二叠系炭质页岩软弱夹层剪切蠕变特性研究

以西南灰岩山区二叠系炭质页岩软弱夹层为研究对象,开展了原生软岩、层间剪切带和滑带3个演化阶段的矿物组成成分、微结构和不同正应力水平的剪切蠕变力学特性分析。结果表明：软弱夹层在演化过程中,矿物组分发生改变,黏土矿物含量在原生软岩中小于5%,层间剪切带中在5%～10%之间,滑带中大于10%。微结构由致密变得疏松,颗粒间连接力减弱;软弱夹层的蠕变位移和蠕变速率随着剪应力增加而增大,呈非线性关系。在相同剪应力条件下,蠕变位移和蠕变速率的关系为：滑带>层间剪切带>原岩。长期剪切强度逐渐降低,黏聚力的降幅大于内摩擦角,对时间的敏感程度较高。为受软弱夹层控制的层状基岩滑坡的发育发展过程、失稳机制研究提供了重要借鉴意义。     

大型层状基岩滑坡软弱夹层演化特征研究——以重庆武隆鸡尾山滑坡为例

软弱夹层经过长期地质历史演化,性质劣化后形成滑带,对大型层状基岩滑坡的稳定性起重要的控制作用。为了查清软弱夹层形成滑带的演化过程,以重庆武隆鸡尾山滑坡为例,对比研究了山体内软弱夹层的发育规律,将其划分为原生软岩、层间剪切带和滑带3个阶段,并通过岩矿组分含量、物理性质、微结构、物理化学性质和蠕变力学性质试验分析了3个阶段的演化特征。结果表明:从矿物成分演化过程来看,黏土矿物含量增加趋势明显,均值从4.4%增加到16.9%;从微结构演化过程来看,微结构由致密变得疏松,孔隙及节理裂隙增多,密度降低了5%~6%,孔隙率升高了108%;从物理化学性质演化过程来看,交换性盐基总含量在原岩中最高,其次是滑带,层间剪切带最低,有机质含量逐渐增大,整个演化环境呈弱碱性。从蠕变剪切强度演化过程来看,软弱夹层的内摩擦角由57.58°降低到29.63°,黏聚力由585 kPa降低到96 kPa。在此基础上,对鸡尾山滑坡驱动块体最大主剖面的下滑推力进行分析,下滑推力随着长期剪切强度参数的降低而增大,当内摩擦角φ < 25°,黏聚力c < 129 kPa时,下滑推力大于0,驱动块体失稳。该研究对受软弱夹层控制的层状基岩滑坡的发育发展过程、失稳机理研究提供了重要的借鉴意义。     

清江水布垭坝址软弱夹层变形机制分析

清江水布垭坝址软弱夹层的变形机制为:(1)差异沉积作用造成了软弱夹层物质成分和结构构造上的差别,从本质上决定了软弱夹层的变形强度;(2)软沉积变形加强了软弱夹层物质的分异和软化;(3)构造活动导致软弱夹层发生多期次剪切滑动,使软弱夹层中的软弱物质泥化、叶理化并发生揉皱;使相对坚硬的结核和团块压扁、旋转和圆化。      

干湿循环条件下红砂岩软弱夹层微结构与剪切强度的关联性

极旱极涝频繁交替的极端气候事件会加剧岩土风化,降低强度,影响岩土工程结构稳定。采用直剪试验和扫描电镜技术,研究了对顺层红砂岩边坡稳定性起控制作用的软弱夹层在常温状态、干湿循环条件下（60℃风干）的力学特性及微观结构变化规律,通过相关分析、逐步回归方法得到了影响强度的微结构显著变量,构建了反映二者关联性的回归方程。研究表明：红砂岩软弱夹层剪切强度及黏聚力在1～5次循环过程中急剧降低,5次后变化趋缓,循环次数对内摩擦角变化影响微小;干湿循环次数增加,平均面积、平均直径、平均周长、定向概率熵等4个微结构参数减小,并与黏聚力呈现正相关关系;颗粒个数、平均形状系数、形态分布分形维数3个微观参数与黏聚力呈现负相关关系;分析认为,干湿循环过程中宏观力学特性蜕化及微观结构参数变化之间显著相关,干湿循环造成的岩土颗粒胀缩、碎裂、结构破坏是导致红砂岩软弱夹层剪切强度蜕化的主要原因。     

