基于流固耦合理论的巴东黄土坡滑坡地震响应研究

为研究三峡蓄水对湖北巴东黄土坡滑坡地震稳定性的影响,基于流固耦合理论建立二维有限差分数值模型。在计算无水(蓄水前)及有水(175 m实验性蓄水)条件下滑坡体场地地震动、应力响应及孔隙水压力差异特征的基础上,进一步给出滑坡体安全系数时程,探讨在蓄水与水库地震共同作用下的滑坡体稳定性及成因机理。结果表明：1)无水条件下滑坡体上硬层与下硬层的地震动峰值加速度放大系数约为1.33及3.31,具有显著的场地放大效应及软弱夹层消能减震作用;2)瞬时地震荷载下,由于滑坡体上下硬层之间非协调性变形与非快速排水的共同作用,软弱层超孔隙水压力快速形成,并呈现出阶段性积累上升趋势,伴有瞬时放大特征。     

基于射线理论的垂直P波入射过程滑坡滑带应力放大特征及成因分析

汶川地震触发的最大滑坡——大光包滑坡是受控于斜坡先期层间构造错动带(软弱层)的大型地震滑坡, 该软弱层不但遭受了强烈的历史构造碎裂, 还在地震中产生了大面积新生震裂, 其成因及对大光包滑坡启动的贡献一直是国内外研究焦点。以大光包滑坡为地质原型, 将层间构造错动带概化为含软弱层单元地质体模型, 基于地震波射线理论, 建立了垂直P波入射过程考虑软弱层顶底界面波场转换和时间延迟的动力响应理论模型, 开展了垂直振动作用下含软弱层单元地质体振动台模型试验, 获得了软弱层应力放大特征及受地震强度和频率的影响规律, 揭示振动波在软弱层顶底界面的波场转换和能量分配产生了振幅衰减, 以及因软弱层与上下硬层介质属性差异造成的时间延迟, 共同导致应力分异和叠加, 促使软弱层应力放大; 从而认为, 强震过程中大光包滑坡先期层间构造错动带应力放大导致了带内岩体碎裂, 降低了滑带岩体抗剪强度, 从而促使强震过程中滑坡快速启动。      

三峡库区马家屋场-后坪滑坡成因及稳定性分析

详细介绍了三峡库区马家屋场-后坪滑坡体的特征，收集了大量软弱结构面资料，研究了各软弱结构面的组合关系，运用优势面理论，合理解释了该滑坡体的成因。采用剩余推力法，对滑坡体在各种不同工况下的稳定性作了科学分析，并对滑坡体在三蛱水库蓄水以后的稳定性作了合理预测，结果表明，滑坡体在目前状态下基本稳定，三峡水库蓄水以后，将对滑坡体稳定性产生较大影响，极有可能导致滑坡体失稳。     

库水位升降与降雨作用下大型滑坡体渗流稳定性分析

库岸滑坡体分布广泛,在库水位升降和降雨条件下极易失稳。三板溪水电站东岭信滑坡堆积体总方量2 000×104 m3,最大厚度150 m,2006年水电站蓄水后滑坡体开始出现大变形,每年雨季加剧。首先经野外地质勘察和十余年监测数据整理,探明了地质条件和变形规律;其次使用SEEP/W模块对不同库水位升降速率、2019年库水位结合实测降雨条件下的饱和-非饱和流进行模拟,并采用SLOPE/W分别计算不同时刻的稳定系数。分析认为东岭信为超深层滑坡,其变形过程深受库水位升降和降雨影响;滑坡体具有明显的滞水特征,渗流过程复杂;在库水位上升过程中稳定系数不断下降,而在库水位消落过程中稳定性逐渐增强;在库水位上升和强降雨量共同作用下稳定性下降很快,汛后10 d左右达到最低值,此时的稳定性最差。本研究可用于指导库水位升降和降雨条件下大型滑坡体稳定性评价。      

