层状边坡各向异性岩体渗流-应力耦合模型及工程应用

岩体渗流-应力耦合作用的研究是国内岩体渗流领域研究的热点问题,该问题在层状边坡工程中尤为常见。考虑到层状边坡岩体普遍存在的各向异性特征及渗流-应力耦合问题,基于等效连续介质模型和Louis经验公式,建立了层状边坡各向异性岩体渗流-应力耦合模型,应用COMSOL多物理场耦合软件对模型进行了数值计算。结果表明：该模型能够反映层状边坡岩体的各向异性变形及地下水渗流的非均匀性和各向异性特征。依托抚顺西露天矿南帮工程实例,通过采用不同的模型进行对比分析,研究了该边坡E800剖面地下水渗流情况。结果表明：采用该模型计算的潜水面与实际情况吻合较好,显示了该模型在层状边坡工程中良好的应用前景。     

基于突变理论的反倾层状岩石边坡稳定性研究

针对反倾层状岩石边坡的岩体结构特点,以弯曲-拉裂(倾倒)变形的地质模型为基础,基于突变理论建立反倾层状岩石边坡尖点突变模型.从理论上分析了边坡失稳的突变条件,并提出临界失稳深度,在此基础上建立了反倾层状岩石边坡的稳定性评价方法.对工程实例的分析表明,对于反倾层状岩石边坡,该稳定性评价方法是成功有效的.     

温度和盐度分层流的数值模拟

以N-S方程和k-ε湍流模型为基础,针对水温和盐度分层流的流动特性,考虑了浮力对紊动的影响,建立了温度和盐度分层流的k-ε模型,对同时存在温度和盐度梯度的一类密度分层流进行了数值模拟计算,其中紊动平均量控制方程中的紊动项是由k-ε紊流模型计算,给出了速度、温度和盐度的分布。计算结果正确地反映了分层及紊动特征,与实测结果吻合较好。     

陡倾层状斜向岩层视向溃屈机制力学分析——以陕西山阳滑坡为例

以陕西山阳滑坡为例,分析了陡倾层状斜向岩层岩质滑坡的视向滑动特征、滑移-溃屈破坏模式与机制。基于梁板理论、层状板裂结构岩体弯曲-溃屈破坏的力学模型在考虑自重、地下水静水压力作用及斜倾层状山体视向滑动侧向摩阻力作用的影响下,采用岩体结构力学分析的方法建立了相应的力学模型;经过力学分析,推导出基于斜坡自重、地下水静水压力与侧向摩阻力作用下的陡倾层状斜向岩层斜坡溃屈段长度条件方程。为验证条件方程的正确性,以山阳滑坡为例进行了验算,最后得出与实际调查较一致的结果,为防御陡倾层状斜向岩层斜坡产生视向溃屈破坏提供依据。      

Progressive failure in stratified and jointed rock mass

Summary This paper describes a mathematical model for analyzing progressive failure in a stratified and jointed rock mass dipping parallel to the slope face. The relationship between the necessary support forces and permissible displacement in the rock mass is discussed. An analytical expression is provided for the minimum required support force corresponding to a critical displacement. This expression is used to evaluate the potential of unstable failure propagation. The effect of time on progressive failure is considered by using a simple rheological model for joints. A case study, involving an excavation in a stratified medium, is used to compare model prediction with monitored performance.     

水平分层胶结充填体损伤本构模型及强度准则

以矿山分层充填为背景,针对水平分层充填体,提出了初始分层损伤、荷载损伤与总损伤的概念;利用损伤力学理论,考虑分层效应,建立了充填体损伤演化及本构模型;基于全微分方法构建了考虑分层效应的充填体强度准则。开展了不同分层充填体力学特性试验。研究结果表明：所建立的分层充填体损伤本构模型及强度准则理论曲线与试验曲线高度吻合,验证了模型的正确性;初始分层损伤随分层数增多,呈现 的二次多项式递增,分层效应与荷载耦合作用劣化了充填体总损伤;充填体总损伤率呈先增大后减小趋势。在峰值之前,分层数越多,则总损伤率越大;而峰值之后,分层数越多,则总损伤率越小,且总损伤率最大值随分层数增多而增大。     

