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。     

危岩裂缝扩展研究及捆绑法在危岩边坡治理中的应用

文章以某滑塌式危岩体为例建立了危岩体的有限元计算模型,分析了影响危岩体稳定性的因素,讨论了危岩体开裂深度对危岩体稳定性的影响及危岩裂缝开展的破坏演化机制,并结合规范采用理正软件对本文提出的捆绑法治理滑塌式危岩体的可行性进行了验证。稳定性分析的结果表明:采用捆绑法治理后,危岩体在自然工况、暴雨工况和地震工况下的稳定性系数都能保证危岩体处于稳定状态,为危岩体的防治提供了一种新的思路。     

库水位变动条件下柱状危岩体变形破坏机理

三峡水库周期性水位变动造成了部分消落带岩体劣化,其具体表现为强度下降和宏观裂隙增多,这使得一些柱状危岩体被发现或需要重新认识,包括箭穿洞、曲子滩和棺木岭等危岩体。这些柱状危岩体三维边界清晰,由"硬-相对软"的岩性组成,主要受控于相对软的硬岩基座岩体。采用伪时间增量的方式模拟岩石强度的时间相关劣化效应,数值分析了多水位变动周期下棺木岭危岩体裂缝和破坏区的扩展情况。危岩体初始破坏区主要集中在基座趾部岩体。随着水位变动周期增多,裂缝和破坏区由危岩体踵部和趾部相对扩展,破坏区主要集中在危岩体踵部。10次水位周期计算所得破坏区比相同时步、没有劣化效应时增加了近4倍,且以拉张破坏为主。周期性水位变动造成的岩体劣化强烈加快了柱状危岩体演化进程,同时影响了其破坏机理。从数值分析来看,棺木岭危岩体的变形破坏模式从原来的倾倒为主将转为以压溃崩塌为主。水位变动条件下岩石强度的时间相关劣化效应及其对柱状危岩体的影响研究将为三峡水库危岩体防治提供重要技术支撑。     

重力滑动构造

重力构造指的是在重力影响下的岩石变形过程及其结果(马杏垣等,1981)。从物理学的原理来看,由于重力势(gravity potential)的降低所产生的构造变形总特征,统称为重力构造。重力作为一种体力是无所不在的,因之,重力构造的分布也是极为广泛的。在不同尺度和不同层次上都有表现。其中,地壳上部层次的重力滑动构造——岩体或岩体构造在重力作用影响下的向下坡滑动所形成的构造变动,分布最为广泛,是最常见又最易被人们理解和接受的重力构造类型。本文讨论的主要对象,就是这种构造型式。当然,由于客观事物之间存在着必然的联系,所以也多少会涉及一些较深层次的重力构造问题。     

坠落式危岩体稳定性可靠度判定及参数敏感性分析

汶川地震重灾区,由地震触发的地质灾害数量很多,其中危岩体稳定性判定为灾害治理重点工作。基于可靠度理论,针对坠落式危岩体稳定性极限状态特征,建立其可靠度判定概率极限状态方程,并采用现场量测及概率统计方法,对功能函数中危岩破裂面倾角、危岩等效摩擦角、单位长度危岩体重力、危岩等效黏聚力c、危岩体高度h等基本变量的均值、变异性及分布形态进行确定。基于以上研究成果,建立了坠落式危岩体稳定性可靠度指标计算方法,同时对各基本变量的可靠度敏感性进行研究,研究结果表明:其敏感性由大到小依次为危岩破裂面倾角、危岩等效黏聚力c、危岩的高度h、单位长度危岩体重力、危岩等效摩擦角,研究成果为坠落式危岩体稳定性判定和治理方案设计提供参考依据。     

临湘多金属成矿区重力异常及地质成因

为了深入挖掘找矿潜力,以垂向二阶导数为主要手段对临湘多金属成矿区重力异常地质成因进行了重新认识,推断了研究区构造格架及隐伏岩体分布情况,总结了已知矿点(体)与重力异常、隐伏岩体、断裂构造之间的关系,得出研究区仍存在寻找大型以上多金属矿潜力的结论,为深部找矿预测提供了重要的地球物理依据.     

