黄山高速滑移弯曲边坡变形机理分析及应急治理对策

黄山高速公路穿行于皖南山区,公路建设过程中,汤口互通A匝道高边坡产生了大范围变形,严重威胁已有构筑物和施工安全。为保证边坡稳定,成立“应急指挥小组”,建立快速反应机制,并采用工程地质测绘、勘探、监测等手段,快速查明边坡结构特征,分析边坡变形机理和稳定性,提出应急治理方案。分析表明,该边坡为层间软弱夹层[JP2]发育的砂泥岩互层型顺向边坡,地质历史上边坡曾发生滑移—弯曲变形,公路施工时对弯曲隆起部位岩体进行开挖,引起坡体产生快速变形,在降雨、开挖等条件下,边坡产生整体失稳的可能性极大。在分析边坡变形机制基础上,应用变形控制理论,确定对边坡采取桩锚结合、综合排水的应急治理措施,并根据变形特点提出了应急治理施工步骤。应急治理措施实施后,边坡变形得到了有效控制,稳定性达到了高速公路的安全要求     

三峡库区青石-抱龙段顺层灰岩库岸坡变形破坏机理

三峡库区基岩顺层滑坡大多以砂/泥岩或泥/泥灰岩互层滑坡为主,力学机制以顺层滑移剪切为主。新近发现的青石-抱龙段顺层灰岩库岸,岸坡岩性以灰岩、白云岩为主。在21个顺向斜坡中9个斜坡存在岩层弯曲现象,高程分布在145~175m,且大量层面有擦痕,局部岩层强烈弯曲形成了类似逆断层的现象。这些变形破坏现象受控于重力作用下沿层面的滑移-弯曲力学机制。通过连续-非连续数值分析方法研究表明,在这一带岸坡中约200m的主动平直滑移段下滑力驱动了约30m的被动弯曲隆起段变形,被动弯曲隆起段位移地形变缓、岩层增厚。当前青石-抱龙一带顺层灰岩库岸岩层隆起和松动较小,处于滑移-弯曲变形的早期阶段,主要以累进性变形为主。建议对该段库岸进行专业监测,并开展进一步的调查研究工作。     

山西省大同盆地砂板梁新隆起的变形位移及其成因

本文研究了大同盆地内部砂板梁新隆起的变形位移特征和类型。变形位移在不同类型的沉积物中表现形式不同,主要有:(1)基岩与粘土接触带的断层位错;(2)砂砾层中砾石的旋转位移,使砾石长轴平行于变形带定向排列;(3)砂层中砂粒的粒间旋转位移;(4)粘土层中的柔性变形,但当粘土含水率较低时,则表现为脆性变形。由此,造成了砂板梁西北侧实测剖面上总位移量与断层累积位移量的差异。最后用几何学方法探讨了伸展环境下砂板梁的隆起机制,结果与实际情况相符。     

层厚比对水平砂泥岩互层岩体抗剪强度参数的影响

现有标准规定砂泥岩互层岩体的抗剪强度参数,当层厚在5 m以下时按泥岩取值,对不同工程场景、不同的层厚比例关系未做进一步区分。引入泥岩层厚与砂岩层厚之比,即层厚比,利用FLAC3D建立不同层厚比的水平砂泥岩互层岩体三轴数值试验模型,探索了层厚比对水平砂泥岩互层岩体的抗剪强度参数和变形特征的影响规律。结果表明:当岩层总厚度不变,层厚比以0.75为界,当层厚比小于0.75时,层厚比越小岩体黏聚力越大,反应砂岩对岩体黏聚力有增大效应,在此区间内水平砂泥岩互层岩体黏聚力可按1～4倍的泥岩黏聚力取值;同样,岩体内摩擦角仅按泥岩取值也不客观,但其随层厚比的变化规律不明显。当层厚比大于0.75时,水平砂泥岩互层岩体抗剪强度参数按泥岩取值是可行的。当层厚比不变,层厚对水平砂泥岩互层岩体的抗剪强度参数有明显影响,层厚比小于0.2时,互层岩体的黏聚力随层厚变化较大;层厚比大于0.2时,互层岩体的黏聚力随层厚的变化较小,可按泥岩取值。层厚比小于0.75时,互层岩体的内摩擦角随层厚变化较大;层厚比大于0.75时,岩体内摩擦角随层厚的变化较小,可按泥岩取值。水平砂泥岩互层岩体的变形特征也同岩体层厚比和层厚有关。层厚比较小时,岩体变形发生在砂岩层,破坏范围较大;随着层厚比的增大,其变形破坏发生在软岩部分,硬岩部分基本不出现变形或出现少量变形;若岩体层厚比不变,层厚减小,岩体的变形范围变大。     

