井下超声波成像提取岩层节理产状信息

井下超声波电视能够提取工程勘察中岩层产状信息并完成井眼岩层3维（3D）信息图。在某地下石油储备库的工程勘察中,完成7口井的超声波电视成像测井,以其中的钻孔ZK10为例,研究并分析了井下超声波电视成像所获取的结构面倾角和倾向、岩体完整性、结构面线密度、3D岩心图和井壁图以及节理极坐标图、节理方位频率图。统计分析结果表明：井下超声波电视技术可以对钻孔所揭露的岩体质量进行初级定量化分析,为区域稳定分析、工程岩体质量分级及工程设计提供有价值的基础数据,对提高工程勘察质量具有重要意义。     

高放废物地质处置的岩体深部结构面特征研究——以甘肃北山高放废物地质处置地下实验室工程为例

岩体深部结构面是岩体工程质量评价、三维地质建模、钻孔水文地质试验和地下实验室工程设计等研究的重要影响因素。甘肃北山新场花岗岩地段已被确定为中国高放废物地质处置地下实验室的推荐场址。基于超声波钻孔电视技术和其他地质资料对场址岩体深部结构面特征开展研究,结果表明:场址内花岗岩体具有很好的完整性,有利于地下实验室的工程建造。场址周边断裂构造纵向延伸范围有限,断裂带规模和横向影响范围随深度增加而逐渐减小。结构面产状特征与区域构造特征相一致,为区域构造特征研究提供了佐证。研究成果为地下实验室工程的开挖设计提供了重要参考依据,并为区域基础地质研究提供参考资料。     

新一代超声波钻孔电视及其在工程勘察中的应用研究

主要介绍了新一代超声波钻孔电视的主要组成部分及其性能特点,并初步比较了其与常见的光学钻孔电视和前几代超声波钻孔电视的区别.通过在某隧道工程区勘察工程中的应用研究,说明新一代超声波钻孔电视可以提供大量有效可视的钻孔岩体定量数据,为工程设计的定量化分析提供了详细的数据资料,为提升现有的工程勘察技术水平提供了一条有效的技术途径.     

地下水封洞库深部岩体结构面连通性研究

地下水封洞库工程是我国正在大力实施的战略石油储备重点工程,研究建库裂隙岩体的连通性是评价水封效果的关键。结合地下水封洞库工程的岩体特征,以钻孔电视成像技术为手段,通过分析影像中结构面位置、地质特征等,建立不同钻孔间结构面连通的条件,并分析了钻孔ZK11和ZK12,ZK12和ZK14的变质分异结构面的几何连通性;以洞库区钻孔地下水位的陡降与施工巷道开挖的相关关系,建立了巷道地下水排泄与钻孔水位下降的水力联系,分析了结构面的水力连通性;通过几何连通和水力连通的综合分析,确定了深部岩体结构面的连通性。研究结果表明,施工巷道开挖引起钻孔地下水位的显著下降,两者存在明显水力联系;变质分异结构面(J)在钻孔ZK12、ZK11和①号施工巷道0+379.424m处满足位置连通、结构面特征连通和水力连通,为连通性结构面;结构面(J′)在钻孔ZK12和ZK14处满足位置连通和结构面特征连通,不满足水力连通,为非连通性结构面。这对地下工程深部岩体结构面连通性的研究具有参考和借鉴价值。     

基于数字钻孔影像的深部结构面类型识别及发育特征研究

深部岩体中不同类型的结构面对地下水封洞库的稳定性和水封条件产生不同的影响效应,开展深部岩体中结构面类型识别与发育特征研究具有非常重要的意义.结合黄岛地下水封洞库工程,基于数字钻孔影像技术,从曲线的形状、宽度、颜色、交错关系以及曲线周围岩石岩性等方面分析了洞库区深部发育的4类结构面的钻孔影像特征,并以ZK8中120m～-...     

