要优于相干体技术、方差体技术等其他地震属性技术;真武断裂带西部阜宁期最小主应力方向为NW333°-SE153°;低级序断层的发育主要受阜宁期最小主应力及剪应力控制,最小主应力控制断层的优势发育区,平面剪应力控制断层的平面展布,左旋剪应力区主要发育近东西走向断层,右旋剪应力区主要发育北东走向断层,剖面剪应力控制断层的倾向,左旋剪应力区主要发育北倾、西倾断层,右旋剪应力区主要发育南倾、东倾断层。      

贝尔凹陷断层侧向封闭能力定量研究

通过建立断裂带页岩断层泥比率(SGR)与断裂侧向所能封闭油柱高度函数关系式的方法,开展了断层侧向封闭能力定量评价方法的探讨,并对贝尔凹陷断层侧向封闭能力进行定量研究。结果表明:断裂带SGR与其所能封闭油柱高度具有指数关系,断层侧向封闭能力取决于断面SGR的三维空间分布。利用贝301区块油藏数据所建立的断裂侧向封闭失效包络线函数式预测了呼和16圈闭油水界面为-1 025m,并得到钻井证实。贝尔凹陷断层侧向封闭能力总体上表现为:垂向上南屯组以上断层封闭性较强,平面上贝西南断层封闭性较强。     

新疆克拉玛依乌尔禾张扭性走滑断裂特征及其控藏作用研究

乌尔禾沥青矿断裂带位于准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带乌尔禾鼻隆之上,是一个小型左旋走滑断裂带。断裂带形成后未发生强烈改造,断裂带内发育沥青矿脉,露头地质条件好,且有三维地震覆盖,是研究走滑断裂特征和控藏作用的天然实验室。本文采用无人机三维立体建模技术,结合野外剖面实测,对乌尔禾沥青矿走滑断裂带野外剖面露头进行定量分析和解剖。结果表明,沥青矿断裂带共发育17条断层,主断层西北侧断层呈雁列状分布,东南侧断层呈马尾状,断裂带纵向呈负花状。研究表明,断层形成于燕山期左旋剪切应力场,受拉张应力影响,整体处于张扭环境,形成张扭性走滑断裂带。断层发育空腔和诱导裂缝,尤其主动盘裂缝更为发育,空腔的开度与油气侵染宽度呈正相关。结合塔里木盆地张扭性走滑断裂与油气藏关系分析,本文认为张扭性走滑断裂是良好的垂向油气运移通道,主动盘具有侧向输导作用,被动盘具有封堵作用,走滑断裂主动盘一侧圈闭是良好的油气聚集区域。     

碳酸盐岩内断裂带结构及其与油气成藏

以野外观察描述为手段,系统研究了碳酸盐岩断裂变形机制的影响因素及断裂带结构演化过程,剖析了碳酸盐岩地层中断裂带结构与流体运移的关系。研究表明,影响碳酸盐岩内断裂变形机制的因素包括岩性、孔隙度、变形深度、温度、胶结作用、先存裂缝等,控制断裂带结构形成的因素包括滑动位移和破裂模式等。低孔隙度碳酸盐岩以裂缝发育为主,高孔隙度碳酸盐岩变形早期产生变形带,带内裂缝联接逐渐发育成断层带。随着埋藏深度的增加,断裂带结构不同：埋藏深度小于3 km,断层核主要发育无内聚力的断层角砾岩和断层泥;埋藏深度大于3 km,断层核普遍发育有内聚力的断层角砾岩和碎裂岩,破碎带发育多种成因的裂缝。随着位移的增加,破裂模式从早期的破裂作用变为后期的碎裂作用,最终形成碎裂流。断裂带演化是一个四维过程,断层核和破碎带发育情况直接影响断层对油气的运移和封闭的作用。断裂变形机制、断裂带内部结构以及与流体运移关系的研究,都可为封闭性提供重要的理论依据。     

