大型地下洞室复杂地质断层数值模拟分析方法

根据大型地下洞室中复杂断层对围岩稳定的影响,提出了隐含断层单元的数值模拟计算方法。该方法将复杂断层单元隐含在岩体单元中,使得岩体单元的剖分不受断层切割的影响。使用这种隐含的断层单元,不但将受复杂断层切割的大型复杂地下洞室群的有限单元离散简单化,加快分析计算周期,而且能够有效地反映断层对复杂地下洞室围岩稳定的影响。通过对三峡地下厂房复杂断层结构的分析计算,证明该方法为复杂断层结构的分析提供了一种十分有效的计算方法和思路。     

浙江江山五家垄断层泥的矿物组成及Fe化学种分布特征:对断层活动性质的启示

由于房屋建设开挖,浙江省江山市五家垄出露6条新鲜小断层,属于江绍断裂的次级组成部分.结合野外地质勘查,运用粉晶X射线衍射和穆斯堡尔谱技术对五家垄断层的3条小断层(F1、F2与F3)的断层泥和断层围岩进行矿物组成和铁元素化学种分布特征的对比分析与研究发现:断层围岩与断层泥的矿物成分主要为石英和黏土矿物,还含有少量钠长石和方解石,其中黏土矿物以伊利石、伊蒙混层和高蒙混层为主,还含有少量的绿泥石、高岭石和极少量的蒙脱石和蛭石;除采自F2断层的JS07样品外,断层围岩中造岩矿物含量高于断层泥,而断层泥黏土含量高于断层围岩;F1断层泥黏土矿物只有伊利石,显示断层带内为一个相对稳定的环境,F2与F3断层泥中伊利石含量低于断层围岩,蒙脱石、伊蒙混层含量高于断层围岩,指示其处于一个潮湿、强氧化环境;F1断层围岩高含量的还原性铁指示断层围岩形成的过程中有还原性物质的参与或者处于相对封闭的环境,F1、F3断层泥与F3上盘高含量的氧化铁亦说明F1、F3断层近期不活跃或者是块体内断层;断层带内黏土矿物的类型及组合与断层带内的氧化还原环境显示五家垄断层处于相对稳定的环境,但断层带内伊利石含量较高,有利于断层活动,五家垄断层的活动性与发震可能性应引起重视.     

不同应力条件下断裂带结构发育特征探讨

脆性断层断裂带内部结构主要包括破碎带和诱导裂缝带两部分。断层性质、断层活动性、埋深、断层两盘（主动盘、被动盘）、岩石力学性质、距离断层远近、断层组合规律等都可以成为影响断裂带内部结构发育的因素。通过讨论不同的应力条件下断裂带内部结构的发育特征,认为正断层形成的破碎带范围较小,裂隙形态不规则,诱导裂缝带中发育张裂隙和剪裂隙;由逆断层作用形成的破碎带范围较大,诱导裂缝带主要是由张裂隙和剪裂隙组成。由平移断层作用形成的破碎带延伸较稳定。     

基于规则网格的复杂断层网络处理与建模

断层建模是三维地质结构建模中的主要过程之一。断层面建模过程中需要根据断层间的空间接触或者切割关系进行几何曲面的裁剪,目前方法利用三角网求交算法进行曲面裁剪,但是该算法处理复杂断层面切割关系时往往不稳定。笔者等提出了基于规则网格的复杂断层网络处理与自动化建模的方法和流程,详细讨论了基于网格化的断层网络模型形式化理论表达、建模流程中的断层网络空间关系构建以及相交裁剪处理算法等核心步骤。利用测试数据和煤矿三维地震构造解释数据进行了验证,表明该方法可以有效处理多条互相切割、主辅关系复杂的断层网络,具有较好的算法稳定性;与SKUA—GOCAD断层建模方法对比,能够减少交互过程,提高断层建模的自动化程度。     

