柱状节理岩体隧洞松弛深度的变异特性与确定方法

柱状节理玄武岩是火山岩区所特有的地质现象,其地质成因独特,工程特性、开挖响应特征明显不同于一般常见岩体。针对节理岩体中不同钻孔属性条件下松弛深度测试结果存在变异性的问题,提出单孔声波测试与数字钻孔摄像综合的原位测试手段和松弛深度评价方法,获得了柱状节理条件下不同角度及不同孔径的岩体卸荷松弛特性。研究结果表明,在节理岩体中进行围岩的松弛深度测试时,不同孔径钻孔测试的松弛深度未有显著影响,但在不同钻孔角度条件下测试时,钻孔偏差角度、钻孔轴线与节理方位的夹角均对测试结果有较大影响,围岩松弛深度随节理方位与测孔轴线角度增大而增大。基于现场测试的结果与柱状节理的各向异性特征,进一步探讨了不同钻孔条件下松弛深度变异的机制。该研究结果对柱状节理围岩松弛测试评价、稳定性分析以及支护方案优化有显著价值。     

柱状节理岩体隧洞松弛深度的变异特性与确定方法

柱状节理玄武岩是火山岩区所特有的地质现象,其地质成因独特,工程特性、开挖响应特征明显不同于一般常见岩体。针对节理岩体中不同钻孔属性条件下松弛深度测试结果存在变异性的问题,提出单孔声波测试与数字钻孔摄像综合的原位测试手段和松弛深度评价方法,获得了柱状节理条件下不同角度及不同孔径的岩体卸荷松弛特性。研究结果表明,在节理岩体中进行围岩的松弛深度测试时,不同孔径钻孔测试的松弛深度未有显著影响,但在不同钻孔角度条件下测试时,钻孔偏差角度、钻孔轴线与节理方位的夹角均对测试结果有较大影响,围岩松弛深度随节理方位与测孔轴线角度增大而增大。基于现场测试的结果与柱状节理的各向异性特征,进一步探讨了不同钻孔条件下松弛深度变异的机理。研究结果对柱状节理围岩松弛测试评价、稳定性分析以及支护方案优化有显著价值。     

柱状节理岩体隧洞松弛深度的变异特性与确定方法

柱状节理玄武岩是火山岩区所特有的地质现象,其地质成因独特,工程特性、开挖响应特征明显不同于一般常见岩体。针对节理岩体中不同钻孔属性条件下松弛深度测试结果存在变异性的问题,提出单孔声波测试与数字钻孔摄像综合的原位测试手段和松弛深度评价方法,获得了柱状节理条件下不同角度及不同孔径的岩体卸荷松弛特性。研究结果表明,在节理岩体中进行围岩的松弛深度测试时,不同孔径钻孔测试的松弛深度未有显著影响,但在不同钻孔角度条件下测试时,钻孔偏差角度、钻孔轴线与节理方位的夹角均对测试结果有较大影响,围岩松弛深度随节理方位与测孔轴线角度增大而增大。基于现场测试的结果与柱状节理的各向异性特征,进一步探讨了不同钻孔条件下松弛深度变异的机理。研究结果对柱状节理围岩松弛测试评价、稳定性分析以及支护方案优化有显著价值。     

高边坡坝基柱状节理玄武岩开挖卸荷时效松弛特性

柱状节理玄武岩在开挖卸荷条件下容易松弛与开裂,是白鹤滩水电站坝基稳定的主要挑战。以白鹤滩水电站左岸坝基柱状节理玄武岩试验区为工程背景,采用单孔声波、钻孔摄像等原位测试技术,研究了分梯段开挖及时间效应条件下Ⅲ1类和Ⅲ2类柱状节理玄武岩松弛深度、松弛程度的时空演化规律,探讨了坝基柱状节理岩体松弛特征的原因。分析结果表明：柱状节理玄武岩的松弛深度主要由开挖引起,临近开挖面岩体的松弛程度随时间呈负指数增长,其时效期不超过半年。柱状节理岩体松弛特征与岩体质量关系密切,两类岩体的松弛深度、松弛程度的时效性及松弛程度随孔深的分布规律差异较大。坝基柱状节理岩体时效松弛是由内部节理张开导致的岩体强度参数的时效劣化引起。该研究对认识柱状节理岩体卸荷力学行为及优化坝基柱状节理岩体开挖保护方案具有重要意义。     

