岩质边坡平面滑动锚固方向角的三维优化方法

以岩质边坡中常见的平面滑动为研究对象,研究其最优锚固方向角的计算方法。将锚索自由段单位长度能提供的最大抗滑增量作为目标控制变量,将坡面和滑动面特征参数与锚索设计参数作为优化控制自变量,通过坐标系转换得到的线性方程组对锚索的预拉力进行分解,并根据锚索支护时的三维模型建立了锚索自由段长度的优化公式,进而推导了用于锚固方向角三维优化的新计算方程。在该方程的基础上借助MATLAB软件中的fmincon函数对锚索加固方向不受限制时的锚固方向角进行了优化。最后通过锚固方向角敏感性分析与工程实例分析相结合,证明了推荐的最优锚固方向角计算方法的有效性与先进性。新方法有效地解决了边坡坡面与滑动面走向存在夹角时最优锚固方向角的求解问题,可进一步提高锚索的锚固效益,降低边坡的支护费用。      

基于有限元强度折减法的边坡失稳判据统一性研究

采用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析时,常用的计算收敛性、塑性区贯通性和特征点位移突变性等3种失稳判据未能体现出很好的统一性。采用Mohr-Coulomb屈服准则,针对3个典型边坡(坡角α、坡高H),系统分析了不同单元相对尺寸L/H、剪胀角ψ时各种失稳判据的适用性和统一性。结果表明,3种判据下的边坡安全系数均随单元相对尺寸的减小逐渐逼近Spencer解,但依据计算收敛性得到的边坡安全系数偏差普遍较大;单元相对尺寸较大(L/H≥1/30)时,剪胀角取值对计算的收敛性影响显著,而对塑性区贯通和特征点位移突变时机的影响较小。当单元相对尺寸足够小(L/H=1/60)和ψ=0或φ(内摩擦角)时,3种判据具有良好的统一性;边坡破坏过程出现明显的组合破坏特征,受拉破坏区域和塑性区可以构成较为平滑的潜在滑动面,说明采用单一的压剪屈服破坏准则(如M-C屈服准则)将过高估计边坡的安全系数。     

岩层断裂的最大转动梯度准则及其在构造地质中的应用

认为微观转动不协调是产生断裂的原因。在现代有限变形力学Ｓ（应变）－Ｒ（转动）分解定理基础上提出了断裂扩展的最大转动梯度准则，可直接确定断裂产生的位置和扩展方向。初步应用该准则对雁行裂纹的形成过程进行了数值模拟。     

2018年江西浮梁M_(L)4.1地震震源机制与发震构造北大核心CSCD

采用Snoke方法对2018-07-02江西浮梁M_(L)4.1地震的震源机制进行求解。结果显示,浮梁M_(L)4.1地震的最佳震源机制解为:节面Ⅰ走向140°、倾角87°、滑动角4°,节面Ⅱ走向50°、倾角86°、滑动角177°,P轴方位为275°,为走滑型破裂方式。节面Ⅱ结果与CAP方法计算结果比较一致,并且P轴方位均与区域应力场相一致。露头地质剖面特征显示,NE向宜丰-景德镇断裂为早中更新世断裂,具备中强地震发震能力,断裂产状与节面Ⅱ走向和倾角相一致。综合分析认为,宜丰-景德镇断裂为此次地震的发震构造。     

太行山南端浅层速度结构成像和隐伏断裂探测

利用太行山南端的深地震反射剖面数据,运用初至波层析成像方法反演得到该区域的浅层P波速度结构和基底面展布形态,发现剖面浅部的P波速度变化与沉积盖层厚度和断裂分布有着较好的对应关系。利用跨断裂完成的浅层地震反射剖面,对区域内2条第四纪隐伏活动断裂进行高分辨率成像。结果表明,汤西断裂为东倾的正断层,控制汤阴地堑的西边界,活动年代为中更新世;汤东断裂为西倾的正断层,是汤阴地堑的主控边界断裂,活动年代为晚更新世。     

南秦岭房县拉分盆地的构造发育特征

南秦岭新生代房县盆地是北西向安康-竹山-房县左旋走滑断裂构造带东南端拉分盆地。论述了该盆地边界断裂、盆地结构和3期盆地发育演化特征。估算盆地的最大扩张量为2．73km，主控边界断裂的走滑位错量为3．57km，并分析了盆地主要储能结构与地震的关系。     

南秦岭安康月河拉分盆地的构造发育特征

南秦岭新生代安康月河盆地是北西向石泉－安康－竹山－房县左旋走滑断裂构造带西北端弯月状拉分盆地，论述了该盆地的边界断裂，盆地结构和三代盆地发育演化特征，估算了盆地最大扩张量（1.45km)和主控边界断裂的走滑位错量（2.9km)，分析了盆地主要储能结构秘地震的关系。     