北山花岗岩深部节理间距分布多重分形研究

岩体节理几何特征定量描述是岩体力学性质和渗透性研究的基础,更是核废料处置库场址筛选和评价过程的主要内容。基于甘肃北山高放废物深地质处置库预选区BS17、BS18和BS19钻孔岩芯节理数量修正数据,针对节理间距建立了类负指数分布数学统计模型,进一步应用于RQD体系定量评价深部岩体完整性,通过与RID体系对比验证了概率模型的可靠性。指出节理数量-间距关系具有明显的分段线性特征,分维数随着间距增大而增大。确定了节理间距-数量关系符合尺度律,得出了数量与间距关系的多重分形特征。进一步分析了数量与埋深的多重分形特征,初步实现了岩芯节理的定量描述。验证了多重分形谱可以很好地统计分形维特征,尤其是节理几何形状及分布特征。该研究结果可为实现基于钻孔岩芯节理几何特征数据的深部岩体节理三维网格模拟提供参考。     

花岗岩体钻孔中结构面的分布规律——以深圳大亚湾花岗岩体为例

结构面对工程岩体的强度及其稳定性起着关键作用。在工程选址时常会首先考虑花岗岩作为其地基或围岩,而钻孔揭露的是目标深度岩体最直接的数据。以广东深圳的大亚湾花岗岩体为例,结合地质背景,研究钻孔方向上结构面的分布规律。钻孔方向上花岗岩结构面主要为构造结构面和表生结构面。首先,对比沿钻孔方向花岗岩体中结构面与地表结构面的倾向与倾角,在同一场址区,受到同一构造作用影响,钻孔中与地表节理的产状分布类似。其次,研究沿钻孔方向结构面的间距（直接影响岩体的RQD值）,通过间距分组和回归分析,发现结构面间距与其频数具有明显的幂函数关系,且该关系式与RQD值相关。     

基于结构面网络模拟的岩体深部卸荷裂隙及非均质特性研究

深部卸荷裂隙是一类非构造成因的特殊地质现象,常出现在高山峡谷地带,对工程建设有重要影响。将二维结构面网络模拟运用于模拟某水电站边坡平硐内深部卸荷裂隙和常规卸荷裂隙,在该模拟结果中布设18个虚拟钻孔,利用Autolisp编写岩石质量指标统计程序来计算岩体RQD值。并统计、对比两类裂隙岩体在不同阈值的岩体RQD值及其标准差。利用RQD值的差异将两类岩体裂隙实现区分,同时基于RQD值的标准差体现出的数据的离散性,进一步分析裂隙岩体的非均质特性。     

基于单个钻孔孔壁电视图像确定地下岩体结构面产状的普适数学方法

岩体结构面产状是影响岩体力学性质及工程稳定性的重要地质因素.从钻孔孔壁电视平展图上可较精确地提取结构面迹线上不共线三点的相对二维坐标(d, h),再利用空间解析几何理论确定其三维空间相对坐标(x, y, z),并求得结构面法向矢量.根据钻孔孔壁与坡面及结构面产状的空间几何关系,在保持原点不变的情况下,采用空间坐标变换的方法,将三维坐标系z轴和y轴分别转化为竖直方向z′和正北地理方向y′,并确定转化后坐标系空间的结构面法向矢量.再从结构面产状的定义出发,根据结构面法向矢量与结构面倾向、倾角的相关性,建立了一个空间几何模型,通过该模型可求得任意平直坡面上任一钻孔内局部岩体结构面的产状.      

新场岩体定压力压水试验数据解译方法的对比

以高放废物地质处置北山预选区新场岩体三个深钻孔的定压力压水试验为例,分别从压水阶段数据求解、压力恢复阶段数据求解和特殊试验段参数求解3个方面,对稳定流公式法和非稳定流参数拟合法进行了对比,得到了如下结论：非稳定流参数拟合法较稳定流公式法适用的渗流类型更多,使用数据量更大,结果更为可靠;在压水阶段和压力恢复阶段数据完整时,优先选择压力恢复阶段非稳定流参数拟合结果作为试验段的渗透系数.依据上述筛选原则,得到了新场岩体BS17～BS19三个深钻孔渗透系数的概率分布图,可初步判断新场岩体为低渗透性岩体,适宜于高放废物地质处置.     