西湖凹陷 Ｍ 气田区块低孔渗致密砂岩储层高精度三维孔隙压力场地震预测

西湖凹陷 Ｍ 气田区块泥岩超压为欠压实和生烃共同作用的结果，目的层砂岩具有低孔渗特征，导致流体孔隙压力预测难度大，为此，基于测井资料分析，建立了适用区块低孔渗地层和多压力异常成因特点的纵波速度压力预测模型，基于非欠压实成因异常压力对总孔隙压力的贡献程度的参数来表征多压力异常成因的压力预测，基于层控和断控多约束层速度反演的低频地震速度建模和叠前 ＡＶＯ 反演的精细三维地震速度场的构建策略获得用于地震压力预测所需的三维高精度速度场。实际区块三维地层孔隙压力场的预测结果表明，在工 区 实 测 点深度处的孔隙压力预测值与实测值之间的平均误差小于 ６％，验证了多压力异常成因情形下的压力预测的可靠性。      

鄂尔多斯盆地陆相页岩孔隙演化特征——以长7油层组为例

以鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段长7油层组陆相页岩为对象,基于X线衍射、场发射扫描电镜、等温吸附、物性测试及岩石热解等实验,研究陆相页岩孔隙演化特征。结果表明:研究区页岩孔隙直径和黏土矿物演化程度呈正相关关系,演化程度越高,黏土矿物平均孔径越大;随着矿物演化程度的增加,蒙脱石逐渐向伊利石转化,转化过程中,蒙脱石层间水分子的逐渐排出引起页岩储层孔隙度增加,且在层间形成微孔隙和微裂隙;伊/蒙混层从无序状态变为有序状态,大量脱出层间水,而层间水变为自由水进入页岩固有的孔隙空间,并在地层压实作用下使页岩孔隙体积增大。页岩有机质生烃对孔隙有保护作用,成岩后期压实作用使页岩孔隙减小,但随着地层温度和压力达到页岩生油窗,有机质生烃作用生成的部分油气进入之前的孔隙,增加孔隙内部压力,减缓压实作用下孔隙体积的降低。     

基于等分圆弧滑面土质边坡的稳定性极限分析方法

基于等分圆弧滑面的简化条件,采用土塑性极限分析理论,建立了土质边坡极限分析模型,并推导得到了土质边坡稳定系数计算公式。该方法考虑了圆弧滑面的内能耗散率作用和边坡土体自重荷载、地震惯性力及孔隙水压力所做的外功率作用,可以解决土质边坡稳定性分析问题,是一种改进的土质边坡稳定性评价极限分析方法。     

风振影响下乔木坡地暴雨型浅层滑坡演化机制

强对流或台风等极端天气下乔木坡地发生浅层滑坡灾害往往是暴雨和强风共同作用的结果。以皖南山区一处暴雨型浅层滑坡——畈章组滑坡为例, 通过现场调查和气象资料的分析表明, 除暴雨外风荷载也有可能促进滑坡的启动。为揭示该滑坡启动与破坏后这一完整运动过程的演化机制, 首先基于无限斜坡模型分析了实际降雨条件下的滑坡稳定性, 然后对取自于滑坡体内乔木根系周围和滑动面附近的两种土样利用DPRI型环剪仪, 分别开展了不排水循环剪切试验和自然排水残余剪切试验。结果表明: ①降雨入渗引起滑动面孔隙水压力的上升, 并导致稳定性的降低是畈章组滑坡启动的直接原因; ②乔木根系周围的饱和土在风振作用产生的动剪切荷载下易形成高的超孔隙水压力, 并导致浅表层的局部失稳滑动, 增加了畈章组滑坡整体破坏的可能性; ③滑动面土体的残余强度具有强烈的"正速率效应", 从而控制了畈章组滑坡启动后不会表现出高速远程的运动特征, 与现场调查结论一致。研究结果可以为暴雨协同风振作用下富乔木坡地浅层滑坡的预警预报研究提供参考。      