边坡岩体软弱夹层力学特性试验研究

采用自制试验装置,进行边坡岩体中的软弱夹层的力学特性试验。分析实测的剪应力-变形曲线发现,该曲线有明显的比例极限、屈服点和峰值点,表明在试件受力变形初期,剪切力-变形近似呈线性关系,剪切刚度为常量;随法向应力的增大,峰值剪应力呈线性增长,达到峰值强度之后,随剪切变形增大,抗剪强度变化不大,残余强度近似等于峰值强度,表明试样发生剪切破坏,其破坏类型呈“塑性”破坏型。软弱夹层的剪切变形可分为3个阶段,各个阶段的强度参数不同,对边坡工程来说,为保证其有足够的安全系数,建议软弱夹层强度参数取低值。根据试验结果得到的法向应力-压缩位移关系曲线近似呈双曲线型,当法向相对位移小于3.4 mm时与理论结果更为接近。     

巴东新城区库岸斜坡软弱带特征

巴东新城区巴东组第3段(T2b3)内广泛分布软弱带,通过钻孔岩芯分析、地表调查、X射线衍射、电镜扫描和物理力学性质试验,研究软弱带的特征。白土坡和西壤坡库岸深300余米的监测孔显示,库岸斜坡巴东组第3段内发育有13层贯通的软弱带,表现为富含黏土质的软弱夹层、碎裂岩软弱带、溶蚀改造软弱带和软岩软弱带。软弱带的矿物成分以绿泥石、伊利石、石英和方解石为主,黏土矿物含量变化较大,多者可达70%。软弱带经历了层间剪切变形,并牵引周围岩体形成较宽的破劈理或碎裂岩带,其微观结构显示的擦痕及矿物定向排列线理,揭示了软弱带经历了顺层剪切滑动,并伴有重力蠕滑特征。软弱带物理力学试验显示;在反复剪切和地下水长期作用下,其剪切强度将大幅下降。这些特征说明,三峡水库全面蓄水后,软弱带在地下水长期作用下必将加剧库岸斜坡的深部形变,进而发生沿软弱带的深部蠕滑。     

链子崖危岩体软弱夹层的力学特性

在做了大量工程地质勘察及分析的基础上，得出链子崖危岩体的稳定性主要受软弱夹层控制。通过对炭质页岩夹层的力学特性，进行大量野外和室内实验研究．发现炭质页岩的剪切强度在同一剪切面上，不同方向存在强度的各向异性，究其原因是沿剪切面上不同方向的粗糙度不一样．此外，对炭质页岩夹层的剪切强度随时间变化的特性进行了探讨．最后，建立起软弱夹层的应力－应变关系方程．     

溪洛渡电站软弱夹层剪切强度分析研究

岩体的力学强度参数,特别是软弱夹层剪切强度参数c、f的优化选取进行分析对比,对大型和特大型水电工程来说是非常必要的.本文采用多种力学参数选取方法讨论了溪洛渡水电站软弱夹层剪切强度参数c、f的取值问题,使剪切强度的选取有了更大的可比性,提高了c、f值的选取精度和可靠性.     

含软弱夹层岩体边坡爆破层裂特性及稳定性研究

基于爆破相似理论建立含软弱夹层顺层岩体边坡爆破的力学模型,并介绍模型爆破层裂试验和剪切试验的设计思路及试验方法。以某石灰石矿采场黏土质夹层物为软弱夹层原料,通过相似模型试验研究爆破作用下含软弱夹层岩体边坡的层裂特性及稳定性。试验结果表明,爆破后可将软弱夹层分为爆腔区、压密区、影响区和无扰动区;爆腔区、压密区和影响区构成模型层裂区;爆前模型抗滑稳定安全系数最大、爆后次之、爆破过程中最小;层裂范围直接影响模型抗滑稳定安全系数。软弱夹层厚度对模型的层裂范围和抗滑稳定安全系数有较大影响。     