基于钻孔摄像技术的岩体节理大小估算方法

目前,确定岩体节理大小通常是根据岩体暴露区域的节理迹长进行估算,往往因岩体暴露区域的局限性而影响估算结果。以钻孔内节理特性为研究对象,尝试进行岩体节理大小估算,首先通过钻孔摄像技术获取地质钻孔内节理的倾向和倾角信息,建立所研究深度范围内的节理平面方程,形成钻孔之间节理面的连通判断准则,从而确定节理面的迹线长度,同时构建出节理迹线均值函数,最后根据节理面迹长与大小之间的对应关系,估算出岩体节理的大小,从而形成一种利用钻孔内的节理特性来估算岩体节理大小的方法。将该方法应用于张家湾铁矿的地下采选联合工程,其估算结果准确可靠。     

不连续岩体变形破坏过程中AE的空间演化与意义

通过一些典型节理化岩体模型变形破坏过程中的AE事件的定位分析和破裂面形态的研究,探讨了不连续岩体变形破坏过程的空间演化特征。结果表明:单节理岩体变形破坏的空间动态特征受节理角控制,随着节理角从小变大,岩体的变形破坏方式从AE在局部集中的突发式失稳向AE弥漫于整个节理层面的类似渐进式的破坏形式发展；失稳破裂面从简单的整体状岩-膏界面变成形态复杂的层内复合破裂面；复杂节理岩体的变形破坏受一条（组）主导构造控制,强AE事件集中发生在不连续构造交汇部位,在包含多条主构造的岩体模型中最终失稳破裂面只与最后阶段AE的位置一致。     

基于钻孔电视的深部岩体节理三维网络模拟

为了准确模拟岩体节理的空间分布,评价高放废物地质处置库围岩的稳定性,先通过调查露头节理数据,运用概率统计理论进行节理几何特征模拟,再利用Monte-Carlo法来模拟节理空间分布特征,并以高放废物地质处置新疆预选区天湖地段花岗岩体为研究对象,通过钻孔电视调查不同深度节理几何特征,划分钻孔岩体结构均质区,提出钻孔节理产状、大小、密度的统计方法和计算公式,以均质区建立节理三维网络模型并通过数据对比法进行模型验证。结果表明：1）利用列联表卡方检验和重叠窗口法可将天湖钻孔岩体划分为0~90、120~240、270~360和390~600 m等4个均质区;2）利用SPSS软件以及基于节理直径、迹长和隙宽之间的数量关系得出节理产状服从正态分布,节理直径服从负指数分布;3）通过数据对比法得出模型统计和现场测量的节理平均产状数据相差±3°以内,平均直径相差±1 m以内,平均面密度相差±0.01 m^-2以内,从而验证了Monte-Carlo法建立的节理三维网络模拟的准确性。     

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。     

节理岩体边坡稳定性分析新方法

节理岩体边坡失稳破坏同时受控于节理与岩体抗剪强度。在对具有2组平行节理的岩体坡边失稳破坏机制研究基础上,研究了具有2组平行节理岩体边坡的极限平衡分析方法,并推导了相应的边坡稳定性分析计算公式,编制了基于潜在滑动面自动搜索的边坡稳定性研究程序。通过与文献中算例的对比研究,证明了所提出的节理岩体边坡稳定性分析方法的正确性,为具有2组平行节理岩体边坡的稳定性分析提供一条新的有效途径。     

基于电磁波层析成像技术的边坡工程地质勘察

拟研究的边坡工程为一废弃的采石矿山边坡,边坡高度约100m,边坡岩体内部岩溶断裂构造发育,岩体结构和完整性变化复杂。为利用现状边坡建造摩崖石刻工程,应采取有效的勘察技术手段详细、无损地查明边坡体内断裂构造、岩溶、岩体完整性等的分布特征并评价其对摩崖石刻工程建造的影响。本文详细分析了应用电磁波层析技术(EMT)探测边坡工程地质条件的有效性及其工程地质解释的关键技术。研究结果表明,电磁波层析成像技术可以有效地探测边坡岩体节理裂隙发育程度、断裂破碎带及溶洞的分布和发育特征,根据电磁波吸收衰减系数的变化有效评价边坡岩体完整性的分区分带的空间变化特征,为摩崖石刻工程建造和规划设计提供科学的技术依据。     

高精度连续测斜仪探管的原理及应用

北京中地英捷物探仪器研究所新研制的PSX-2高精度连续孔斜检测探管,采用三轴正交磁性传感器和两个正交加速度计传感器测量,其中加速度计传感器测量顶角,磁性传感器测量方位角,实时测量的信息及解算则依靠内部集成的24位模数转换单片机来完成。实地测井证明,PSX-2型孔斜检测探管可以在顶角较小时稳定的测量方位角,符合煤田测井行业对钻孔测斜仪提出的高精度、小体积、低成本的要求。     