PDC钻头单齿切削天然裂缝地层断裂机理

为研究PDC钻头作用下地层断裂机理,以单齿切削含有天然裂缝地层为研究对象,基于弹性力学理论,建立单齿切削下地层应力分布模型,作为裂缝的远场应力;结合切削齿作用力角度和旋转极角,确定作用于裂缝表面的正应力和裂缝倾角,以Ⅱ型起裂方式为断裂模式,给出在两种裂缝表面正应力条件下裂缝尖端的应力强度因子和起裂角模型;通过扩展有限元数值模拟,分析单齿切削下裂缝尖端的起裂特征。结果表明:作用于裂缝的远场应力比例因数随作用力角度和旋转极角之和呈抛物线形式变化;当切削齿作用力方向与地层裂缝方向一致时,裂缝尖端的应力强度因子最大;裂缝尖端的起裂角也随旋转极角变化呈抛物线形式变化。数值模拟结果与理论计算结果有较好的一致性。     

基于震源机制和剪切波分裂分析鄂尔多斯地块内部一次显著性地震:2022-07-12盐池M_(L)4.0地震北大核心CSCD

结合宁夏区域地震台网和预警台网资料,通过Hash方法计算2022-07-12盐池M_(L)4.0地震震源机制,采用gCAP方法得到该地震震源机制、矩张量解及矩心深度,确定震源机制中心解,计算中心解两个节面上的相对剪应力与正应力,最后对符合剪切波分裂窗口的台站进行快波偏振方向和慢波时间延迟分析。结果表明,盐池地震是一起天然走滑型地震事件,不同方法确定的震源机制中心解为节面Ⅰ走向99°、倾角71°、滑动角8°,节面Ⅱ走向6°、倾角83°、滑动角161°,P轴方位54°;应力张量在震源机制中心解节面Ⅰ及节面Ⅱ上产生的相对剪应力分别为0.982和0.942。近台剪切波分裂显示,快波偏振方向为55°,慢波时间延迟为1.7 ms/km。分析发现,盐池M_(L)4.0地震震源机制P轴方位及其快波偏振方向均受到区域构造应力场控制,且震源机制两个节面的滑动角均与剪应力的滑动角基本一致。结合已有研究认为,本次地震发震断层可能与鄂尔多斯地块内部EW向基底断裂附近的平行伴生构造有关,并在主压应力轴为NE-SW向的区域构造应力场作用下,经过长时间应力积累,在剪应力的最优释放节面发生破裂。     

2020-07-12河北唐山MS5.1地震震源参数及发震构造分析

基于河北区域数字地震台网资料,采用CAP波形反演方法计算2020-07-12唐山M_S5.1地震的震源机制解,同时采用sPL深度震相方法对震源深度进行精确测定。结果显示,唐山M_S5.1地震震源机制解节面Ⅰ走向143°、倾角83°、滑动角-14°,节面Ⅱ走向235°、倾角76°、滑动角-173°;sPL深度震相方法测定的主震震源深度为14 km,与CAP波形反演方法的计算结果一致。结合地震序列分布特征、等震线形态、区域地质构造及深地震反射剖面等资料分析认为,节面Ⅱ为发震断层面,并推测此次地震的发震断层为唐山-古冶断裂。     

基于Hoek-Brown准则的节理岩体能量参数估算

岩体变形和破坏可以看作能量耗散和释放的过程.由于节理岩体结构复杂且难以开展室内试验,因此无法通过试验直接求取其能量学参数.基于Hoek-Brown准则和岩石能量理论,提出了节理岩体在临界状态能量学参数的估算方法.针对含贯通节理(或层面)岩体,通过修正岩块单轴抗压强度以体现贯通节理的方向效应.采用PFC3D分别模拟小尺寸岩样(Φ50mm×100mm)和大尺寸岩体(Φ2m×2m)的三轴压缩试验,通过岩石三轴试验结果拟合岩石数值模拟的细观参数并应用于节理岩体的模拟.根据节理岩体模拟得到应力应变曲线和能量流,验证了Hoek-Brown准则对节理岩体能量参数估算的合理性.     

应变能-莫尔准则及其在岩石材料中的应用

本文应用应变能密度与三向应力圆的等价关系,分析修正了莫尔准则,提出用任意确定静水压力下不同洛德参数的极限莫尔圆包络曲线簇作准则线,即谓之为应变能-莫尔准则线,并引用岩土真三轴试验资料进行验证;最后还得出应变能-莫尔屈服条件,分析了屈服曲面和屈服轨迹的形状等。     

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山东平邑“金钱石”地质特征及成因浅析

"金钱石"作为观赏石中的珍品,倍受人们的青睐。岩石自然类型为超基性岩(超镁铁质岩),色暗,密度大,富含铁镁矿物。主要矿物成分为橄榄石、辉石,少量角闪石。岩石成因为幔源岩浆沿构造裂隙或古薄弱带扩张充填的产物。其精美的花纹图案与岩浆自身的结晶分异和后期变质作用等有关。     