三峡库区云阳塞坝"平台式"斜坡变形机理分析

以三峡库区云阳塞坝滑坡为例,分析了层状砂泥岩区缓坡平台上崩滑堆积物中因开挖引起变形的机理。研究表明,崩滑堆积物呈蜂窝状分布的富水含水层,因远距离开挖失水而导致的不均匀变形,是地面出现拉裂的主要原因;平台中的公路开挖所诱发的边坡回弹变形仅限于局部范围。这两类变形的发生在时间上或相应的施工期间可能表现为表观的“同步”现象,但不均匀变形随着含水层排水的完成而结束,而开挖所诱发的回弹变形,则可以随着外界条件的变化而不断发展。直至发生滑坡。在空间上,两类变形具有不同的特征,其中,不均匀固结变形的发生以不规则的孤立含水层为中心向外发展,而回弹变形则局限于临空面附近,远离临空面时变形量和变形速率迅速减小。在富含地下水的松散堆积物中进行工程施工时,区分两类变形机理和效应,对于减少滑坡误判,正确进行工程设计,减少工程造价具有重要意义。     

基岩逆断层错动引起的上覆土体变形预测

基岩逆断层错动引起上覆土体变形会导致地表及地下建筑的破坏,相应的变形预测模型仍较为缺乏,相关因素的影响规律尚未掌握。本文通过补余误差方程来表征逆断层错动引起的上覆土体变形,建立可预测不排水条件下上覆土体的变形理论计算模型,并通过离心机实验数据、数值模拟数据加以验证。对比分析结果表明,补余误差方程能表征基岩逆断层错动所引起的地表及地表以下土体变形。参数分析结果表明:基岩错动量的幅值对地表不均匀隆起区域范围的影响并不显著;形状参数的增加会使得地表不均匀隆起区域趋向集中;断层倾角的增加会使得地表不均匀隆起区域向断层上盘一侧偏移。     

大跨度采空影响顺倾构造山体侧向变动的复合机理

采空区地表山体侧向变动,不同于一般天然山坡,也与采空区一般上覆岩层的变形破坏有异;它是二者复合机理的效应。本文在分析考察了毗邻电厂的横山顺倾构造山体,剖析了地下采空情况后认为,山体侧向变动中,软弱夹层有决定性作用;变动范围、速率与规模,与地下采空有关。从而又利用地质力学模型试验和数值模拟,探索了采动引起山体应力场及变动规律。结果表明,山体岩层的变形、位移、破坏,由直接顶板向地表发展;采空坍陷诱发了软弱夹层的蠕滑,则产生山体侧向滑移;电厂区地表隆起变形是山体侧向滑移挤压地基土的反映。通过现场实际调究、变形观测资料分析与数值模拟和模型试验的对比研究,提出了坍落拱梁的成生效应、挤压蠕滑效应、失稳效应;揭露了顺倾构造山体在采空影响下,具有地表、地下的复合临空面的复合应力场中复合变动的复合机理;并提出这种山体侧向变动机理的典型地质模式,借以论证山体稳定性。     

