大型反倾库岸岩体变形过程及破坏机制数值模拟

随着边坡地质结构、地层岩性和诱发因素的不同,反倾岩体的主控变形破坏模式都会发生改变。金沙江龙蟠边坡岩体主要为反倾向千板岩和砂岩互层状结构,坡脚河床深厚覆盖层构成了边坡的软弱支座。本文运用离散单元法模拟了大型反倾库岸岩体在漫长的地质历史时期中的变形演化过程,并基于反倾岩体变形的时效性观点,引入强度折减法分析边坡在不同阶段的剪切屈服区扩展情况及相应的稳定性状态。结论表明龙蟠边坡变形岩体是重力弯曲蠕变为主导的成因机制,并归纳提出了软基效应和互层效应共同作用下的大规模反倾岩体的累进性剪切破坏模式,俗称龙蟠模式。     

三峡库区侏罗系不同类型结构面抗剪强度对比

三峡库区侏罗系是典型的软硬相间地层,其软弱层具有亲水性强、透水性弱等特殊的工程地质特性,是库区常见的易滑地层。选取三峡库区秭归县马家沟滑坡所处地层岩体结构面为研究对象,采用室内岩体结构面直剪试验,对4种不同类型结构面的力学特性进行了研究。通过对试验数据的统计分析,绘制了各种结构面的剪应力–正应力关系曲线图及剪应力–剪切位移关系曲线图,从而获得了形成于同一地层中的4种不同结构面的抗剪强度参数,并对其剪切特性进行对比分析与研究。以结构面直剪试验结果为依据,初步分析了该地区某一典型边坡的稳定性及潜在滑动层面,为后期边坡的稳定性评价提供可靠性基础参数。      

三峡库区软硬互层近水平地层高切坡崩塌研究

由泥、砂岩互层或厚层砂岩夹泥岩等形成的类似“夹心饼干”的软硬互层近水平层状结构边坡,是三峡库区分布较为广泛的一种结构类型边坡。由于泥、砂岩风化速度的不同而产生的崩塌灾害现象是三峡库区最为常见的一种地质灾害,首先,从地形地貌、地层岩性、结构面组合、降雨作用和风化作用等方面对软硬互层高切坡的崩塌形成原因进行研究,软硬岩的差异性风化而造成的软岩空腔和硬岩中的结构面组合是造成崩塌的主要原因;其次,基于野外调查的地质现象分析,得到了软硬互层高切坡崩塌主要有倾倒、滑移、塑流拉裂、悬臂拉裂、错断等破坏机制,并概化出了各类破坏示意图;通过离散元数值模拟,对泥砂岩软硬互层高切坡崩塌的形成破坏过程进行了再现和分析,其破坏过程为泥岩剥落-岩腔-砂岩裂隙张开-危岩体弯曲-倾倒崩塌-堆积坡脚;最后,在三峡库区高切坡各类破坏机制的基础上,提出了相应的处治对策。研究成果对三峡库区高切坡地质灾害的认识和防治有一定的意义。     

红层泥岩水岩作用特征研究

红层是红色陆相沉积为主的碎屑沉积岩层,岩性以砂岩、泥岩、粉砂岩和页岩为主。该类岩层多为软岩与硬岩相间,呈互层状产出,层间结合力弱。受区域构造影响,岩层扭曲褶皱强烈,多中高倾角,结构面发育,有泥化现象。红层中的泥岩具有透水性弱、亲水性强,遇水易软化、塑变,抗风化能力弱,易崩解等特性。特别是遇水后岩体及结构面抗剪强度大幅度降低,并且具有遇水膨胀、失水收缩的工程特性。水岩作用对边坡的影响主要有,结构面遇水泥化导致楔形体失稳,泥岩塑性变形引起边坡蠕变,同时红层还具有很强的崩解性,边坡开挖后发生崩解等现象。     

软硬岩互层边坡崩塌机理及治理对策研究

崩塌是红层地区软硬互层型边坡的主要工程地质问题之一。本文以西南地区某公路边坡为例,在边坡地质结构特征调查的基础上,分析了砂泥岩互层边坡崩塌形成机理,采用二维有限元方法研究了崩塌后上部凹腔岩体的变形破坏模式,并采用基于强度理论的稳定性评价方法研究了其稳定性。结果表明,崩塌的形成主要是由于差异风化在下部软岩部位形成凹腔,导致上部硬岩产生拉裂并逐渐贯通;若不及时治理,上部岩体中结构面贯通至60%时,可能产生坠落失稳。综合分析边坡稳定性状况及变形破坏演化模式,采用清坡+局部削坡+挂网喷混凝土+钢筋混凝土支撑柱+排水的治理方案,重点控制凹腔以上岩体中拉裂的发展并做好防、排水工作。     