The importance of suppression of turbulence by stratification on the estuarine turbidity maximum

A simple numerical model demonstrates that the reduction in turbulence due to stratification greatly enhances the trapping of suspended sediment that occurs at the estuarine turbidity maximum. In moderately and highly stratified estuaries the turbulent diffusivity decreases markedly between the region upstream of the salinity intrusion, where the turbulence is uninhibited by salt stratification, and the stratified regime within the salinity intrusion, where turbulence is reduced by the inhibitory influence of salt stratification. This reduction in turbulent diffusion results in a reduction in the quantity of sediment that can be carried by the flow, causing sediment to be trapped near the landward limit of the salinity intrusion. This trapping process occurs at the same location as that due to the estuarine convergence, but it appears to be many times more effective at trapping silt-size particles. A model is formulated that is similar to Festa and Hansen's (1978) model of the estuarine turbidity maximum, with the addition of a stratification-dependent eddy diffusivity. For silt-size sediment particles, the model indicates as much as a 20-fold increase in the trapping rate with inclusion of the stratification effect. it is likely that this mechanism is important in many partially mixed and highly stratified estuaries.     

层状地质体的三维模拟与可视化

文中探讨了层状地质体的三维模拟与可视化方法和技术。地质数据通常是有限的、空间上分布不均匀的点数据 ,需要大量使用插值技术来形成合理的模型。简单层状实体可在二维插值的基础上 ,按照这些面的空间位置叠加 ,形成三维体模型。复杂的层状体包括沉积相以及一些物性参数的空间变化 ,断层等形成的不连续以及复杂的褶皱等。这些实体的模拟与可视化 ,需要进行三维插值 ,并根据不同现象的特点选择合适的方法。合理的专家知识或地质解释的交互加入 ,是形成合理的三维模型的关键。     

松辽盆地嫩江组油页岩发育控制因素

松辽盆地嫩江组一段和二段发育的油页岩是极其优质烃源岩, 生物标志化合物参数指示油页岩母质生源主要来自于水生生物其繁盛受温湿气候和湖泊富营养化控制.岩石学、元素地球化学、生物标志化合物等参数表明, 高盐和缺氧条件下的稳定水体分层是嫩一段油页岩沉积时期有机质保存的主控因素, 而嫩二段油页岩沉积时期水体盐度分层明显减弱, 此时藻类个体增大和孤立藻数量增多条件下的高生物生产力有利于有机质富集.为揭示嫩江组不同沉积环境下油页岩发育的控制因素, 建立了嫩一段油页岩沉积时期保存条件控制和嫩二段油页岩沉积时期生物生产力控制的两种有机质富集模式, 这对含氧淡水大型陆相湖泊的有机质富集成因探讨具有重要借鉴意义.      

Errors in determining boundaries of stratified deposits

Possible changes of mineralization area seem to be a transformation of hypergeometric distribution of a model within possible maximum boundaries of the ore body. As a model of subboundary misrepresentation of the investigated area, normally distributed random values can be used as variation limits which are determined by dimensions of subboundary zones of uncertainty. A new method for determining boundaries of stratified deposits is suggested (applying polar coordinates).     

陕西山阳特大型滑坡视向滑移-溃屈破坏力学分析

陕西山阳滑坡为典型的陡倾层状斜向岩质斜坡,其破坏模式不同于常见的顺倾层状岩质斜坡溃屈破坏模式,也不同于斜倾层状山体的视向滑移-剪切破坏模式,更不同于陡倾顺层岩质斜坡的倾倒、倾倒-滑移破坏模式,属于视向滑移-溃屈破坏模式。在实地调查的基础上,从斜坡结构特征、结构面组合特征以及剪出口特征分析了滑坡的破坏模式,进而分析了山阳滑坡的视向滑移-溃屈破坏机制;以梁板理论、层状板裂结构岩体弯曲-溃屈破坏的力学模型为基础,结合斜倾层状岩质滑坡的视向滑动机制研究,建立了基于斜坡自重、地下水静水压力、侧向摩阻力以及斜坡岩体厚度变化作用下的陡倾层状斜向岩质斜坡视向滑移-溃屈破坏力学模型,进行力学分析,推导了溃屈段长度条件方程,并以山阳滑坡为例验证了长度条件方程的正确性。     