Comprehensive Engineering Geological Analysis on Large-Scale Anti-dip Slopes: A Case Study of Changshanhao Opencast Gold Mine in China

Flexural toppling failure of large-scale anti-dip slopes constitutes a significantly rare phenomenon. With regard to the large-scale anti-dip slope instability at the southwest stope of Changshanhao Opencast Gold mine, in this work, a field engineering geological survey on the Changshanhao open stope was conducted, to investigate the structural plane features of the corresponding slope rock mass. Moreover, an equatorial horizon projection and strike rose diagram were utilized to determine the preferred structural plane of the joint fissures; the exposed rock mass integrity zoning of slope and the rock sample property testing on the main lithological compositions in the stope were also established. Based on the results of previous field investigations and indoor rock mechanics experiments, along with the occurrence conditions of stratigraphic structures unmasked by existing engineering geology borehole data, geographical explorations and mining engineering, the failure mode of southwest stope slopes were also determined. Finally, several suggestions were provided on the reinforcement and treatment of dangerous slopes within the ultimate mining boundary, consequently laying a foundation for sustainable safe mining.

     

岩体完整性指标IRMI的工程应用与分析

岩体完整性指标（IRMI）是基于钻孔成像技术的评价岩体完整性的新指标,定义为全孔孔壁图像中岩体完整特征I与孔壁岩体长度（即完整特征I与破碎特征F之和）之比的百分数,即IRMI = I / (I + F)。钻孔成像技术在青岛海湾大桥基础勘察工程中取得了成功应用,获得了大量的第一手资料。通过与钻探和其他岩石质量估算法的对比分析,得出(1) 钻孔摄像弥补了钻孔取芯的不足;(2) 全孔图像为实现准确的岩体完整性评价创造了条件;(3) IRMI能准确地反映岩体完整特征;(4）IRMI通常大于RQD。     

全长黏结型预应力锚杆受力特性研究

全长黏结性预应力锚杆是一种结构和锚固机制新颖的全长锚固锚杆,已有的研究缺少锚杆孔壁形态对锚杆承载能力影响的分析。锚杆孔壁结构面起伏形态具有自仿射分形特征,详细分析了结构面抗剪强度、注液压力、张拉荷载与结构面分形维数D之间的关系,建立了各自计算与分析方法,得出施加的注液压力应小于锚固围岩体的抗压强度,以及随着维数D增加,张拉荷载亦相应增加,确定了锚固承载层与岩体结构面失稳判断的准则。探讨了全长黏结性预应力锚杆锚固性能。研究为其设计、试验和应用提供了一定的理论依据。     

大埋深高地应力关山隧道围岩变形破坏分析

甘肃省关山隧道是一条受高地应力影响的大埋深硬脆性闪长岩铁路隧道,位于青藏高原东北缘,构造活跃,运动速率较大,且方向变化显著的六盘山挤压隆升构造区。在隧道开挖过程中围岩变形破坏现象明显,围岩等级低于前期岩体质量分级,表现出强烈的岩体质量劣化和各向异性。针对该问题,除了采用矿物成分和微结构分析寻找原因,还通过现场结构面统计分析对围岩质量劣化和各向异性进行描述,同时运用自行研发的钻孔电视进一步分析开挖前后一定时间间隔内围岩的渐进式变形和破坏。钻孔电视试验结果表明,尽管闪长岩作为一种硬脆性岩体,单轴抗压强度（UCS）高于现场地应力值,但其变形和破坏却普遍发生,开挖过程中新生裂隙迅速发育,原先在高地应力下闭合的裂隙也会重新张开和发展,围岩劣化,稳定性降低。为了进一步分析围岩的变形破坏过程,设计了变压力大小和方向的单轴抗压试验,试验中闪长岩的单轴压力值低于单轴抗压强度,试验结果与钻孔电视试验观测结果吻合,证明了在开挖引起的地应力剧烈变化条件下硬脆性闪长岩结构劣化,存在变形破坏的可能性。在大埋深高地应力条件下,除了岩体的各向异性,地应力的变化也是硬脆性围岩稳定性的重要考量因素。     