层厚比对水平砂泥岩互层岩体抗剪强度参数的影响

现有标准规定砂泥岩互层岩体的抗剪强度参数,当层厚在5 m以下时按泥岩取值,对不同工程场景、不同的层厚比例关系未做进一步区分。引入泥岩层厚与砂岩层厚之比,即层厚比,利用FLAC3D建立不同层厚比的水平砂泥岩互层岩体三轴数值试验模型,探索了层厚比对水平砂泥岩互层岩体的抗剪强度参数和变形特征的影响规律。结果表明:当岩层总厚度不变,层厚比以0.75为界,当层厚比小于0.75时,层厚比越小岩体黏聚力越大,反应砂岩对岩体黏聚力有增大效应,在此区间内水平砂泥岩互层岩体黏聚力可按1～4倍的泥岩黏聚力取值;同样,岩体内摩擦角仅按泥岩取值也不客观,但其随层厚比的变化规律不明显。当层厚比大于0.75时,水平砂泥岩互层岩体抗剪强度参数按泥岩取值是可行的。当层厚比不变,层厚对水平砂泥岩互层岩体的抗剪强度参数有明显影响,层厚比小于0.2时,互层岩体的黏聚力随层厚变化较大;层厚比大于0.2时,互层岩体的黏聚力随层厚的变化较小,可按泥岩取值。层厚比小于0.75时,互层岩体的内摩擦角随层厚变化较大;层厚比大于0.75时,岩体内摩擦角随层厚的变化较小,可按泥岩取值。水平砂泥岩互层岩体的变形特征也同岩体层厚比和层厚有关。层厚比较小时,岩体变形发生在砂岩层,破坏范围较大;随着层厚比的增大,其变形破坏发生在软岩部分,硬岩部分基本不出现变形或出现少量变形;若岩体层厚比不变,层厚减小,岩体的变形范围变大。     

基于结构面性状对岩体力学性质响应的模拟研究

为研究结构面性状对锦屏大奔流料场边坡岩体性质的影响,在对该边坡砂岩进行室内三轴压缩试验的基础上,开展含4组不同结构面性状岩体的力学模拟测试,最后对该边坡岩体的开挖进行数值模拟。试验结果表明,岩样破坏过程可以分为4个典型的阶段: 弹性变形阶段,屈服阶段,残余强度阶段及塑性流动阶段。随着围压的增大,岩石破坏所需偏应力逐渐增大,且岩石逐渐表现出延性特征。结构面性状模拟结果表明,含软弱充填结构面比不含者对岩体力学性质影响(弱化)大,有倾角结构面比无倾角结构面对岩体性质影响较大,大倾角结构面总体上比小倾角的影响大,软弱充填厚度对岩体内摩擦角影响较大。实例模拟结果表明,开挖卸荷使得边坡后缘岩体产生卸荷回弹变形,产生X向拉伸位移,煌斑岩脉的存在使得塑性区域沿此软弱带发展,开挖第8步时,塑性区贯通,边坡发生失稳。研究结果对陡高边坡岩体开挖的稳定性评价具有一定指导意义。     

岩石/结构面劣化导致巴东组软硬互层岩体强度劣化的作用机制

岩石/结构面劣化导致巴东组软硬互层岩体强度劣化的作用机制是揭示三峡库区库岸消落带巴东组软硬互层岩体强度渐进劣化机理和评价库岸边坡稳定性的关键问题.以三峡库区典型"易滑岩组"巴东组第二段红色系列的砂岩与粉砂质泥岩互层岩组为研究对象,考虑干湿循环条件下岩石/结构面参数劣化,开展了软硬互层岩体单轴压缩数值试验,分析了软岩/硬岩/层面劣化对巴东组软硬互层岩体单轴压缩强度劣化的贡献度及其与岩层倾角的关系.研究结果表明,不同岩层倾角条件下,软岩/硬岩/层面劣化对巴东组软硬互层岩体单轴压缩强度劣化的影响有明显区别,以软岩/硬岩/层面劣化对巴东组软硬互层岩体单轴压缩强度劣化的贡献度为依据,将岩层倾角全范围划分为软岩控制区、软岩-硬岩-层面共同控制区、沿层面滑移失稳破坏区和硬岩控制区,揭示了岩石/结构面劣化导致巴东组软硬互层岩体强度劣化的作用机制及其受岩层倾角的影响,为进一步研究库岸消落带巴东组软硬互层岩体强度渐进劣化机理奠定了基础.      