降雨条件下顺倾向煤系地层边坡稳定性的影响研究

煤系地层具有岩层软硬不均,层间胶结较差,风化速度快,遇水易软化,结构易破坏导致强度丧失等特点,特别是夹层中炭质泥岩或页岩具有强度低、易活化、易变性和渗透系数相对较小的特点,这决定了其对整体边坡的稳定性具有控制作用。文章分析了煤系地层边坡饱和、非饱和渗流降雨条件（降雨强度）、土性参数（夹层饱和渗透系数）以及边坡形状尺寸（坡脚、夹层倾角、夹层埋深）等因素对边坡渗流特点及稳定性的影响,发现软弱夹层与上下岩体渗透性差异性对边坡稳定性影响明显;软弱夹层埋置越浅,边坡越易失稳;降雨强度越大,边坡越易沿软弱夹层发生滑坡;并非坡脚越大降雨之后边坡的安全系数降低幅度就大,而是随着夹层倾角的增大,边坡的安全系数逐渐降低,边坡越易沿软弱夹层发生滑坡,这些认识对煤系地层边坡的设计和治理有重要的参考意义。      

Correlation between incompetent beds and slope deformation at Badong town in the Three Gorges reservoir, China

Badong town is a new immigration area in the Three Gorges reservoir, China, which is built on many giant deep-seated landslides. In this region, the slope deformation is very severe and it is strongly correlated with the incompetent beds, which are distributed widely in the rock mass. In this paper, two giant deep-seated translational rock landslides used as study cases are Huangtupo landslide and Zhaoshuling landslide. Firstly, the composition materials, structures and deformation characteristics of the two landslides are analyzed. Then, the position, structure, mineral composition and the formation mechanism of the incompetent beds are studied in detail. Finally, based on the comparison of the position, mineral and structure between incompetent beds and sliding zones of the landslides, the correlations between incompetent beds and giant landslide are discussed. The results indicate that 13 large incompetent beds exist in the middle Triassic Badong Formation strata, which can be divided into three types as weak interlayers, crushed beds and groundwater corrosion zones. The dominant minerals in the incompetent beds are illite, chlorite, quartz and calcite. The contents of the clay minerals in different positions are quite distinct, and the maximum difference of clay content exceeds 70 %. In addition, it is found that the contents of minerals in incompetent beds are similar to the slide zones of the landslides. The initial deformation of slopes normally developed along the incompetent beds, which induced subsequent shear displacement easily. Under the effect of gravity, the deep slip zones were generated mainly along the incompetent beds and the failure mode evolved from creep to integral slide gradually. The results can provide an important reference for the mechanism analysis and prevention of landslides in Badong town.     

万州区红层软弱夹层蠕变试验研究

在万州侏罗纪红层中,连续分布多层产状稳定、厚度较大的软弱夹层,容易成为岩质滑坡的滑动面。万州区近水平滑坡的成因一直存在争议,为了从力学角度阐明万州区滑坡的成因机制,对万州区红层软弱夹层进行了排水蠕变试验,以研究软弱夹层的流变性能。采用Singh-Mitchell模型描述了软弱夹层的蠕变特性,并对模型中的参数进行了探讨,为从力学机制研究万州区近水平滑坡的成因机制提供模型和参数。     

Mechanism of the Anlesi landslide in the Three Gorges Reservoir, China

Many gentle dip translational rock slides have taken place in the Three Gorges Reservoir, China. In order to study the mechanism of these translational rock slides, the authors use the Anlesi landslide as a typical case study to investigate in detail. Field investigations show that the slip zones of the Anlesi landslide were formed from a white mudstone in Jurassic red strata. X-ray diffraction and infrared ray analysis showed that the main mineral components of the slip zones are montmorillonite, illite, feldspar and quartz. Laboratory tests indicate that the slip zone soils are silty clay, of medium-swelling potential, the shear strength decreasing significantly as the slip zone attracts water and saturates.The main factors contributing to the Anlesi landslide are recent tectonic activity, incompetent beds, and intensive rainfall. Recent tectonic activity had caused shear failure along the incompetent beds, and joints within the sandstone. With the effect of intensive rainfall, water percolates to the incompetent beds along tectonic fissures, resulting in swelling of the soil material and high groundwater pressures within fissures in the strata. As a consequence, the Anlesi slope is prone to slide along these incompetent beds.Flac3D software was used to simulate the mechanism of the Anlesi landslide considering the rheological properties of soil and rock. The simulation results demonstrate that the stress, displacement and failure area changes with simulated creep time. The maximum displacement in the X direction reaches 7.59 m after 200-year simulated creep. Therefore, the mechanism of the Anlesi landslide can be illustrated considering the rheological properties of Jurassic red strata.     

