论岩体力学模型

岩体力学是研究现状的地质体受力条件改变时产生变形、破坏及其力学性质形成规律的科学。地质体与一般材料不同,由于其成因和经历的历史过程不同,致使其成分、结构及其形成条件不同。故现状的地质体当受力条件改变时,其力学作用,即变形和破坏机理亦不同。在进行岩体力学研究时,必须清楚地看到这一点。当前岩体力学研究成效不大的重要原因之一,就是没有注意地质体这一特点,在进行岩体力学研究时,不加分析地把地质体一律做为连续介质力学模型处理,显然是不合适的。     

三峡库区望霞危岩体孕灾地质环境条件分析

危岩体是一种典型的灾害地质体,其形成、变形与破坏受控于地质环境条件,地质基础要素在孕灾的过程中起着决定性作用,各基本地质要素与灾害形成的关系是研究危岩体变形规律和破坏机理的关键性问题。通过对三峡库区望霞危岩体区域地质构造作用分析,横石溪背斜构造解析,各类地质结构面发育特征统计和危岩体岩性组合方式及工程地质条件剖析,结合危岩体两次变形破坏过程,分析各因素对危岩体的形成及变形的关系。研究认为:孕育望霞危岩体的横石溪背斜雏形形成于印支期的隆升阶段,至燕山主期形成褶皱主体,后期则以继承性改造为主,危岩体的形成及孕育主要集中在背斜核部区域,枢纽位置尤为发育。控制危岩体变形的5条关键裂缝与顶部发育的"V"字形裂缝关系密切,其是在纵弯褶皱作用下背斜顶部脆性岩层受到强烈的拉裂影响,叠加台阶式层间滑动作用,形成与轴面近于平行的拉张裂缝。在望霞危岩体中发育多组地质结构面,其中原生结构面对各条关键裂缝及关键块体提供基础背景值,控制其规模、范围及变形强度。控制着变形关键部位特别是前缘软弱层变形位置、牵引区段及强烈程度。构造结构面主要控制关键裂缝的延伸方向、距离及样式,控制关键块体的变形方向,裂解范围及规模,掉块及崩裂位置,控制危岩体底部关键部位即压张裂缝的形成位置、张开度及位移方向。次生结构面主要控制后缘变形区,对各条关键裂缝控制其继承性变形,控制关键块体扩张,对岩体裂解破坏至关重要。同时,望霞危岩体在地层岩性上构成了典型的硬—软—硬岩性组合,为危岩体的变形提供了地质结构组合条件,其底部大面积的采空区控制着危岩体整体滑塌变形。     

黟县Y027公路溪下村段崩塌变形破坏机理分析

地质体作为地质灾害的载体,控制地质灾害的类型、规模、方向、变形破坏的方式等。本文以黟县Y027公路溪下村段崩塌为例,从构造、节理裂隙、工程特性等方面分析总结了该崩塌的三种结构破坏模式,其中,节理裂隙的密度、产状,决定危岩体的块度、变形破坏的结构面等;构造褶皱等活动强度决定了岩体的破碎程度,也即灾害的规模;岩体的工程特性反映了岩土体的力学机制及吸水能力,也即抗滑能力的强度。地质体孕育了斜坡变形的主体,在人类工程活动及降雨等外力因素激发下,形成地质灾害。     

浅生时效变形结构

本义研究了在区域性剥蚀夷平过程中,因地质体和岩体中储存的弹性应变能释放而造成的变形破裂构造。文章根据某电站坝基勘察和开挖过程中所获大量实际资料,采用多种研究手段阐明了这类浅生时效变形结构的形成条件、演化过程以及发育分布特征,这类结构在岩体稳定、地面地质灾害以及地质体中水气储存条件和运移规律的研究中具有重要意义,是一个很值得进一步探讨的课题。     

单轴压应力下砂岩岩块的变形和破坏研究

一、研究的目的和内容重视宏观的和微观的地质因素的岩体力学试验研究,有助于较真实地解释和确定岩块和岩体的变形、破坏的机理和力学的宏观现象,可以为选择和建立它们的破坏准则和强度理论,进行地壳岩体和工程岩体的稳定性分析评价等提供有用资料. 岩体是由宏观的结构面和结构体所构成,是地质体的一部分.岩体中包含着岩块.岩块和岩体的建造和改造决定了它们的物质组成和结构构造.     