湖北省巴东新城白土坡斜坡岩体稳定性分析

巴东组第三段是三峡库区滑坡发育的主要地层之一,巴东新城深部变形监测钻孔岩芯分析表明在巴东组第三段地层中发育有多层软弱夹层,以泥质灰岩、钙质泥岩为主,大部分破碎带具有顺层、连续等特点。白土坡斜坡岩体中主要贯通性夹层有13层,中上部夹层分布较密,西壤坡斜坡岩体中主要贯通性夹层有3层,与白土坡巴东组第三段下部夹层对应,巴东组第三段中的软弱夹层是斜坡深层岩体的主要结构面。白土坡深层岩体稳定性分析结果表明随着库水位的上升斜坡稳定性有下降趋势,但其整体稳定性较好,白土坡前缘断层为斜坡深层变形提供了边界条件。     

瓦屋山水电站厂房区红层岩体古滑坡稳定性研究

红层岩体以其岩体结构的软硬相间及软弱夹层发育而在边坡稳定方面表现为"易滑地层".瓦屋山水电站厂房区边坡为顺向坡,砂岩类岩石与黏土岩类岩石呈缓倾、互层状(倾角10°～20°)产出.构造与表生改造作用下,在这两类软硬相间的岩石界面上常形成分布较为连续的软弱夹层,这类岩体较易沿软弱夹层产生顺层滑动.地质历史时期,瓦屋山厂房区...     

吐哈盆地西南部铀矿化特征与成矿潜力评价

吐哈盆地西南部艾丁湖斜坡带为一相对稳定的地质构造单元,其上在温湿气候条件下超覆沉积了下侏罗统八道湾组、三工河组和中侏罗统西山窑组。中侏罗统西山窑组主体为一套河流相-河流三角洲相的含煤碎屑岩系;地层泥-砂-泥结构发育良好,砂体岩性主要为成分成熟度和结构成熟度均较低的长石质砂(砾)岩、岩屑砂(砾)岩;岩石为黑色和灰色原生地球化学,具有较强的还原能力。组内层间氧化带广泛发育,总体可划分为完全氧化亚带、其不完全氧化亚带、氧化还原过渡带和原生岩石带,砂岩型铀矿化完全受层间氧化带控制,位于氧化还原过渡带内。目前已在区内找到了十红滩大型层间氧化带砂岩型铀矿床。通过对吐哈盆地西南部构造地质背景、找矿目的层、层间氧化带、水文地质条件、岩石原生地球化学类型及区内已发现铀矿床基本特征的综合分析,指出区内未来仍具有广阔的层间氧化带型铀矿找矿前景。认为十红滩地区作为下一步铀矿勘探基地,主攻层位为中侏罗统西山窑组第一、三岩性段;迪坎儿地段为下一步普查远景区,主攻层位为西山窑组第三岩性段;白咀山、八仙口地段为下一步预查远景区,主攻层位为西山窑组第二、三岩性段。     

盆地内大面积砂体分布的一种成因机理--干旱气候下季节性河流沉积

我国西部新疆地区侏罗系-下白垩统大面积、厚层状砂岩油气勘探获得了重大发现, 大面积厚层状砂体及泥岩红层沉积的成因机理受到长期关注。结合现今准噶尔南缘多条季节性河流的沉积体系、砂体展布特征分析, 并对比郝家沟-头屯河剖面、玛纳斯河剖面上侏罗统齐古组、喀拉扎组的岩相组合、岩石颜色、砂泥岩沉积构造、沉积序列与古环境分析, 认为干旱气候下头屯河组上部-喀拉扎组的季节性曲流河-季节性辫状河沉积是上侏罗统大面积厚层状砂砾岩体及厚层状泥岩红层沉积的重要成因机理, 进而建立了季节性河流的砂体构型和成因模式。准噶尔盆地南缘季节性河流沉积砂体构型和成因模式的建立, 对进一步认识我国古代季节性河流沉积提供了有益参考。     

准噶尔盆地卡姆斯特地区侏罗系铀成矿模式研究

本文对卡姆斯特地区中侏罗统头屯河组、西山窑组层间氧化带及铀矿化特征进行了归纳与总结,运用层间氧化带砂岩型铀矿成矿理论,重建了该区铀成矿模式,初步认为铀矿化、异常符合层间氧化带控矿理论,受层间氧化带及不整合面控制,总体上遵循层间氧化带砂岩型铀成矿规律。指出区内铀矿找矿目的层主要为中侏罗统头屯河组,次为西山窑组,主要找矿类型为层间氧化带砂岩型,次为不整合面砂岩型、煤岩型,明确了今后该地区找矿方向,可为准噶尔盆地今后铀矿资源勘查工作提供参考。     

红层地区砂泥岩互层状斜坡岩体流变特性研究

本文在对侏罗系砂溪庙组砂，泥岩进行的系统流变试验的基础上，详细研究了砂，泥岩的流变特性及其相应的长期强度，以及砂，泥岩互层状组成的斜坡碉体流变特征，特别是模拟研究了风化深度较厚的泥岩产生的粘塑性流动对斜坡应力场及斜坡变形破坏所起的不可忽视的作用。     