基于规则网格的复杂断层网络处理与建模

断层建模是三维地质结构建模中的主要过程之一。断层面建模过程中需要根据断层间的空间接触或者切割关系进行几何曲面的裁剪,目前方法利用三角网求交算法进行曲面裁剪,但是该算法处理复杂断层面切割关系时往往不稳定。笔者等提出了基于规则网格的复杂断层网络处理与自动化建模的方法和流程,详细讨论了基于网格化的断层网络模型形式化理论表达、建模流程中的断层网络空间关系构建以及相交裁剪处理算法等核心步骤。利用测试数据和煤矿三维地震构造解释数据进行了验证,表明该方法可以有效处理多条互相切割、主辅关系复杂的断层网络,具有较好的算法稳定性;与SKUA—GOCAD断层建模方法对比,能够减少交互过程,提高断层建模的自动化程度。     

雅砻江锦屏水电站工程区活动构造研究及地壳稳定性评价

北东向的锦屏山-小金河断裂带从北东到南西斜穿整个锦屏水电站工程区。在它的东南和西北分别有北北西走向的羊坪子-纸厂沟断层组和北西走向的前波、高牛场等断层。锦屏山-小金河断裂带的马山头-周家坪断层组、瓦科断层组和北西向前波断层等晚第四纪继续活动, 但活动强度很弱。工程区新构造运动以整体抬升为主, 兼水平滑移和旋转运动。历史至今, 工程区地震活动微弱, 是地壳相对稳定的地区。     

断层上方第四系覆盖层中氡气运移规律的数值模拟

在前人研究的基础上,建立了稳定条件下断层上方第四系覆盖层中氡气的运移方程,给出了相应的边界条件,对断层上方覆盖层中的氡浓度分布进行了数值模拟,并对其影响因素进行了讨论.结果表明,断层上方第四系覆盖层中存在明显的氡浓度异常,其分布与覆盖层的厚度、断层的宽度、氡的扩散系数和对流速度等因素有关.     

复杂地质条件下多结构面对重力坝坝基稳定性的影响及处理

武都重力坝坝基地质条件复杂,发育有断层、层间错动带等多种不利地质构造,且结构面相互交错组合形成多条潜在滑移面,坝基深层抗滑稳定问题突出。为了研究多结构面对坝基深层抗滑稳定的影响及加固处理,结合武都重力坝19#坝段,建立了三维数值模型进行有限元分析。首先,对坝基中各软弱结构面的力学参数进行敏感性分析,研究影响坝基稳定的主要因素,揭示了坝踵处倾向下游的10f2、F31断层对坝基抗滑稳定影响较大,应进行重点加固处理。在该基础上,在断层10f2、F31拟定不同深度的混凝土置换,对断层置换混凝土的深度进行敏感性分析,得出不同置换深度下坝基的超载稳定安全系数。结果表明,断层10f2、F31的置换深约19 m时可以达到良好的加固效果,位移和应力值得到良好的改善,坝基塑性区域明显减小,抗滑稳定安全系数得到明显提高,并满足设计规范要求。研究成果对武都重力坝工程的加固处理提供了重要的科学依据,对类似工程的稳定分析与加固处理具有参考价值。     

考虑逆断层的煤层顶底板TIN生成的新方法

为了解决逆断层参与下煤层顶底板不易生成TIN的问题,提出了一种新方法。该方法以约束Delaunay三角剖分为理论基础,一方面使生成TIN满足约束Delaunay原则,另一方面又很好地解决了逆断层生成TIN的问题。通过大量煤层正/逆断层和多期叠加断层数据的检验,该算法容易实现,稳定可靠,效率高,并对将来自动生成煤层顶/底板等高线图也很有帮助。      

闵桥油田阜宁组的构造特征和构造演化

闵桥油田位于苏北盆地内东台坳陷西部金湖凹陷的东南部,阜宁组中发现火山岩油藏。本文通过地质和地球物理资料分析,认为闵桥地区的基本构造特征是断裂构造发育,阜宁组表现为背斜构造形态,地堑是断层的基本剖面组合形式,帚状构造是断层的基本平面组合形式,阜宁组和三垛组是断层的两个集中发育层段,断块掀斜旋转明显,断鼻圈闭发育在断层的上升盘,阜宁组断层具有封闭性。闵桥地区新生代期间的构造演化可划分为四个阶段,即阜宁期断块形成阶段,戴南期断层休眠阶段,三垛期断层再次活动阶段,晚第三纪和第四纪构造稳定阶段。闵桥地区新生代构造活动强弱交替,断层活动差异明显,地堑式断层反映出构造迁移,新生代由西降东升变为东降西升,火山岩构造圈闭定型于阜宁期末。     