鄂尔多斯盆地富县探区三叠系延长组震积岩及其地质意义

通过对26口井岩心观察,结合区域构造背景,在鄂尔多斯盆地富县探区三叠系延长组中识别出典型的震积岩。该区震积岩代表性沉积构造有液化砂脉、液化卷曲变形、环状层理、负载构造、球枕构造、微断层、微裂缝、震裂岩与震碎角砾岩,其中液化砂脉和液化卷曲变形是地震引起的主要软沉积变形构造。震积岩垂向序列划分为两类:一种以脆性变形为主,自下向上依次为下伏未震层,扰动层,微断层、微裂缝及震裂岩层段,液化卷曲变形层段,震碎角砾岩层段,液化砂脉层段及上覆未震层;另一种以软沉积变形为主,自下至上依次为下伏未震层,环状层段,扰动层,球枕构造及负载构造层段,液化砂脉及液化卷曲变形层,枕状层及上覆未震层。富县探区延长组中的震积岩说明在该盆地晚三叠世存在一个强地震事件活跃期;震积岩中的微裂缝、微断层、震裂岩及液化砂脉可改善储集层物性,同时震碎角砾岩和网状砂脉也是良好的储集层。     

琼东南盆地梅山组泥岩盖层封闭性综合评价

通过单井资料统计和沉积相研究,对琼东南盆地梅山组泥岩盖层进行宏观评价,认为盖层岩性以浅海—半深海相泥岩为主,主要发育于北部隆起带与中央坳陷带,侧向连续性好。其最大单层厚度、累积厚度以及含砂量等宏观参数显示,优质泥岩呈现沿北西—南东方向展布的特征。利用测井声波时差和实测岩石样本排替压力之间的关系,计算三亚组一段砂岩和梅山组泥岩的排替压力差,并进行微观评价,认为单井上排替压力差呈凸起高、凹陷低的特点。选取岩性、沉积环境、最大单层厚度、累积厚度、含砂量以及储层与盖层排替压力差作为参数,分别赋予相应的权值和权重,对泥岩盖层封闭性进行综合评价,认为梅山组泥岩盖层综合品质呈规律性变化,表现为北部坳陷低、中部隆起和中央坳陷高的特点,对三亚组发育于北部隆起带周缘的滨海相砂体和发育于中央坳陷带附近的浊积砂体起到了良好的封盖作用。     

山东灵山岛北背来石剖面下白垩统顺层砂脉的特征及其成因动力学分析*

山东灵山岛北背来石剖面下白垩统莱阳组发育大量砂脉。根据砂脉与层面的关系,将其分为顺层砂脉和非顺层砂脉。前者主要发育在三角洲前缘黑色泥岩中,顶、底界面普遍参差不齐,常与软沉积变形构造共生。在分析砂脉特征的基础上,建立了非地震条件下顺层砂脉侵入的物理模型和公式,推导出液化砂层的深度与侵位深度和上覆沉积层厚度之间的关系,认为形成大型砂脉的液化砂层深度都很大。该实例对研究砂脉的成因、湖泊相关沉积及盆地构造运动具有重要意义。     

山东灵山岛北背来石剖面下白垩统顺层砂脉的特征及其成因动力学分析

山东灵山岛北背来石剖面下白垩统莱阳组发育大量砂脉。根据砂脉与层面的关系,将其分为顺层砂脉和非顺层砂脉。前者主要发育在三角洲前缘黑色泥岩中,顶、底界面普遍参差不齐,常与软沉积变形构造共生。在分析砂脉特征的基础上,建立了非地震条件下顺层砂脉侵入的物理模型和公式,推导出液化砂层的深度与侵位深度和上覆沉积层厚度之间的关系,认为形成大型砂脉的液化砂层深度都很大。该实例对研究砂脉的成因、湖泊相关沉积及盆地构造运动具有重要意义。     

龙马煤矿“两带”孔钻探施工的主要问题及解决办法

龙马煤矿"两带"(即采动覆岩垮落带和导水裂隙带)观测孔施工的主要问题是火山灰地层坍掉严重,并且层厚很难穿过。火山灰层超径,易钻折,钻折后打捞困难。泥岩层遇水冲浸超径,套管下入该层坐不住套管,易发生套管事故。煤系地层漏失。这些地层复杂情况使开始施工遇到了困难,经过施工摸索,掌握了施工技术工艺,使后续施工进展顺利,圆满的完成了任务。     