封隔注浆分层成井技术在水文地质勘查中的应用研究

封隔注浆分层成井技术为多层水文地质钻孔分层成井提供了一种快速高效的新工艺。传统分层成井方法耗时长、效果差、止水效果不稳定,尤其是在细颗粒或钻孔结构不稳定的地层分层成井困难,易发生钻孔事故等问题。文章通过室内试验和野外施工,探索出封隔注浆分层成井。以HQ56水文地质孔为例,研究了分层成井、分段振荡洗井,并进行了分层抽水试验。研究表明,封隔注浆分层成井技术止水可靠,分层抽水试验数据准确。该技术尤其适用于细颗粒或钻孔结构不稳定地层快速分层成井。     

Bearing capacity tests of strip footings on reinforced layered soil

The ultimate bearing capacity of strip footings resting on subsoil consisting of a strong sand layer (reinforced/unreinforced) overlying a low bearing capacity sand deposit has been investigated. Three principal problems were analysed based on results obtained from the model tests as follows: (1) the effect of stratified subsoil on the foundations bearing capacity; (2) the effect of reinforcing the top layer with horizontal layers of geogrid reinforcement on the bearing capacity; (3) effect of reinforcing stratified subsoil (reinforced and unreinforced) on the settlement of the foundation. It has been observed that reinforcing the subsoil after replacing the top layer of soil with a well-graded soil is beneficial as the mobilization of soil-reinforcement frictional resistance will increase.     

强降雨下基于Green-Ampt模型的边坡稳定性分析

降雨入渗分析方法直接影响降雨型滑坡的预测与防范。Green-Ampt（GA）模型物理意义明确、参数较少,在降雨型滑坡分析中逐渐得到了重视,但该方法忽略了湿润层非饱和层的存在以及饱和层渗流而影响计算精度。针对以上不足,基于GA模型,建立了适用于边坡并且能综合考虑湿润层土体含水率分布情况与饱和层内平行于坡面渗流作用的降雨入渗分析（LSGA）模型,并提出了该模型下边坡稳定性系数表达式。结果表明：对于不考虑分层的无限长边坡,LSGA模型可简化为GA模型,说明GA模型是LSGA模型的一个特例;与LSGA模型相比,GA模型在失稳深度和时间上有较大延缓;饱和层渗流作用对湿润层特性影响较小,对边坡稳定性影响较大;相反,坡体长度方向尺寸效应则对湿润层特性影响明显,而对边坡稳定性影响较小;利用LSGA模型和稳定性评价方法得到的结果与模型试验揭示的现象基本吻合,证明了该方法有较好的精确性和可靠性。     

江汉平原过渡带黏性层状土弥散试验与模拟研究

为研究江汉平原—大别山区过渡带黏性层状土中溶质迁移的规律,以保守性阴离子Br-为示踪剂,通过等温吸附试验、一维弥散试验、HYDRUS-1D软件模拟反演手段,研究了Br-在黏性层状土中的吸附参数、迁移规律,模拟反演其弥散参数。结果表明：（1）Freundlich模型和Langmuir模型均能较好的拟合吸附试验结果,随着土壤中黏粒比例的增大,土壤对Br-的饱和吸附量有所增加;（2）层状土中土壤质地与结构均会影响穿透曲线的形状,但一维饱和土柱中的弥散过程主要取决于含水介质系统中黏性颗粒的占比,黏粒的增加会对溶质运移产生阻碍作用;（3）通过HYDRUS-1D软件构建模型反演弥散参数,R2均大于0.991,拟合效果较好,分析发现层状土中无论土壤组成类型还是层厚及排序的影响,其本质都是改变了土壤的平均孔隙流速从而影响弥散作用,平均孔隙流速越小其弥散系数越小;（4）试验中粉质黏土弥散系数约为0.005～0.048 cm2/d,远远小于下部砂土弥散系数0.524～7.477 cm2/d,差值达到了至少两个数量级,表明研究区内厚层黏土为控制地层,会较大程度阻碍地下水中溶质运移,上部含水层中的污染物或有机...     