断层对隧道围岩稳定性的影响

针对隧道开挖过程中的隧道围岩稳定性问题, 将地质力学中构造体系的复合及构造演化应用到隧道围岩稳定性分析中去, 分析了各种力学性质的单一式断层、归并复合式断层以及断层交会等的特点和对隧道围岩稳定性的影响, 并通过厦门海底隧道现场实例加以验证。研究结果显示, 断层交会和断层归并复合很容易引起围岩失稳, 断层的其他要素如风化程度、断层走向与隧道中线走向的夹角对围岩稳定性影响也很大。研究为隧道施工提供了有意义的借鉴。      

工程岩体断裂构造发育程度的定量评价研究IAEG信息(会讯)

岩体断裂构造发育程度及其均匀性是影响岩体结构类型、岩体质量优劣及岩体稳定性分析以及工程岩体综合分区利用的重要因素, 因此岩体断裂构造发育程度的定量评价具有重要的工程意义。本文以三峡工程永久船闸边坡工程为例, 系统地讨论了工程岩体断裂构造发育程度的评价方法、定量评价指标的确定原则、断裂构造发育程度的分级标准等。研究表明, 根据岩体断裂构造发育特点, 综合运用多层次模糊综合评判法和人工神经网络技术是评价工程岩体断裂构造发育程度的有效方法。     

断层力学科学范畴、发展脉络评论及未来发展思考

为了看清断层力学的理论全貌,文章研究了断层力学的发展脉络、应有体系、框架性缺失,总结了学术各界关注点及研究内容差异。结果表明断层力学关联领域存在尺度差异和目标差异,断层力学是多学科纽带,却是"三不管"地带。岩石裂纹和含内部构造的断层之间存在尺度差异和变形速度差异。断层力学的百年发展经历了从外力研究断层-构造应力场-滑移线场研究断层三个阶段,这三个阶段总的发展方向就是逐渐简化、实用化,阻碍了定量理论的发展。"Mohr范式"是支撑,带有实用化、简单化特点,也阻碍了断层力学向机理化和定量化方向发展。断层研究存在正演和反演两类方法,正演主要包括实验断层力学和理论断层力学两类途径,正演和反演结合是未来发展方向。"地质力学"秉承"力学统一律",体现断层空间联系和力学联系,属于"广义断层力学"范畴。"广义断层力学"体系适用"统一发展,关注联系"发展途径,"狭义断层力学"体系适用"分散发展,各自攻克"发展途径。先存断层或薄弱带控制后生断层,并影响应力展布,"应力制约论"是重要方向。未来将产生"流变摩擦学"和"断层岩组构摩擦学"两个方向,"断层岩组构摩擦学"应整合显微构造学成就,研究岩石组构稳定特征、流变特征、广义摩擦特征等,需要将显微构造学唯象理论上升到大尺度断层力学理论中,将岩石组构引入到岩石力学实验中。不同尺度关注点不同、理论不同、取用参数不同,加剧了研究群体的隔离。断层内泥粒是可以迁移的,由此产生"断层泥粒迁移学"。断层闭锁的概念需要重新考虑,未来研究应立足"慢应变"和"大尺度"的断层摩擦延展力学。      