饱和悬浮塑料砂流动变形可视环剪试验研究

为了分析剪切条件下零有效应力状态砂土的流动变形规律,对传统环剪仪进行了试样可视化改造,研制了透明环形剪切盒,通过对剪切盒膨胀性能分析及与标准砂的剪切试验对比,验证了环剪装置改造的合理性。通过分析不排水条件下饱和悬浮塑料砂的剪应力-应变曲线,发现其剪切强度具有应变软化的特性。通过分析环剪仪中饱和悬浮塑料砂试样的有效应力,证实了可视环剪试验中的土体基本处于零有效应力状态。开展了饱和悬浮塑料砂的流动变形可视环剪试验研究,结果表明：饱和悬浮塑料砂在固结不排水条件下剪切变形不连续,直接在剪切面发生断裂;在不固结不排水的条件下饱和悬浮塑料砂的剪切变形表现出流动形态,且与剪切速率有关：在低剪切速率下,剪切变形仅在剪切面处形成具有曲线轨迹的流动变形而在其他区域不发生变形;而在高剪切速率下剪切变形为整体的倾斜变形,符合黏性流体的流动变形特征。     

不同埋深条件下砂泥岩互层中砂岩储层物性变化规律

砂泥岩组合方式在不同埋深条件下影响了砂泥岩界面附近储层的物性。在浅—中等埋藏条件下(深度 <2 5 0 0 m )砂泥岩界面附近的砂岩物性好于内部 ;在深埋藏条件下 ,砂泥岩组合方式、与砂岩接触的泥岩厚度以及砂泥岩的相对厚度比例对砂泥岩界面附近的砂岩物性影响很大。在泥岩夹砂岩的情况下 ,当砂岩厚度极薄、比例极低时砂岩物性很差 ;当砂岩厚度增大到中—厚层时 ,则从砂岩内部某一点开始向砂泥岩界面 ,物性逐渐降低 ,顶底界面都存在一个约为砂层厚度 1/ 5～ 1/ 4的物性过渡带 ;在上泥下砂或下泥上砂的情况下 ,仅在与厚层泥岩接触一侧的砂岩界面处出现物性过渡带。在砂泥岩近于等厚互层的情况下砂岩界面附近物性仍比内部差 ,且随着砂岩单层厚度减薄、厚度比例降低 ,泥岩比例增高 ,砂岩的物性越来越差。在砂岩夹泥岩的情况下 ,砂泥岩界面附近与砂岩内部物性趋于一致 ,物性过渡带消失。这一现象与泥岩的成岩演化密切相关 ,浅—中等埋藏条件下泥岩排出的为低矿化度、富含有机酸的流体 ,在砂泥岩界面附近溶蚀作用强于内部 ;在深埋条件下 ,从泥岩内排出的 K 、Na 、Ca2 、Mg2 、Fe3 与 Si4 等物质以沉淀为主 ,砂泥岩界面附近胶结强于内部 ,泥岩的厚度越大 ,影响就越强     

预应力锚索地梁在矿山已变形边坡加固中的应用

岩土锚固是边坡岩土体加固的主要措施。以酒泉钢铁（集团）有限责任公司镜铁山矿黑沟矿区已变形边坡加固工程为例,利用Slide软件进行边坡稳定性分析及支护结构设计计算,对已变形边坡采取预应力地梁锚固+坡顶防渗排水+主、被动网防护+随机锚固的综合治理工程措施,阐明了高边坡预应力锚索地梁的一般程序与方法。实践表明,采用以预应力锚索地梁为主的综合防治措施,对已变形高边坡的变形控制和支护效果较好。     