仙女山-九畹溪断裂带附近地区地震活动性与静态库仑应力变化研究

基于仙女山-九畹溪断裂带附近地区地质构造,讨论三峡水库蓄水前后该断裂带附近地区的地震活动特征,同时分析该区域2014-03 M4.5与M4.7地震间的触发关系及2次地震对后续小震的影响。结果表明：1）M4.7地震可能由M4.5地震与库水渗流产生的较大孔隙压力共同触发。2）M4.5与M4.7两次地震的应力扰动导致研究区内地震活动增加,后续地震中约66.9%的地震发生于库仑应力增强区。3）2次地震产生的静态库仑应力变化导致仙女山断裂带附近地区地震活动增加,后续地震活动水平将处于背景地震活动水平之上;九畹溪断裂带活动性相对较弱,略小于背景地震活动水平,且处于应力积累阶段。     

三峡水库蓄水后小微震事件的震源机制及成因分析

利用三峡工程地震监测台网记录的2003~2014年地震振幅比和P波初动数据,对三峡水库重点监视区蓄水后地震的震源机制进行解析。结果表明,这些地震震源的基本特征是大仰角的主压应力轴和近于正断的震源错动。在库水的循环加卸载及其水岩的理化作用下,浅表岩层软弱结构面（体）失稳,是蓄水后小微地震活动的主要诱因。 值得注意的是,2010年以后,逆冲走滑类型地震的比例显著增多,显示了区域构造应力场的控制作用。     

三峡蓄水进程中库首区地震活动与库水位的关联性研究

利用三峡数字遥测地震台网产出的地震观测资料,基于互相关-重排实验技术系统分析三峡工程在蓄水进程中地震活动与库水位的相关性及不确定度,探讨三峡水库地震的成因机制。结果表明：1）蓄水进程中库首区地壳经历了“持续加载-渗透饱水-回弹与再平衡”的复杂过程,库区地震活动的时空分布特征与库水位的时序变化关系密切;2）从开始蓄水到175 m实验性蓄水阶段,巨量的直接库水荷载导致沿江近库岸10 km范围内的矿洞、溶洞、浅表性岩层、断层等失稳而诱发地震,震源深度5 km范围内的浅震活动明显与库水位快速上升产生的弹性加载有关,对库水位上涨呈“瞬时”响应;3）随着175 m实验性蓄水阶段稳定运行,渗透作用逐渐成为库区地震活动的主要影响因素,断层软化等作用可能是接连触发2014-03秭归M4.5、M4.9等构造型水库地震的原因,震源深度大于5 km的深震活动开始呈现对库水位的“滞后”响应特征。长江香溪库段作为仙女山、九畹溪断裂与长江交会的三角形构造部位,其周缘或存在发生中等强度地震的危险性。     

库岸深层老滑坡复活对诱发因素的滞后响应机制

以三峡库区某复活型深层老滑坡为例,着重分析前缘监测点累积位移与库水位变动及降雨量的相关性,发现该复活型深层老滑坡前缘的变形与库水位下降具有明显的对应关系,并存在一定时间的滞后。根据太沙基有效应力原理与Mohr Coulomb强度准则,揭示了诱发因素影响下的孔隙水压力扩散是这一滞后响应的关键机制。对于极限平衡状态下的库岸深层老滑坡,由降雨及库水位变动产生的孔隙水压力增量需经一定时间段后才能传递到滑动面处,并影响滑动面处的孔隙水压力进而产生滑动速度,且这一滞后时间与滑坡体的水力扩散系数及滑坡体厚度密切相关。基于理论分析,对取自于该滑坡前缘的滑带土进行了孔隙水压力扩散的模拟试验,证实了该机制过程的合理性。同时,该机制的揭示对解决当前滑坡位移预测模型尚不能考虑滞后效应这一问题具有参考价值。      