不连续岩体变形破坏过程中AE的空间演化与意义

通过一些典型节理化岩体模型变形破坏过程中的AE事件的定位分析和破裂面形态的研究,探讨了不连续岩体变形破坏过程的空间演化特征。结果表明:单节理岩体变形破坏的空间动态特征受节理角控制,随着节理角从小变大,岩体的变形破坏方式从AE在局部集中的突发式失稳向AE弥漫于整个节理层面的类似渐进式的破坏形式发展；失稳破裂面从简单的整体状岩-膏界面变成形态复杂的层内复合破裂面；复杂节理岩体的变形破坏受一条（组）主导构造控制,强AE事件集中发生在不连续构造交汇部位,在包含多条主构造的岩体模型中最终失稳破裂面只与最后阶段AE的位置一致。     

地下采矿引起的程潮铁矿东区地表变形规律研究

金属矿山由于其矿体形态多变、地质条件复杂、多非充分采动、开采方法多样、构造应力显著及结构效应明显等特点,难以把握由地下采矿引起的地表变形和岩体的破坏形式。以程潮铁矿东区为例,依据近年（2010年3月至2015年9月）的地表变形实测数据,绘制出相应的监测成果图。结合三维激光扫描等新技术再现地表变形三维盆地,探究了地下开采影响下的地表变形规律和机制。对矿区上下盘地表变形规律等进行了比较分析,结果表明：程潮铁矿东区在采矿初期发生筒状冒落;变形传递到地表后,在采空区正上方形成大小不等的漏斗状塌坑群。上盘地表变形扩展与采矿推进度有较好的对应关系;水平应力是岩体变形的主动力,应力不断释放影响着地表变形特征。结构面倾向改变了上、下盘岩体的破坏形式,减缓和加速了上下盘岩体的破坏。同时,在坡体形态的影响下,地表变形在下坡方向总变形量增大和垂直变形增量更大。     

施工诱发边坡失稳变形机制及应急治理对策

通过对香溪大道失稳边坡地质灾害调查,对边坡的地形地貌、地层岩性、岩体结构、原设计方案与施工过程进行研究,在此基础上通过FLAC3D数值模拟,结合工程地质条件分析,对原格构挡墙逆作法施工诱发边坡牵引式滑动过程进行了分析,并对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明:边坡变形受工程地质条件控制作用明显,边坡开挖改变了坡体原来的力学平衡条件,为边坡变形失稳创造了客观条件;由于超开挖施工,受格构挡墙自重作用,下部支撑岩体受压破坏,导致格构挡墙失稳下沉,带动其后坡体变形,形成牵引式滑动;随着坡体滑移的发展,边坡将逐渐拉裂破坏并形成贯通的剪切滑动面,从已施工的格构挡墙下部贯通剪出,最终整体失稳破坏;基于破坏机制分析的应急治理措施将重点放在为原格构挡墙下部提供有效支撑和控制潜在滑动面变形上;监测结果表明,应急治理后边坡达到稳定性要求。      

复杂构造条件下煤矿上覆岩体移动规律研究

在复杂构造矿区,为了能有效地减缓由于地下煤层开采而引起的地面沉陷量,就必需对复杂地质特征的上覆岩体的移动规律作一深入的研究和探讨,本文通过数值模拟方法,对"入"字型断层模型的上覆岩体的移动规律进行了不同过程和力学参数情况下的分析,得到了复杂断层上覆岩体的非线性移动过程和与力学参数有关的变形特征.     

复杂变形区工程地质解析方法探讨——以丹巴水电站为例

三维地质结构是岩体力学计算和稳定性评价的基础,也是岩体力学分析最大误差来源。强变质变形的复杂构造区由于地层失序无法用常规地质方法建立地层-构造三维模型。位于松潘-甘孜造山带东南部的丹巴水电站工区经历角闪岩相变质和多期剪切-挤压构造变形,地层序列混乱,构造格架复杂。二云母片岩等软岩层分布规律和厚度更是影响工程岩体稳定性的主要因素。结合工程地质勘查要求和丹巴地区地质特征,以构造历史分析为主线,综合利用构造解析方法对工程区岩体的原岩类型、变形机制和构造演化历史进行了恢复,认为丹巴工区主期片理化岩体形成于15~20km的剪切型构造置换和构造堆垛作用下,提出了丹巴工区以顺层剪切和多层次滑脱为主的变形模式。在丹巴工区单斜层中识别出多套基本岩性段,将软岩基本厚度限制在328m,在"大套有序、小套无序"岩层序列基础上建立了丹巴工区三维地质结构,在此基础上提出了复杂构造变形区工程地质勘察的基本思路。     

复杂地质条件下矿山地下开采地表变形规律的研究

地质条件是矿山开采岩层移动的基础,复杂的地质条件常使得地表移动角、沉陷角预测不准,导致灾难性后果。以典型复杂地质矿山程潮铁矿东区为例,以多年地表变形监测结果为依据,对在其特殊地质条件下地表变形和岩层移动的机制进行了分析研究。结果表明,地下采矿是矿区岩体破坏的直接诱因,地下水产生的静水压力和动水压力强化了岩体的变形与破坏;矿区岩体中断层、节理等特殊地质结构是岩体破坏的基础;构造应力场的存在是围岩向采空区产生较大移动变形的主要影响因素;在采矿之初,地表塌陷主要是由地下水疏干引起的;地表大规模塌陷形成以后,地下采空区的扩大是引起地表塌陷的主要原因,但矿区特殊的地质条件对地表塌陷范围的扩展速度有重要影响。     