鄂尔多斯盆地东北部农胜新地区直罗组下段下亚段砂体非均质性与铀矿化的关系

砂体和古层间氧化带是砂岩型铀成矿的重要控制因素,砂体非均质性又与古层间氧化作用有着密切的联系。通过对农胜新地区直罗组下段下亚段砂体厚度、含砂率、泥岩隔挡层、沉积韵律等参数进行数据统计,开展系列编图、研究和对比分析发现,砂体非均质性与铀矿化的形成存在密切的联系;对比分析发现,河道中心部位砂体非均质性弱,分流间湾则明显增强。砂体非均质性由弱到强的突变,导致了含氧含铀水运移能力的变化,从而控制了铀的富集成矿。农胜新地区砂体厚度为20～30 m、含砂率70%～80%、泥岩隔挡层层数1层和2层、泥岩隔挡层累计厚度0～1 m、沉积韵律5～7个时,成矿几率高。     

下伏软弱层黄土边坡变形机制分析及治理对策研究

本文研究了陕北某电厂夹断层破碎带上覆黄土的泥岩、砂岩互层反倾边坡的变形机制,并研究治理对策及其治理效果。通过边坡工程地质条件及变形破坏特征分析,建立FLAC3D地质模型,采用数值模拟方法研究了边坡变形破坏机制,在此基础上提出削方减载、锚筋桩、锚杆及坡面防护的综合治理措施。研究结果表明,边坡的变形受开挖坡形的影响,坡体浅表层特别是断层带及坡顶黄土部位出现大范围拉应力集中,断层带出现向坡外的挤出变形,带动上部黄土的牵引式变形,引起沿黄土和基岩基覆界面的剪切变形,在黄土中出现大量拉裂缝,在一定条件下潜在滑移面逐渐贯通,坡体将产生整体失稳。边坡的治理应通过削方减载改善坡体应力环境,并重点控制断层带及黄土与基岩基覆界面的变形,数值模拟结果表明,治理后边坡稳定性较好,满足设计要求。     

巷道泄水孔疏干方法在元宝山露天煤矿中的应用

以元宝山露天煤矿为实例,总结了对煤系上覆砂岩、泥岩互层,分布不连续的基岩含水层采用巷道泄水孔疏干方法的施工经验,提出该方法在同类地区具有推广价值      

帕米尔卡兹克阿尔特山的晚新生代构造变形

卡兹克阿尔特山位于帕米尔和南天山两晚新生代再生造山带的汇聚带——喀什拗陷内,是帕米尔东北缘弧形推覆构造带前缘的最新变形带。新生代印度板块与欧亚大陆强烈挤压碰撞,帕米尔高原强烈隆升及向北推覆,南天山再度崛起并向南逆冲,使得喀什拗陷发生强烈凹陷和隆起,堆积了巨厚的碎屑沉积物。卡兹克阿尔特山由喀攻克阿尔特复背斜及其北缘的卡兹克阿尔特逆掩断裂带组成。其晚白里世和早第三纪地层为相对静水环境的浅海一泻湖相灰绿色、棕红色泥岩、砂岩、石膏及膏泥岩,夹灰岩、泥灰岩介壳灰岩。上覆巨厚的晚第三纪和第四纪陆相冲积砂岩和砾岩,粒度由下而上逐渐变粗。晚第三纪沉积环境由海相向陆相的转换可能代表了卡兹克阿尔特山构造变形的起始     

鄂尔多斯盆地三叠系延长组震积岩特征研究

震积岩是具有古地震记录的岩层。根据大量岩心观察,鄂尔多斯盆地三叠系延长组广泛发育震积岩沉积标志,如液化砂岩脉、阶梯状小断层、液化卷曲变形、砂球枕构造、泥岩撕裂屑、滑揉构造等。详细分析了各种震积岩特征及其分布,初步建立了鄂尔多斯盆地延长组震积岩垂向沉积序列,包括:A段为下伏未震层;B段为微同沉积断裂层;C段为振动液化卷曲变形层;D段为液化砂岩脉和砂岩墙段;E段为砂球枕及碎块层;F段为液化均一层和G段上覆未震层。震积岩的首次发现为研究盆地周边构造演化强度和期次提供了佐证,同时震积岩也是一种潜在的有利储层。