The theory of atmospheric disturbances induced by gravity field inhomogeneities

For the first time, we analytically calculated the linear disturbances induced by inhomogeneities of the gravity force field in a stratified rotating medium. The interaction of a geostrophic current with gravity force anomalies in the model considered here can lead to notable generation of eddy disturbances. We analyzed the physical mechanism of the generation of these disturbances.     

沉积型锰矿床的形成及其与古海洋环境的协同演化

海相沉积型锰矿的成矿过程受古海洋沉积环境影响，而古海洋环境又与超大陆聚合与裂解、极端地质事件、生命演化等密切相关，因此，海相富锰地层是岩石圈、水圈、大气圈和生物圈等多圈层耦合关系与物质循环相关信息的重要载体。深层海水缺氧模型、最小氧化带模型和幕式充氧模型都显示海水中氧化还原梯度的变化是导致锰矿形成的最主要原因。全球范围内海相沉积型锰矿主要形成于古元古代、新元古代和显生宙3个地质历史时期。其中，元古宙时期，地球上发育了完善的氧化还原分层的古海洋结构；古元古代早期和新元古代，超大陆裂解引起的海平面升降变化导致古海洋氧化还原结构产生动荡，并促使大规模沉积型锰成矿作用发生；地球沉寂期（1800~800 Ma）涵盖了整个中元古代，这一时期仅在华北地台发育了少量沉积型锰矿床，反映该时期古海洋中锰的迁移受到了抑制；显生宙地球再次进入活跃期，经历了数次海洋缺氧事件，冰室-温室气候交替促使海水的化学性质剧烈变化，并在局部氧化还原分层的沉积盆地中富集形成沉积型锰矿床。总之，古海洋氧化还原环境的变化是沉积型锰矿形成的必要条件，同时，区域性沉积盆地的结构、海平面的升降、火山作用导致的物缘供给等多种因素都会影响沉积型锰矿的形成。与沉积型铁矿相比，沉积型锰矿对局部海水化学性质的变化更加敏感，综合研究铁锰矿床的共生与分异过程，将有助于更加有效的识别不同尺度的沉积过程与古海洋环境变化。     

顺向河谷陡倾角层状岩体边坡变形破坏模式及特征

我国西部地质环境复杂,大量顺向河谷中存在陡倾角层状岩体倾向坡外的边坡,具较高的地质灾害危险性。该类边坡在漫长的地质历史过程会发生位移~弯曲,经历轻微弯曲、强烈弯曲隆起阶段和变形破坏阶段。特殊的坡体结构在较长时间内使该类边坡可基本稳定,但地震、爆破、工程开挖切脚及水库蓄水等易使其失稳。本文通过典型实例探讨了顺向河谷陡倾角层状岩体且倾向坡外边坡的变形破坏模式和特征。     

线性层结盐水中的羽流运动特性

采用线性层结盐水发生装置以及喷嘴向下以重盐水注入盐水层结的方法,模拟线性层结盐水中羽流的发展过程;应用时间分辨粒子图像测速技术（PIV）,研究线性层结盐水中羽流内部流场结构。羽流的发展过程可以定性地归纳为3个阶段:入射阶段、中性浮力层出现阶段和中性浮力层稳定阶段。实验结果显示:羽流流速从中心区域向边缘逐步递减;羽流在下沉到最大深度后回升到中性浮力层,并向四周扩散;在羽流内部及边界存在大量复杂的涡旋结构,说明在羽流发展的过程中,始终伴随着羽流与周围环境水体之间的掺混作用。重新拟合确定了羽流最大穿透距离公式中的量纲一常数C,取值为4.03。     

Theory of the sedimentation of suspended particles from fluvial plumes

A two-layer model for the flow and sedimentation within a salt wedge or highly stratified hypopycnal fluvial plume emptying into a fiord is developed from basic principles. From this model, it is found that the amount of suspended sediment of a particular grain size decreases as an exponential function of distance, and that the velocity and depth of the plume converge to constant values. The model is consistent with measurements from the plume of the Homathko River in Bute Inlet, British Columbia, Canada, and suggests that certain aspects of current empirical models of plume sedimentation are based upon sound principles.