Consedimentation tectonites in the Paleozoic of Sikhote Alin

Carboniferous and Permian terrigenous sediments in the basin of the Iman, Vaka and Ulakhe rivers show features known as tectonites — lens structures in conglomerate-type rocks, elongated pebbles and so on. These features and other considerations indicate that the central and eastern parts of the main Sikhote-Alin anticlinorium was experiencing contemporaneous differential movements. Competent beds of sandstones and flints form lenses, ovals and sometimes shapeless blocks embedded in incompetent siltstones and clay shales. Competent beds range greatly in thickness; fragments indicate most ranged from 1–5 cm with some beds 1–5 m. Most of the enclosing sequences are 100–300 m thick. Disposition of fragments indicates clearly the lines of the original beds. Direction of displacement is parallel to the plane of the layer. Elongation of fragments is in the direction of transport. Latest papers show a tendency to assign these tectonites a consedimentation origin; they are believed to be products of endogenous forces acting on consolidated sediments. The term hydrotectonite is used when morphologically similar products are formed under water through the joint action of forces both tectonic and otherwise. Two such structures are illustrated and their origin considered. Effects of dewatering are also discussed. Epochs favorable to hydrotectonites are rapid sinking a geosyncline when inclination of the floor increases and when earth tremors are common, in combination with rapid sedimentation. High tectonic activity in the Sikhote Alin syncline, based on hydrotectonites, may correlate with numerous magmatic effects in the adjacent Khanda central massif.—W.D. Lowry     

四合屯—大康保地区义县组火山—沉积岩地质特征

四合屯－大康堡地区所出露的义县组火山－沉积岩可分为上、中、下3个层位。下部层位是以玄武质、玄武安山岩质以及安山质火山岩类为主的基性、中基性火山－沉积岩;中部是以流纹质及英安质火山岩为主的中酸性火山－沉积岩;而义县组的上部层位是以玄武岩、玄武玢岩为代表的基性火山岩。薄层状的沉凝灰岩、凝灰质粉砂岩及钙质页岩等作为火山活动间歇期的产物,常不同程度地发育于义县组火山溶岩或集块岩的底部。野外工作发现：在义县组下部层位的沉凝灰岩层中发育有以鹦嘴龙为主的古脊椎动物类化石;四合屯－大康堡一带富含有热河生物群化石的沉积层属义县组火山－沉积岩系的中部层位。稀土元素分析表明,在相同层位的火山－沉积岩岩,沉凝灰岩,凝灰质粉砂岩和钙质页岩及其与火山熔岩存在密切的相关性;而不同层位间则存在一定的差异性。稀土元素配分特征不反映出,不同的义县组火山－沉积岩内、凝灰质粉砂岩和钙质页岩及其与火山溶岩存在密切的相关性;而不同层位间则存在一定的差异性。稀土元素分特征还反映出,不同的义县组火山－沉积岩层位之间具有相似的物源关系。     

柴西南昆北断阶带油气运移特点

本文在分析昆北断阶带油气运移输导层基本特点的基础上,结合油气显示的分布特点分析,对昆北地区油气运移特点进行了分析和预测。基岩顶面不整合是昆北断阶带油气的主导输导层。受印支期的长期风化剥蚀,昆北地区普遍发育基岩风化壳,从而形成广泛的不整合输导层。不整合输导层由古近系底砾岩和基岩风化层两部分构成,在不同井区可表现出单通道或双通道等不同输导特点。从宏观上看,油气从昆北油源断层爬上昆北断阶带后主要通过不整合进行横向扩展运移,不整合输导层的构造形态导致油气优先沿不整合输导层的构造脊线进行优势运移,当遇到不封闭断层时,则发生沿断层面向上调节运移或顺沿断层面进行横向运移。昆北地区断层侧向封闭性普遍较强,而NNE、NE走向的断层垂向封闭性弱,成为调整油气向上或改向运移的重要通道。除底砾岩外,昆北地区古近系砂层输导油气的范围有限,只有与断层和基岩不整合输导层有接触的砂层才起到局部的输导作用。因此,昆北地区油气主要集中分布在基岩不整合和断层附近。     