逆断层控制构造裂缝发育的力学机制模拟

在探讨逆断层对构造裂缝控制作用的基础上, 应用Comsol有限元软件, 模拟不同水平作用力、不同岩性、不同断层倾角和距断层面远近等因素影响下断层及其周边区域的应力、应变情况, 并分析了不同控制因素下构造裂缝发育的规律。模拟结果表明, 构造裂缝的发育程度随施加的水平应力作用增大而线性增大; 岩石破裂前产生的应变量可用来描述岩石的脆性, 抗压强度对岩石破裂起主导作用, 而岩石的抗剪强度与岩石破裂发育有一定的相关性; 逆断层倾角存在一个临界角度, 使构造裂缝发育最为强烈; 逆断层控制裂缝发育, 距离断裂面越远裂缝发育程度越低, 并存在一个发育程度骤减的范围, 称为"断裂控制带", 该断裂控制带的形成和分布应该与断裂的性质、规模、断距及岩石力学参数等有关。      

断层两盘岩层错动、错距和相对运动关系

岩层迹线是岩层在断层面上的交迹线。它和两盘相对运动力的相交关系及相对运动力在断层面上的特殊位置,可以得出岩层错动和相对运动之间三条普遍规律和三条特殊规律。六条规律普遍存在于除了具有复杂地质现象的深、大断裂等以外的一切较常见的断层中。它们之间有简易规律可循。大量立体图形显示:一般的断层都可有多种不同的力学成因;两种不同的岩错现象,也可有相同的力学成因。总错距是上下盘相当层迹线之间的最短距离,尚未被研究过。它影响到其他各种岩(地)层错距的大小及层位错动的比例。     

云南临沧花岗岩的冲断叠瓦构造与推覆构造

 云南省西部沿澜沧江分布的临沧花岗岩,呈SN向延伸,长达500km,但平均宽度只有25km,系逆冲与推覆叠置变形缩短的结果。岩片冲断和推覆的方向普遍为自西向东,临沧花岗岩带向东推覆的距离为30-80km,最大距离120km,冲断叠瓦构造和推覆构造形成的时代主要为中、新生代。糜棱岩的同位素年龄为15.43Ma、25.55Ma和179Ma.新生代沿冲断层发生了近SN向水平走滑运动和沿NE、NW向断层的剪切运动。     

云南临沧花岗岩的冲断叠瓦构造与推覆构造

云南省西部沿澜沧江分布的临沧花岗岩,呈SN向延伸,长达500km,但平均宽度只有25km,系逆冲与推覆叠置变形缩短的结果。岩片冲断和推覆的方向普遍为自西向东,临沧花岗岩带向东推覆的距离为30-80km,最大距离120km,冲断叠瓦构造和推覆构造形成的时代主要为中、新生代。糜棱岩的同位素年龄为15.43Ma、25.55Ma和179Ma.新生代沿冲断层发生了近SN向水平走滑运动和沿NE、NW向断层的剪切运动。     

岩石断裂作用的复杂性和混沌动力学

断裂是一个复杂的动力学体系,受到岩石结构、反应、流体迁移、应力、岩石变形和力学等多种地质因素和过程的耦合控制。本文建立了断裂体系的反应-输运-力学耦合动力学模型并编制了模拟程序。以湖南水口山矿区为例,通过动力学模拟表明不同地层岩性的断裂渗透率大小和演化特征存在显著差异,断裂作用促使岩石渗透率的空间非均匀性增强,从而有利于流体的局部汇聚和矿体的形成。断裂中压力随时间呈现出非周期振荡变化,反映了断裂演化的混沌特征。     

初论擦痕性质

用擦痕作为研究断裂两盘岩体相对位移的主要依据已有几十年的历史。大多数人认为,它只代表岩体最后一次运动时所留下的遗迹。但也有人把擦痕作为确定断裂两盘岩体活动方向的唯一标志,还有人用断裂面上不同方向的擦痕确定断裂多期活动的先后次序,为此,野外观察者常是用手抚摸断裂面上的平滑度,得出断裂两盘岩体的相对位移方向。     

基岩振动干扰下的动力滑坡机制研究

本文通过对边坡基底岩石振动因素的分析, 建立了单一滑面滑体受基底岩石强迫振动的模型, 采用非线性动力学方程描述滑体的变形规律, 分析了基底岩石振动过程中导致滑体移动的原因。指出在一个频带范围和力幅范围内, 基底的振动, 会引起潜在滑体位移突跳, 在滑面的法向方向上张开, 切向上错动而诱发滑坡。