塔里木盆地吐木休克断裂带断层封闭性研究

吐木休克断裂带位于塔里木盆地的西北部,是研究区规模最大、最具有研究意义的走滑断裂。油气勘探表明,吐木休克断裂带及邻区发育一系列大型背斜油气圈闭,它们受到了吐木休克断裂带的切割,所以对吐木休克断裂带断层封闭性研究对油气的勘探具有重要意义。根据断层封闭性影响因素的分析,选取断层的活动性、断层两盘地层的对置关系、断层断面图、断移地层的砂泥比、涂抹系数、断层面的压力与砂泥比的关系等6个参数作为断层封闭性研究综合评价指标,确定吐木休克断裂带中的主要断层都不具有封闭性,对先存的油气圈闭主要起破坏和改造作用。     

中卫断裂带断层类型划分及其构造意义

中卫断裂带在晚更新世以来的左旋走滑运动中,先存的挤压逆掩、逆冲断裂带发生了分化。某些断层或断层段继续活动;另一些先存断层在晚更新世以来不再活动;此外,还发育了一些新断层。因此,我们把中卫断裂带划分出三种断层类型,即新生断层、继承性断层和遗弃断层。新生断层就是指：在某次构造运动中新发育的断层。具体到中卫断裂带来说,就是指晚更新世以来新发育的断层。这类断层是中卫断裂带左旋走滑运动的产物。在早期的挤压逆断运动中这些断层并不存在。通过对新生断层的调查研究可以获得以下资料。①反演晚更新世以来的构造应力场;②确定晚期构造运动的起始时代;③估算断层的断错幅度和速率。继承性断层就是指：在早期的挤压逆掩（冲）活动中就已经存在的断层或断层段,在晚期的左旋走滑运动中继续活动。继承性断层的最大优点是包含了较多的信息量。①继承性断层记录了多期构造运动的信息;②继承性断层是中卫断裂带多期活动的见证;③继承性断层是研究构造演化过程的重要依据。遗弃断层就是指：某些断层或断层段在早期构造运动中是主体断裂带的一部分,其活动习性与主体断裂带基本一致。当早期的构造运动终止之后,这些断层或断层段在后继的构造运动中不再活动,也就是说这些断层被遗弃。遗弃断层的作用就在于它保留了早期构造运动的大部或全部信息,这些信息基本上没有受到后期构造运动的干扰破坏。因而通过对遗弃断层的研究可以获得早期构造运动的主要信息。①确定早期构造运动终止的年代;②反演早期构造应力场方向;③研究断层的滑动方式,即粘滑和蠕滑。     

水底隧道涌水量预测方法的应用分析

讨论了水底隧道涌水的预测计算问题,利用经验法和有限元法对某拟建海底隧道工程方案的涌水量进行了预测计算和对比分析,探讨了竖向和水平走向裂隙发育情况对隧道涌水的影响。结果表明:①与有限元相比,用经验公式计算得到的水底隧道涌水量偏小;②当水底岩层张性裂隙(尤其是竖向裂隙)较发育时,隧道涌水量增长较大;③当隧道临近或穿越断层破碎带时,隧道周边的渗流场具有显著的三维特征;④如果水底隧道上覆地层中没有显著的隔水层,则由于水源无限充足,隧道的涌水量将主要受到水位相对高度和隧道围岩渗透系数的影响,与隧道上覆地层的厚度关系不大。     

福建东张断裂带中的断层和变貭現象

福建东张断裂带处于福清县西部,南北延伸很远。作者等观察仅限于琯口与绵亭间一段。此处为多个断层组成的一个宽可能达十余公里、长数十公里的断裂带,且有因错动而形成的动力变质岩。该断裂带在地貌上也有明晰的反映。本文就断裂带中断层性质和变质现象,进行初步探讨。     