南祁连盆地木里坳陷石炭系—侏罗系天然气水合物潜在气源岩地质特征

通过对南祁连盆地木里坳陷石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系等4套层系5条剖面的野外测量及室内地质分析,明确了该区天然气水合物潜在气源岩的岩性特征、沉积相类型及沉积演化过程。石炭系—二叠系整体以出露中厚层砂岩夹薄层泥岩为主要特征,沉积浅海陆棚相、滨岸相和三角洲相,由于断层发育致使局部地层厚度减薄且泥质岩大部分缺失,可能难以成为天然气水合物潜在气源岩;上三叠统整体以发育中薄层泥岩与中薄至中厚层砂岩互层为主要特征,沉积相类型为潮坪相、湖泊相和河流相,泥岩累积厚度较大,是天然气水合物主要潜在气源岩;中侏罗统整体上以发育厚层泥岩、砂岩为主要特征,沉积相类型为辫状河相、三角洲相和湖泊相,是天然气水合物次要的潜在气源岩。研究结果为南祁连盆地木里坳陷天然气水合物气源岩研究提供了重要地质依据。     

河南济源晚三叠世—中侏罗世陆相地层

<正> 河南济源西承留一带晚三叠世—中侏罗世地层分布广泛、出露良好,化石丰富。60年代,河南省地质局石油队和区测队等做过区测工作,建立了地层系统。1979至1985年,笔者等在“河南省中生代含煤地层及找煤方向”课题研究时,研究地层的岩性及化石群特征,将本区晚三叠世—中侏罗世地层自下而上分为椿树腰组(T_(3ch)~1)、谭庄组(T_(3t)~2)、鞍腰组(J_(1a))、杨树庄组(J_(2y))和马凹组(J_(2m)),分述如下:     

从孢粉化石证据论冀北后城组的时代

主要分布于冀北地区的后城组是一套以河流相红色砂砾岩为主的地层,此前在不同地点的该岩组中曾发现中侏罗世晚期的叶肢介、瓣鳃类和爬行动物化石和晚侏罗世的介形类和孢粉等化石。新近在蔚县后城组发现的孢粉组合与此前在宣化堰家沟、万全渔儿山西侧后城组晚侏罗世孢粉化石组合面貌具有明显的差异,时代属中侏罗世。孢粉化石证据说明冀北的后城组系—套中—晚侏罗世沉积。     

山西宁武煤田的大同组

宁武煤田的大同组主要由黄绿色、灰绿色砂岩、砂质泥岩、粉砂岩及泥岩组成，夹有薄层灰岩及煤层，为一套湖泊到湖泊三角洲相含煤沉积。底界置于铜川组紫红色泥岩之顶，顶界为云岗组灰绿色砂岩之底，厚２８３～４６１ｍ。本组含丰富的植物化石，可归于Ｃｏｎｉｏｐｔｅｒｉｓ－Ｐｈｏｅｎｉｃｏｐｓｉｓ植物群，时代为中侏罗世。     

差异风化型危岩力学模型及破坏机制研究

差异风化型危岩多形成于由砂岩和泥岩等软、硬岩性组成的互层陡倾岩质边坡中,其崩塌破坏属地质灾害中的常见形态。以普洱渡危岩高边坡为例,推导出差异风化型危岩岩腔后壁泥岩压应力随岩腔深度增加而增大的计算公式。据普洱渡危岩高边坡地形地貌和地质构造特征建立了两类4种差异风化型危岩力学模型：第1类为主控结构面贯通率等于1时的泥岩基座压裂破坏型和转动破坏型危岩;第2类为主控结构面贯通率小于1时的坠落型和倾倒型危岩。利用岩石强度理论推导出研究区砂岩的二次抛物线型摩尔强度包络方程,以极限平衡理论和摩尔强度理论推导了4种危岩体在自重、地震力和裂隙水压力共同作用下的崩塌破坏判别表达式,并由此反演出危岩体的临界崩塌边界方程,得出危岩体崩塌边界（岩腔深度、危岩体厚度和高度、主控裂隙深度）之间的关系,为现场预测和判别危岩体的稳定性和崩落时序提供简便可靠的依据。     

鱼卡煤田东部含煤地层划分探讨

鱼卡煤田是青海省重要的煤炭资源基地,主要含煤地层为中侏罗统。区内含煤地层角度不整合于奥陶系上统滩间山群之上。根据野外实剖地质剖面岩性特征自下而上划分为侏罗系中统大煤沟组、上统采石岭组、红水沟组。其中大煤沟组分为下含煤段、砂岩段、上含煤段、页岩段;采石岭组分为下部砂岩段、上部砂泥岩段。大煤沟组与以往划分的大煤沟组、石门沟组相当。