链子岸危岩体北区变形特征与整治探讨

根据系统的位移观测资料，本文分析了链子岩危岩体北区平面位移方向，水平和垂直位移速率特征和机理，进而探讨了危岩体所处变形阶段，预测了未来的平面位移趋向和危岩体破坏型式。在此基础上，对危岩体整治工程措施和预应力锚索工程设计进行了探讨。     

三峡库区望霞危岩体地质模式及变形破坏过程

危岩体变形破坏预警判据的选择和确定是地质灾害监测预警预报的关键性问题。结合三峡库区望霞危岩体两次发生大面积破坏过程的监测数据和观测资料,采用地质勘察、地球物理勘查对底部采空区及地质结构特征分析,并结合裂缝位移、GPS监测数据分析危岩体后缘主控裂缝T10号缝的变形特征,将其划分为3个变形区段和3个变形演化阶段。研究认为:底部采空区、后缘塌陷坑、岩体节理裂隙、风化凹槽对危岩体变形具有控制性作用,后缘主控裂缝分为性质不同的东段、中段和西段,整体上呈现直角状,在变形程度上由东向西减弱,东段变形牵引中、西段变形,以塌陷沉降为主,伴随向SSW的强烈扩张,新生多条次级裂缝形成阶梯状陷落地貌,显示台阶式渐进后靠变形演化特征。     

FEM/DEM法在典型柱状危岩体破坏过程数值分析中的应用

有限元/离散元耦合分析方法（FEM/DEM法）可计算连续介质的小变形,也可在新生裂缝并在裂隙间开展大变形计算。文章以位于重庆市巫山县长江左岸的箭穿洞柱状危岩体为例,分析了箭穿洞危岩体可能的破坏过程。分析表明:柱状危岩体的基座处于应力集中状态,既有拉应力集中区也有压应力集中区,应力集中造成柱状危岩体的基座附近边界岩体易破坏。应力集中新生了裂隙,裂隙的延展导致了危岩体的解体和最终的破坏。FEM/DEM方法预演了柱状危岩体压致拉裂的裂隙网络形成和破碎岩体运动过程。FEM/DEM对帮助分析大小变形混合的斜坡变形十分有利,是未来数值模拟的发展方向之一。     

考虑岩体劣化的库岸典型危岩体破坏过程与长期稳定性分析

自三峡库区蓄水以来, 岸坡消落带岩体劣化趋势明显, 加速了岩质岸坡向欠稳定和不稳定发展, 潜在崩塌涌浪灾害威胁长江航道安全。以三峡库区板壁岩为例, 采用抗剪强度折减法分析在岩体劣化工况下危岩体的破坏过程与长期稳定性。结果表明: 在自然工况下, 板壁岩危岩体处于稳定状态; 在库水+岩体劣化工况下, 中部锁固段处拉应力集中, 拉张裂缝逐步向顶部主控裂缝及底部基破碎带延展并相互贯通, 可能发生滑移-剪切破坏; 在库水+岩体劣化+强降雨极端工况下, 约40个水文周期后, 岩体强度下降30%, 板壁岩危岩体的稳定性系数降至约1.14, 处于欠稳定状态, 建议进行工程防治, 提高危岩体稳定性, 以保障航道安全。研究结果可为三峡库区板壁岩及类似危岩体的防灾减灾工作提供科学合理的依据。      

陡倾煤层开采条件下上覆山体变形破坏物理模型试验研究

大型岩质滑坡是中国西南岩溶矿区的主要地质灾害类型,其破坏和成灾过程具有复合性。以我国重庆武隆鸡冠岭滑坡为例,通过离心物理模型试验研究了地下开采条件下陡倾灰岩斜坡的变形失稳机制。试验时随着煤层模型板被拔出,上覆岩层在拟重力作用下开始出现位移与层间错动,当煤层模型被拔出150 mm时,模型山体发生显著破坏。试验结果表明:陡倾灰岩斜坡在长期重力作用下,会出现弯曲倾倒的变形,随着地下煤层逐渐采空,上覆陡倾层状岩体失去支撑,岩层层面分离并产生拉张裂缝,岩体变形加剧发生倾倒破坏,并对煤层下部的稳定岩体形成挤压,下伏稳定岩体发生剪切破坏,最终导致鸡冠岭以倾倒-滑移的复合模式整体失稳。这一研究对中国西南山区大型岩质滑坡的早期识别与失稳机制分析具有指导意义。      

略论破裂构造的形成机制

“破裂”一词比之“断裂”有着更为广泛的涵义,其论述必然牵涉到破裂构造的许多问题。本文试图在前人工作基础上,通过实验观察,着重讨论剪切破裂的形成机制和模式。 岩石破裂是由于本身存在着弹性应变能的缘故。本世纪六十年代初,罗贝尔思(J.C. Roberts)等人,已将其原理应用到节理裂隙力学机制的分析上。     

单轴压缩下含表观裂纹盐岩力学特性试验研究

利用RMT-150B岩石力学多功能系统,对不同形态的含表观裂纹盐岩的力学特性进行试验研究,分析了表观裂纹对盐岩的强度和变形性能影响以及盐岩表观裂纹扩展及其贯通模式。表观裂纹扩展演化主要分两类:一类是试件初始表观裂纹扩展形成主裂纹;二类是试件初始表观裂纹闭合,而重新萌生微裂纹,聚集、扩展形成主裂纹,同时,附近伴随生长次生裂纹。表观裂纹盐岩的贯通模式主要表现为拉贯通和拉剪贯通,未呈现明显的压贯通等其他贯通模式;受自身结构致密性影响,裂纹贯通路径呈现明显的曲折线。竖向贯通裂纹对盐岩变形模量影响较大,而倾斜裂纹对盐岩变形模量影响相对较小。     