龙泉山断裂带断层最新活动年代及方式

龙泉山断裂带属龙门山前陆隆起,与青藏高原龙门山的隆升演化密切相关。为探讨龙泉山断裂带断层活动方式、期次及年代特征,在该断裂带不同部位采集了断层泥样品,通过扫描电镜(SEM)对样品中的石英颗粒进行了痕迹微形貌和溶蚀微形貌观察,通过电子自旋共振(ESR)测试了样品断层的最新活动年龄,并结合区域地震资料,进一步研究了龙泉山断裂带断层的发震潜力。结果表明: 龙泉山断裂带断层运动方式以黏滑为主,兼蠕滑; 具有多期次活动特征,强烈活动时间为早更新世—中更新世,晚更新世也有明显断层活动,全新世断层活动不明显; SEM 、ESR、热释光(TL)测得的断层最新活动年龄为(1 210±121)~(110±10.0) ka; 最新活动年代和活动性具有分段性,中段断层活动性较弱,北段和南段断层活动性较强。总之,龙泉山断裂带为1条活动性断裂带,具有一定的发震潜力,地震沿断裂带呈带状分布,但相比其西侧的龙门山断裂带,其活动性已大大降低。     

哈密土屋铜矿床Ⅱ号矿体水文地质特征及涌水量预测

在对研究区区域地质条件分析的基础上,对研究区的水文地质特征进行了分析,并对矿坑的涌水量进行了预测。研究结果表明:研究区地下水类型较为简单,主要为构造断裂破碎带脉状水,其补给来源主要是大气降水,由于断裂带裂隙多呈闭合状,连通性差,因而地下水的径流-排泄条件不好;矿区(床)充水来源主要是大气降水和矿体中的断裂带脉状水;通过"大井法"计算得到在564m标高处露天矿场涌水量为312.03 m3/d,而在400 m标高处矿坑涌水量为862.87 m3/d。     

金沙江转换断层沉积盆地

金沙江断裂带位于青藏高原的东部(这里说的金沙江是指流经西藏和四川分界线的一段)。笔者认为,该断裂带是一条近南北走向的古代转换断层。在这个断裂带内,存在一个二叠纪—中三叠世的转换断层沉积盆地。这个古盆地里面的岩浆和沉积建造部分保存到今天。     

煤矿断层构造复杂程度的非线性分析

煤矿中断层构造对开采条件、瓦斯突出、矿井突水等都有显著的影响。以陈四楼煤矿为例,利用分形理论计算了深部采区断层构造的分维,对断层构造的复杂程度进行了讨论和划分;分析了不同区域断层构造分维值出现差异的原因;建立了断层构造分维与矿井突水单位涌水量的对应关系,随断层分维的增加,矿井突水的单位涌水量也将随之增大。研究区的断层分维在0.7925～1.4534,断层总体的复杂程度为中等。     

河南某铅矿矿床水文地质条件分析及矿坑涌水量预测

中营铅矿位于伊河河漫滩,为未采矿山,矿体赋存于长城系熊耳群鸡蛋坪组喷出岩中,矿床上覆厚大第四系强含水体,属大水矿山;矿区断裂构造发育,断裂带岩石破碎,且对矿体有穿插破坏作用,青磐岩化、碳酸盐化强烈,断裂带加强了第四系与矿床之间的水力联系,矿床水文地质条件复杂。结合矿区实际,提出伊河改道,露天开采,预测矿坑涌水量并提出矿山防治水建议。     

隧洞断层破碎带岩体涌水量分析——安哥拉某水电站为例

隧道涌水量预测对隧道的设计和施工至关重要.笔者以安哥拉某水电站进厂交通洞涌水为例,基于涌水发生后实测的涌水量、水温、水化学、附近地下水位变化等特征,分析涌水成因.根据涌水洞段岩体透水性的不同,将隧洞断层区岩体划分为3个透水性段.根据建立的模型,采用流体力学伯努利方程对最大涌水量进行估算;利用稳定流裘布依理论公式对正常涌...