共轭伸展褶劈理夹角的定量解析

通过静力和动力学解析,共轭伸展褶劈理面对最大主应力方向的理想夹角为１０９°２８′,与实际观测值一致。共轭伸展褶劈理的取向取决于形成时剪切作用类型,纯剪切时以糜棱面理为对称面,但在一般剪切时则与之不对称。同向褶劈理与糜棱面理间的夹角变化于－ ９°４４′～３５°１６′之间,取决于简单剪切与纯剪切的相对组分。共轭两组常不同等发育。Ｐ方向的同向剪切趋势抑制反向褶劈理的形成。同向伸展褶劈理的扩展是导致低角正断层形成的有效机制     

存储式岩心定向取心技术应用研究

采用岩心定向取心技术不仅可以迅速而方便地确定地下矿层和结构面的产状,而且还可以判断矿层的走向,了解地层倾向,预测钻孔弯曲的趋势。介绍了存储式岩心定向取心原理、关键技术问题、器具构成、技术参数以及现场应用情况。     

库仑土压系数简易计算法

根据库仑主动土压力系数与填土内摩擦角、坡角、墙背倾角等参数的内在关系,对库仑主动土压力系数随不同参数的变化规律进行了分析,并在原数解法的基础上推导出一种新的简易计算公式。通过数解法与简易法的对比分析表明,当保证率为95%时,简易法相对于库仑计算值的最大误差小于14%。     

非贯通单节理岩体裂纹扩展方向研究

裂纹扩展方向的确定对分析岩桥破坏机制和岩体抗剪强度参数具有重要意义。首先以断裂力学观点推导了复杂应力条件下裂纹尖端应力分布函数的表达式,以节理岩体尖端的扩展裂纹可分为张拉裂纹和剪切裂纹为前提,基于Griffith破坏判据,提出了张拉裂纹扩展方向(张裂角)的计算公式;基于Mohr-Coulomb判据,提出了剪裂纹扩展方向(剪裂角)的计算公式。通过新判据与试验和其他判据的结果对比表明,该判据能准确判断张拉裂纹扩展方向,而剪裂角的扩展方向有待进一步试验验证。分析表明：在单向拉应力作用下,张裂纹扩展方向均有偏向于最大主应力方向的趋势,张裂纹与最大主应力夹角小于15°;双向拉应力作用下,随着微裂纹倾角变大,张裂纹有远离最大主应力方向的趋势;单轴压缩作用下,张裂角随裂纹倾角的增加而减小,而两者的和为先减小后增加。     

无定向导线的粗差检验

介绍了先求定向角γ和连接角δ,进而计算多边形内角和闭合差的粗差检验方法。通过大量实例证明这种方法是完全可靠的。     

承德黑山矿区钻孔纠斜技术及防斜技术措施

近两年,河北承德黑山矿区钻孔顶角、方位超差一直是困扰地质技术人员和钻探施工人员的一大难题,针对生产实际问题,采用LZ-73（89）造斜器进行纠偏,取得了较好的效果。此外,在分析钻孔跑偏的主要原因和总结施工经验的基础上,提出了预防钻孔偏斜的技术措施,实践证明措施科学有效。     

A two-parameter expression for failure surfaces

The Mohr–Coulomb, Tresca and Von Mises criteria are classical failure criteria, widely accepted and used for various materials. To take into account the influence of intermediate principal stress on the strength of soil, Bishop, Lade–Duncan and Matsuoka proposed criteria in terms of three principal stresses or three stress invariants. This note describes an expression with two parameters for modeling the shape of the failure surface in the octahedral plane. By studying the roles of these two parameters and comparing the new criterion with the aforementioned criteria, the advantage and flexibility of the proposed function is explored. Application of the function is demonstrated by fitting the new surface to experimental data for various soils.     

层状弹性介质中地震波运动学问题研究

完全弹性介质中，进行地震波射线追踪时需要确定射线的出射角；在非弹性介质中，除了确定此射线出射角之外，还需要确定另外一个角，即波前面与常振幅平面的夹角──衰减角。基于惠更斯原理，研究了确定射线出射角与衰减角的一种有效方法，进而对层状非弹性介质中地震波运动学问题进行了一定的理论研究与数值计算。