饱水孔隙弹性空间中由瞬态源所产生的位移场和应力场

本文以M.A.Biot关于二相介质的基本运动方程为基础,利用Laplace和Fourier变换方法;推导出了在瞬态源作用下,饱水孔隙弹性空间中所产生的位移场和应力场的理论计算公式。瞬态源考虑了如下两种形式:(1)δ函数形式的脉冲源。(2)Heaviside函数形式的阶跃源。数值计算表明,在第二纵波到来之前,饱水孔隙弹性空间中位移和应力随时间的变化规律比不饱水弹性空间中的复杂,在第二纵波到来以后则渐趋一致;无论对于饱水弹性空间或不饱水弹性空间,在Heaviside函数形式的阶跃源作用下,当时间趋于无限大的情况下,对于位移,存在着对数奇异性;对于动孔隙水压力,随着两种纵波的到达,均迅速衰减。这些结果表明,在研究水库地震和海底地震的震源机制肘,必须考虑孔隙水的影响。同时,在分析水库地震和海底地震的地震记录时,不应忽视第二纵波的存在。     

强震山区低山斜坡地震动响应特征分析

2019-06-17四川省宜宾市长宁县6.0级地震后,双河镇布设了多个地震监测仪器,以获取不同场地条件下的地震动相关参数.研究结果表明:1)在同一介质下,60 m高程对地震动的峰值加速度放大可达1～3倍,阿里亚斯强度放大可达2～5倍,同时微地貌的不同可使放大效应具有一定的方向优势;2)在同一高程不同介质条件下,相较于砂...     

黄土河谷场地地形放大效应的研究

使用黄土河谷场地模型对地震动峰值加速度和频谱特征进行研究。结果表明，不同工况下各观测点PGA的放大比呈现出不同的变化规律。分析山顶和山谷各点的傅里叶谱以及谱比发现，在地形和土层共同作用下的放大效应是各自单独作用下放大效应的乘积。     

“6.1”芦山地震作用下宝兴新华村滑坡动力响应与失稳过程离散元模拟

斜坡浅表层是各类地震地质灾害发育的潜在破坏位置,坡面形态和坡体结构往往造成斜坡动力响应及破坏的复杂化。为探究不稳定斜坡浅表潜在滑动层动力响应特征与失稳过程,以芦山M_s6.1级地震触发的新华村滑坡为例,基于现场调查采用离散元方法建立了二维计算模型,分析了该斜坡潜在滑动层及坡面形态的动力响应特征并对其失稳过程进行了模拟。结果表明：(1)斜坡浅表潜在滑动层具有强烈动力放大效应;(2)微地貌对于潜在不稳定斜坡坡面的放大效应具有明显的影响,浅表潜在滑动层水平向及竖直向加速度在凸出部位的放大效应显著,凹陷部位相较于凸出部位放大效应较低;(3)研究揭示新华村滑坡在微地貌的作用下凸起地形呈现先于凹陷地形遭受破坏,其失稳过程分为震动放大局部震裂-凸出地形破坏-凹陷地形破坏-完全破坏整体下滑-重力堆积5个阶段。该研究结果有助于提升防灾人员对地震诱发潜在不稳定斜坡失稳的认识,为防灾减灾提供理论和数据支撑。     

动力作用下锚杆格构支护土质边坡动态响应分析

地震边坡稳定性是岩土工程和地震工程中研究的重点问题之一。针对锚杆格构支护的均质土坡在地震荷载作用下的动力响应,通过振动台模型试验,分析了不同坡高地震加速度和速度响应规律、边坡位移特征及支护结构破坏特征,揭示了均质土坡及其支护结构在地震作用下的变形破坏机理。结果表明:随着振动次数的增加,边坡模型自振频率逐渐降低;低频动荷载作用下坡体上部加速度响应最大,但随着振动频率的增加,放大作用降低,即边坡对低频振动波有放大作用,而对高频振动波却有滤波作用;振动频率较小时,坡体整体速度较大,但不同高度差异较小,破坏并不明显;振动频率接近模型边坡自振频率时,坡体上部速度最大,下部速度最小,且变化明显,破坏性最大;动荷载作用过程中,滑坡体的变形模式表现为旋转位移和水平位移,滑体和基体间相对位移上部较大;支护结构破坏时,上层锚杆和中层锚杆被拔出,上部格构发生严重隆起;虽然边坡做往复运动,但最终仍有一定相对位移;在设计支护结构时,要适当加长上部锚杆的长度,并且对中、上部格构进行补强。     