杭州湾地区晚第四纪浅层生物气藏盖层物性封闭特征

杭州湾地区晚第四纪浅层生物气藏盖层存在孔隙水压力封闭和烃浓度封闭机理,但其是否存在物性封闭机理目前尚存在较大争议.研究区浅层生物气藏盖层埋藏浅、时代新、结构松散,对其物性封闭能力的评价不能直接套用深部成岩盖层的评价参数和方法.通过变水头渗透实验测定盖层和储层样品渗透率数值,以渗透率作为评价浅层生物气盖层物性封闭能力的参数,对研究区浅层生物气藏盖层的物性封闭特征及其影响因素进行了详细研究.结果表明盖层渗透率数值比储层小3个数量级,具有较强的物性封闭能力,有利于浅层生物气藏的保存.研究区浅层生物气盖层物性封闭能力的影响因素包括黏土含量及黏土矿物成分、含水饱和度和盖层厚度,黏土含量及黏土矿物成分对盖层物性封闭能力起决定性作用,较高的含水饱和度促进了盖层物性封闭能力的增强,盖层厚度对物性封闭能力起到了极为重要的补偿作用.     

东濮凹陷古近系沙三段盐岩成因探讨及层序地层学意义

东濮凹陷北部中央隆起带及周边沙三段自下而上发育了三套盐岩层,每套盐岩层由若干个小盐岩韵律组成。盐岩层和油气的运聚有密切的关系。关于东濮凹陷盐岩的成因有很多的解释,笔者在对前人的工作进行细致的研究基础上,通过对盐岩层的地球化学、岩心观察、构造、古气候资料对盐岩的分析,结合各盐岩韵律层的地层对比分析及各盐韵律纵向及横向分布规律,综合分析认为东濮凹陷沙三段盐岩为深水蒸发成盐,盐岩层为最大洪泛面。在此基础上运用层序地层学的观点,将东濮凹陷的古近系的地层划分为两个二级层序和10个三级层序。总结出盐岩的成盐模式和层序地层模式,为沙三段沉积相的研究提供了理论依据,对寻找盐岩有关的隐蔽油气藏具有重要的意义。     

三峡库区万州安乐寺滑坡滑带特征

安乐寺滑坡是三峡库区典型的缓倾角红层基岩滑坡, 对其滑带特征进行详细的研究有助于揭示缓倾角红层基岩滑坡的形成机制.宏观地质特征显示, 安乐寺滑坡滑带是侏罗系红层中灰白色泥岩(软弱夹层) 经挤压滑动所形成的, 擦痕指示最后一次滑动方向为100°.通过X射线衍射分析和红外光谱分析表明, 安乐寺滑坡滑带主要矿物成分为蒙脱石、伊利石、长石、石英等; 其特点是蒙脱石含量高, 并且滑动面上的蒙脱石含量高于滑带的蒙脱石含量.经扫描电镜观察, 滑带土微观结构以片状结构与定向排列结构为主; 显微擦痕发育, 并指示滑带曾发生过多次滑动.对滑带土的物理力学性质进行实验研究可知: 滑带土为中等膨胀性粉质粘土, 其抗剪强度低; 且吸水膨胀后, 抗剪强度大大降低.滑带土的这些特殊性质, 为安乐寺滑坡的滑动提供了物质基础.      

福建白垩纪红层火山岩夹层时代及构造意义

为了研究福建省白垩纪红层形成的时代及构造背景，在政和-大埔断裂以西选取典型红层盆地，对不同盆地内火山岩夹层进行LA-ICP-MS锆石同位素定年和岩石地球化学分析.同位素U-Pb测年结果显示:沙县组的时限较长，为127~87 Ma，其总体时代应大致相当于晚白垩世早期，下部层段跨入早白垩世晚期；崇安组年龄为100.0±1.2 Ma，形成时代为晚白垩世早期.岩石地球化学结果表明，白垩纪红层中的火山岩为壳源成因，是处伸展环境下，为构造活动引起区域断陷拉张作用形成的一套钙碱性系列流纹岩.