构造重力扩展机制的地质力学模拟研究

本文采用相似材料的地质力学机制模拟试验,再现并验证了西安地裂缝的构造重力扩展机制,得出了构造重力扩展机制是西安地裂缝形成的根本成因,同时还得出了工程建筑物只要避开地裂缝一定距离就可以安全布置,以及地裂缝最大可能延深为老第三系地层的中上部等重要结论,初步揭示了现今西安市异常地面沉降的成因,具有一定的理论价值和社会效益。     

某跨海大桥主塔位工程边坡稳定性研究

某跨海大桥为一悬索桥 ,其主塔位于海中的岛礁上。因岛礁山体略显单薄 ,受数条断层及其他构造裂隙的影响 ,整体完整性较差。本文在大量现场地质资料调查基础上 ,系统结合上部结构荷载、风荷载 ,对工程边坡稳定性进行了分析研究 ,结果表明工程边坡整体稳定 ,但浅表部存在不稳定块体 ,并提出浅表部边坡相应的加固建议措施     

草峪岭隧洞岩体结构特征及围岩稳定有限元分析

岩体结构是影响岩体力学性质和隧洞围岩稳定性的重要因素。本文依据大量实测岩体结构面的资料，统计求得了结构面分布的概率模型，采用Ｍｏｎｔｏ－Ｃａｒｌｏ法，获得岩体结构网络图进行有限元分析，位移、二次应力分布及塑性、拉裂区范围分布，规律均较清楚。     

西准噶尔包古图地区岩体三维电性及深部结构特征

为探明西准噶尔包古图地区地下电性特征及两块露头岩体深部结构关系,采用音频大地电磁测深对该地区进行了三维性质的地质填图勘探.将二维OCCAM反演得到的电性结构结果以三维形式成图,从多角度展示了该地区地下电性特征,并发现两块目标岩体在深部构造上由通道相连.经推断是在石炭系希贝库拉斯组、包古图组、泰勒古拉组等地层组成的背斜形成后,由于岩浆运动上侵在与斑岩体对流时冷却产生热机械能,从而导致破裂裂隙在岩体、围岩之中产生裂隙构造组合,热液通过这些通道而形成包古图岩体.      

西秦岭地球物理场的地质解释

西秦岭及邻区，由区域重力异常反映的地壳深部构造和剩余重力异常反映的区域地质构造呈明显的立体交叉。以通渭—武都近南北向重力梯级带反映的隐伏深断裂是划分东、西秦岭和祁连、北秦岭构造单元的分界，亦是秦岭复合型造山带向西拓展为祁连、西秦岭和松潘—甘孜各造山带的转折枢纽。西秦岭北缘断裂带在不同地质历史阶段，其边界位置、断裂性质不同，深部产状和浅部产状不同，因此伴随Ａ型俯冲形成大陆碰撞型花岗岩，并出现岩体磁性分带现象。     

小湾电站深切河谷边坡演化动力学过程及机制研究

小湾水电站坝址位于高山峡谷区,深切峡谷形成演化的动力学过程决定了坝区边坡目前的形态特征、岩体结构特征及稳定性状况,由此深刻影响边坡设计方案和建基面的选择。基于现场工作和分析测试成果,得出主要结论有:(1)由于河谷形成过程中的卸荷作用及风化作用,边坡浅表层改造强烈,产生了大量的中缓倾角裂隙,坡面附近近SN向陡裂张开、扩展;浅表层发育了大量近EW向挤压带(面);(2)岸坡浅表层中缓倾角结构面的产生机制,包括沿原构造节理扩展和新生裂隙;坡体下部的中缓倾角裂隙会因差异卸荷回弹而继续扩展,坡体中上部岩体质量劣化,在地应力场调整过程中,因剪切滑移继续扩展,坡体逐渐进入时效变形阶段。(3)对河谷边坡进行了地质—工程分类,指出各类边坡可能变形失稳模式包括倾倒变形、平面滑动、阶梯状滑动、楔形滑动和堆积体滑动等5种。     

微重力测量在地裂缝探测中的应用

为了探讨微重力方法在西安地裂缝探测中应用的可行性,布设了多条跨地裂缝的高精度重力测线.结果表明：对于以垂直运动为主切割地层较深的西安隐伏地裂缝（或断层）,微重力方法有较好的探测效果.