济南北跨地区浅层地下水水化学多元统计分析

根据浅层地下水的水流特征和人类活动影响,将研究区进行了水文地质单元分区,应用因子分析法对各分区浅层地下水水化学特征进行研究。结果表明:黄河沿岸(Ⅰ区)浅层孔隙水形成过程中经历了蒸发浓缩作用、混合作用和溶滤作用,以蒸发浓缩作用为主;径流条件差的引黄灌溉区(Ⅱ区),浅层孔隙水形成过程中经历了混合作用和蒸发浓缩作用,以混合作用为主;径流条件较好的地下水开采区(Ⅲ区),浅层孔隙水形成过程中经历了蒸发浓缩作用和溶滤作用,以蒸发浓缩作用为主。     

冲击作用下饱和土性状的试验研究

在三轴条件下,对饱和土(砂土和黏土)进行排水与不排水条件下的冲击试验及冲击后再固结试验,对比研究了不同渗透性土在不同排水条件下的冲击动力响应和冲击后再固结性状.结果表明:饱和黏土不排水冲击时的孔隙水压力随冲击击数增加而升高并逐渐稳定,排水冲击时的孔隙水压力则是先达到峰值然后有所下降;砂土不排水冲击时的冲击能量对孔隙水压力影响最明显;饱和砂土不排水冲击时的轴向应变与冲击击数呈近似线性关系,饱和黏土冲击及饱和砂土排水冲击则呈近二次曲线关系;饱和砂土不排水冲击后再固结阶段的孔隙水压力立即消散为0,同时体变迅速增大到一定值;饱和黏土在冲击后再固结阶段的孔隙水压力在一定时间内逐渐消散完毕,同时体变逐渐增大;饱和黏土排水冲击时,冲击阶段产生的体变占冲击引起总体变的39%~49%,冲击后再固结阶段产生的体变占51%~61%;砂土和黏土的总体变均表现为排水冲击明显大于不排水冲击,改善冲击时的排水条件有利于提高加固效果.     

阿联酋X油田下白垩统哈布桑组上段海相碳酸盐岩储层成因机制

阿联酋X油田下白垩统哈布桑组上段为主力生产层段.根据岩心及镜下观察、物性测试及毛细管压力曲线等资料,分析哈布桑组上段储层特征、成岩作用及储层成因机制.结果 表明:哈布桑组上段发育5种类型(LM1、LM2、LM3、LM4、LMS)灰岩和3种类型(DL1、DL2、DL3)白云岩,储集空间以粒间溶孔、铸模孔、晶间孔为主,其他孔隙类型少见.储层以中低孔中低渗为主,孔隙结构可划分为大孔喉型、中孔喉型、细孔喉型及微孔喉型4种类型,储层整体喉道半径小.沉积相为哈布桑组上段储层的发育提供基础,多期溶蚀作用、白云岩化作用及裂缝等因素是优质储层形成的关键.哈布桑组上段沉积时期水动力条件弱,岩性较细,基质含量高;优越的气候条件有利于古生物的繁殖,为准同生期大量铸模孔的形成奠定基础;高能相带发育原生粒间孔和粒间溶孔,受整体占比较小及"孔隙尺寸控制沉淀"现象的影响,对渗透率的贡献很小,导致哈布桑组上段储层表现为低渗特征.该结果对中东地区储层成因及分类评价研究具有参考意义.