济南药山崩塌地质灾害治理方法初探

济南地区的中基性岩体,大面积隐伏分布于济南市北部地带,零星出露为孤峰或丘陵,构成济南地区著名的"齐烟九点"地貌景观。药山为"齐烟九点"之一,地处济南杂岩体的中西部,岩性主要为闪长岩、辉长岩等,块状结构,节理裂隙发育,易球状风化形成临空状危岩体,构成崩塌地质灾害隐患。结合济南药山危岩体组合特征,进行了稳定性计算和分析,提出了不同的治理方案以及具体施工方法和施工顺序,以期达到消除地质灾害隐患的目的,切实保护人民生命财产安全,为类似地区开展地质灾害治理提供参考。     

冻融循环作用下砂岩单轴压缩破坏断口特征分形研究

寒区岩石的力学特征往往受到冻融循环和荷载的共同影响,冻融岩石单轴压缩破坏断口蕴含着与冻融循环和荷载有关的损伤演化信息,冻融岩石单轴压缩破坏断口研究对冻融岩石断裂破坏机理分析有重要价值。为研究冻融岩石单轴压缩破坏断口形貌特征及其与宏观力学参数之间的关联性,通过摄影观测经历不同次数冻融循环的砂岩单轴压缩破坏断口形貌,采用像素点覆盖法计算断口分维值,探究了断口分维值与宏观力学参数之间的关系。结果表明:随着冻融次数的增加,冻融砂岩的力学性能劣化,单轴抗压强度、弹性模量、断口分维值、耗散能密度逐渐减小,峰值应变增大;单轴抗压强度、弹性模量、耗散能密度均与断口分维值之间存在指数关系,断口分维值越大,对应的单轴抗压强度、弹性模量、耗散能密度越大。冻融岩石单轴压缩破坏断口分维值可作为寒区岩体断裂破坏机理分析的有效参数。      

恐龙化石在风化破坏过程中内部裂隙扩展的试验模拟研究

在理论分析的基础上,利用试验结果模拟分析单轴压力作用下含裂隙恐龙化石断裂损伤过程。在FLAC3D中采用FISH语言编写了基于体元分析的计算程序,采用弹脆性本构模型,分析了试验过程中恐龙化石的裂纹萌生→扩展→贯通规律和裂隙化石的断裂损伤机制。在单轴压缩作用下,含有裂隙的恐龙化石试件的破坏过程主要分三个阶段:即线性变形阶段、非线性变形阶段和软化阶段,当载荷超过应变峰值强度后,化石内部将生成大量新的诱导裂隙,导致化石内部结构发生剧烈变化。值得注意的是,恐龙化石峰后的强度软化过程非常不稳定,峰值附近的材料力学行为对化石试件内部缺陷的分布十分敏感。试验表明,有裂隙恐龙化石的抗压强度值比无裂隙恐龙化石的抗压强度值小30%,最终的残余抗压强度也略小,在加载应力作用下,相比不含内部裂隙的恐龙化石,内含裂隙的恐龙化石其内部裂隙会迅速大量扩展,加重了恐龙化石的风化程度和破坏速度。     

关于恐龙化石在发掘过程中因应力释放造成风化破坏的研究

在恐龙化石发掘过程中不仅机械扰动会直接导致化石或围岩的破碎,应力释放也会导致化石及围岩表面裂隙的产生及扩张,这些节理裂隙又为水和空气的活动提供了通道,使风化破坏作用更加迅速。作者以分层开挖理论为基础,建立了模拟化石开挖过程的数值模型。通过计算机模拟开挖过程中0m、11m、14m、19m四个深度的等效应力变化过程和XZ方向应力的变化过程发现:开挖前后化石表面的最大等效应力差达到0.34MPa,围岩表面的最大等效应力差达0.3MPa;埋深越大的化石,在开挖露出地面后等效应力的回弹现象越明显,即应力释放越严重;虽然化石表面所受剪应力不大,但其对化石风化的影响比在压应力条件下要大的多,这是导致卸载裂隙产生的主要原因。因此,恐龙化石发掘要逐层缓慢开挖,使化石逐渐达到新的应力平衡,以便减少应力快速释放对化石造成的风化破坏,特别是要做好护坡,最大限度地防止剪应力的产生。     

地裂缝分类及地面沉降区构造地裂缝防治对策

地裂缝类型多样,灾害严重.根据主导因素及动力类型,将地裂缝分为构造地裂缝和非构造地裂缝两大类和16个类别;基于地裂缝的工程地质特征、水文地质特征和活动特征,认为地面沉降区构造地裂缝发生超常活动的本质原因是地裂缝错断了含水层,在过量抽取地下水时地裂缝两侧形成明显的水头差,产生不均匀压缩,从而导致地表发生较大的差异沉降;提...