一种基于地质指标的裂隙岩体渗透系数估算模型

裂隙岩体的渗透特性受控于裂隙的发育特征、连通特性和充填情况,并与岩体的地应力水平具有显著的相关性。基于裂隙岩体渗透性的影响因素,并考虑现有渗透系数估算模型的不足,利用钻孔压水试验和钻孔电视图像资料,建立考虑埋深(Z)、岩石质量指标(RQD)以及充填物指标(FSD)等3个指标的渗透系数估算ZRF模型,并应用到牙根二级水电站及其他工程区的渗透系数估算中。结果表明,与已有的渗透系数估算模型相比,ZRF模型较好地反映了岩体渗透性的影响因素,且模型参数物理意义明确,便于获取,对分析裂隙岩体渗透性具有一定的工程参考价值。     

珊瑚礁岩体完整性评价方法

目前,针对珊瑚礁的钻探勘察工作十分有限,获取完整的珊瑚礁地质信息则更加困难,而开展珊瑚礁的研究对我国海洋资源的开发和利用具有重要意义。结合西沙琛航岛地质调查,应用数字钻孔摄像技术,获得大量第一手地质资料,由于传统的岩体完整性指数（RMDI）法并不完全适用于珊瑚礁岩体的评价,考虑到珊瑚礁岩体的孔洞尺寸效应,提出珊瑚礁孔密度的概念,并建立孔密度函数和块度函数,从而改变传统RMDI法中的? 值,重新构建珊瑚礁岩体完整性密度函数（DIDF）,最终确定珊瑚礁RMDI值,对珊瑚礁岩体的完整性进行评价,并应用于南海西沙群岛琛航岛数字钻孔摄像工程地质勘测中CK1孔的完整性评价,与其他评价结果一致,结果表明：高精度的钻孔图像能为珊瑚礁岩体完整性评价提供可靠的结果;孔密度函数能反映钻孔壁孔洞对珊瑚礁岩体影响程度的轴向分布状况;DIDF能反映钻孔孔壁珊瑚礁岩体完整程度的轴向分布状况;RMDI法用于评价珊瑚礁岩体完整性是可行的,能实现全孔或局部孔段的珊瑚礁岩体完整性评价。     

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。     

宁杭高速公路东芦山超高边坡岩体特征分析

对东芦山的岩石成因、结构构造,以及物理力学性质等特征进行研究,指出该类岩石在变形特征上可视为均质弹 性各向同性体。依据边坡区岩体构造的基本特征、空间产状、原生结构面性质及分布规律,对东芦山边坡岩体工程地质岩 组和岩体结构类型进行划分。并在此基础上建立东芦山边坡岩体的地质模型。     

基于钻孔摄像技术的岩体完整性评价方法

通过钻孔摄像技术获取岩体的结构特性,提出一种评价岩体完整性的新方法--RMDI法,并应用于开滦煤矿唐山矿区数字钻孔摄像工程地质勘测中的离层孔。结果表明：（1）高精度的钻孔图像能为岩体完整性评价提供可靠的结果;（2）DIDF能反映钻孔壁岩体完整程度的轴向分布状况;（3）RMDI法用于评价岩体完整性是可行的;（4）RMDI法能实现全孔段或局部孔段的岩体完整性评价,完成对岩体不同完整段的位置搜索。