论龙门山彭灌杂岩体的构造属性

位于龙门山中段的彭灌杂岩是一个巨大的岩性复杂的地质体，形成于前寒武纪时期。剖面研究和１：５万区域地质填图表明，它是处于龙门山中段推覆构造带中的一个构造变形十分强烈 构造片体，是推覆过程中经受了强烈改造的一个古老杂岩体的外来岩块。其接触关系和侵位方式均属构造成因，仅在片体内部局部保留原始热侵位特征。杂岩体内部的变形特征均属印支－喜马拉雅期的构造形迹。     

大瑞铁路澜沧江大桥工程边坡岩体结构特征研究

岩体中结构面的展布及其组合特征决定了岩体的工程地质性质和力学性状,影响着岩体的破坏方式。大瑞铁路澜沧江大桥所处的澜沧江构造带,具有高地震烈度、活跃的新构造运动、活跃的外动力地质条件、活跃的岸坡浅表改造过程等地质特征。工程区两岸节理裂隙等弱面发育,岸坡浅表改造过程强烈,导致岩体结构复杂。通过野外现场调查,对两岸边坡岩体结构面数据进行统计分析,采用x2检验与K-S检验法对结构面进行概率密度拟合,分析岩体结构特征。结果表明:(1)右岸的优势结构面有三组; (2)左岸的优势结构面有四组; (3)各组优势结构面产出状态数据均服从正态分布。在统计分析结果的基础上,建立两岸岩体结构的统计模型,并对边坡破坏模式进行定性分析,认为:(1)右岸边坡变形破坏模式为滑移 压致拉裂; (2)左岸结构面贯通性不好,主要的破坏模式是局部块体滑移。      

顺向河谷陡倾角层状岩体边坡变形破坏模式及特征

我国西部地质环境复杂,大量顺向河谷中存在陡倾角层状岩体倾向坡外的边坡,具较高的地质灾害危险性。该类边坡在漫长的地质历史过程会发生位移~弯曲,经历轻微弯曲、强烈弯曲隆起阶段和变形破坏阶段。特殊的坡体结构在较长时间内使该类边坡可基本稳定,但地震、爆破、工程开挖切脚及水库蓄水等易使其失稳。本文通过典型实例探讨了顺向河谷陡倾角层状岩体且倾向坡外边坡的变形破坏模式和特征。     

程潮铁矿地下开采引起岩层移动机制初探

在对矿区地质条件、采矿情况以及监测资料分析的基础上,提出了悬臂梁的力学模型。该悬臂梁是由NWW向节理切割下盘的花岗岩岩体而产生。地下采矿引起的岩层移动分为两个阶段,筒状破坏延伸到地表之前为第1阶段;筒状破坏延伸到地表后,则进入第2阶段。筒状破坏延伸到地表使水平构造应力释放,悬臂梁受力发生变化,而发生弯曲折裂变形和破坏,从而形成了深部岩体破坏的4个区:破裂岩体区、破裂过渡带、变形区和未扰动岩体区。通过对矿区地表测点所测数据进行分析,结合上述岩层移动机制和裂缝产生过程,将变形区域划分为:变形累积区、裂缝产生区、裂缝扩展区和裂缝闭合区。随着采矿的进行,深部岩体4区将逐渐向下延伸,地表4区将逐渐向外扩展。     

地质体组合构造分析方法与找矿

地质体组合构造分析方法是在地质体形态分类基础上,根据地质体结构的不均衡性所引起的变形和矿化的差异,遵循构造分析的基本原理,对各类地质体的变形机制和破裂形成规律作了初步总结,较系统地归纳了层状地质体的变形规律,是一套全新的构造研究方法。在找矿应用方面,提出了以破裂为导向的后生矿床找矿思维,根据地质体及其组合中的破裂变形规律,可快速评估矿区的资源潜力,在指导找矿方向、判断找矿标志等方面,具有较强的较强的实用性,并具有易掌握、可操作性强、研究周期短等特点。该方法的提出丰富了构造地质学和矿床学的研究方法,具有一定的理论意义。     

西南某电站坝址右岸含软弱层带岩质斜坡变形破坏机制

四川雅砻江某拟建电站坝址右岸岩质斜坡主要由顺层的变质砂岩、炭质板岩及大理岩组成,在褶皱过程中形成多条贯穿性的层间弱带,其变形破坏模式为蠕滑-剪切型破坏。在获取各类地质要素和各层工程地质特性等资料基础上,利用有限元法建立斜坡三维模型对现场工程地质分析成果进行验证并对斜坡的变形破坏机制进行探讨。研究结果表明:由于层间弱带的存在,右岸坡体在重力和残余构造应力的作用下使岩体出现渐进破坏的累积过程,岩层不断弯曲、开启,发生层间剪切蠕变,并逐渐向下延伸,沿控制性结构面产生层间错动,坡体下部应力集中使前部剪切扩展,最终岩桥被剪断,滑移面贯通,岩体沿中缓倾结构面滑出。     

东昆仑五龙沟金矿田地质特征与成矿地质体厘定

五龙沟金矿田位于东昆仑造山带中段,矿田内金矿床主要沿岩金沟、萤石沟-红旗沟、三道梁-苦水泉三条NWW向构造破碎带发育。本文通过金矿床地质特征的综合分析,认为金矿床类型属于中—低温热液型,矿化类型为构造破碎带蚀变岩型,金成矿作用的温度为195~319℃,成矿物质具有壳源为主,部分幔源混合特征,成矿流体为岩浆水和大气降水的混合,矿物组合以微细黄铁矿、微细针状毒砂和不可见金为特征。同时通过地质体与矿床的空间关系、地质体与矿床物质成分的相关性、地质体形成时代与矿床形成时代及其时间差的对比研究,确认红旗沟脑片麻状花岗闪长岩体是五龙沟金矿田成矿地质体,也是金元素重要提供者。岩体含有大量被拉长的闪长岩包体,矿物发生明显的韧性变形,具有壳源为主的壳幔同熔作用形成、在定向应力作用下同构造侵位的特点,成岩年龄239~244Ma。壳幔同熔作用过程中幔源物质的加入带来了更多的金元素,定向应力作用下同构造侵位使金元素更容易活化迁移,进入成矿作用过程。金矿床主成矿期为印支早期,成矿年龄237Ma左右;后期被210Ma含浸染状黄铁矿的中酸性杂岩体侵位吞噬破坏。金矿床受成矿地质体和NWW向构造破碎带联合控制,矿化主要发育于距成矿地质体1.0~3.0km范围内的NWW向构造破碎带中;如果在成矿地质体影响范围内,没有NWW向构造破碎带,金矿体就没有赋存空间;而虽有NWW向构造破碎带,但离开成矿地质体的影响范围,金矿化则迅速减弱。进一步找矿方向是红旗沟脑片麻状花岗闪长岩成矿地质体影响范围之内有NWW向偏脆性构造破碎带发育的部位,或者是有隐伏成矿地质体的附近。     

锦屏一级左岸垫座以下坝基地质缺陷初步评价

锦屏一级左岸垫座以下发育的不良地质单元,不仅破坏其岩体的完整性,而且可能导致建基面抗变形能力的不均匀性,以致对坝基岩体带来不良影响,危及拱坝安全。立足于坝基岩体质量环境,将垫座以下不良地质体划分为内倾顺层构造带,陡倾切层构造带,溶蚀裂隙带等三大综合缺陷类型,并阐述了各类缺陷的性状及其对坝基完整性、均匀性、变形性等方面的控制作用,分析了其典型声波曲线的波速量值及衰减特征。由此,按"轻度"、"中等"、"强烈"三个等级,定性的分区评价了各部位缺陷对坝基岩体的影响程度。着重认为f2断层附近,规模较大、间距较小、波速值低(2500-3500m·s-1)的内倾顺层构造带,不仅控制着岩体的抗剪性能,而且对坝基变形分异和基地应力分布存在"强烈"影响,应对其进行单独处理。     

恩施盆地典型红砂岩斜坡破坏机理试验研究

恩施城市建设中盆地内红砂岩斜坡破坏较为严重,其中结构面控制的逆向红砂岩斜坡破坏现象普遍。以恩施市内凤凰山公园斜坡为典型实例,研究其变形破坏过程与机理。工程地质调查与室内岩体物理力学试验研究表明,该类红砂岩斜坡破坏的影响因素为斜坡地质结构构造、地层岩性与工程诱发因素。基于物理模型试验再现了该类斜坡失稳破坏的全过程,通过坡体位移监测、有机玻璃投影监测与宏观变形拍照记录分析了斜坡的变形破坏机理,并采用离散元法数值模拟对比验证了该类斜坡破坏机理。结果表明,该类斜坡的稳定性状态主要由结构面控制,在工程开挖的作用下,斜坡沿结构面必发生失稳破坏。鉴于此,工程建设中必需对该类斜坡进行合理的边坡设计,防止出现不同规模的失稳滑动现象。