砂卵石地层隧道深孔预注浆试验研究

砂卵石地层是一种结构松散、无胶结、成拱性差、渗透性强、自稳能力低的地层,目前在此类地层浅埋暗挖隧道施工中所采取的施工工艺和方法仍不尽完善,如施工时与之配套的深孔预注浆成孔工艺、注浆材料选择、浆液配比、注浆压力及注浆量参数等均无成熟的经验供施工借鉴和参考。基于北京地铁九号线工程浅埋暗挖试验段的工程背景,进行砂卵石地层条件下的深孔预注浆试验,对比分析五种成孔方法、两种注浆方式——前进式和后退式注浆方式,在钻进成孔效果、钻孔效率、注浆压力、注浆量、浆液配比、注浆加固效果等方面的规律和不同特点,提出适合砂卵石地层条件下的深孔预注浆方法。研究成果为北京地铁九号线工程的后续施工以及类似地层深孔预注浆施工提供了有益的借鉴和参考。     

粉质黏土地层超大直径泥水盾构隧道地表变形与施工参数相关关系研究

本文以粉质黏土地层超大直径泥水盾构隧道为工程背景,分析了地表变形特征随盾构掘进参数的变化规律。并针对粉质黏土地层隧道施工监测数据进行分析,提出了超大直径泥水盾构下穿建构筑物的施工关键控制参数。研究结果表明:不同施工参数对地表变形的影响存在显著差异,注浆量相对最大,刀盘扭矩和贯入度相对次之,刀盘推力、泥水压力、注浆压力和掘进速度相对最小。注浆量对地表变形的影响随隧道埋深的变化而变化,当隧道埋深小于一倍洞径时,注浆量对地表变形影响相对较大;当隧道埋深大于一倍洞径时,注浆量对地表变形影响相对较小。刀盘推力与泥水压力、注浆压力以及水土压力之间存在较好的相关关系。当泥水压力比水土压力约大0.1 MPa,注浆压力比水土压力约大0.3MPa时,盾构下穿建构筑物造成的地表变形相对较小,盾构地质适应性得以显著优化。相关研究成果可为后续粉质黏土地层超大直径盾构隧道地表变形分析和施工参数优化等提供理论依据和技术支撑。     

土岩组合地区富水砂层隧道施工注浆技术研究

针对青岛土岩组合地区富水砂层特点,对比分析超前深孔注浆和帷幕注浆加固技术在上软下硬地层中的施工关键技术,通过现场监测及开挖取样对比分析其在土岩组合地层中的适用性。研究结果表明:当富水砂层位于隧道拱顶范围内,采用超前深孔注浆,注浆效果较难控制,拱顶离砂层越近,注浆效果越难把握,隧道渗漏水问题越严重;施工容易对地层产生隆起,且隧道内渗漏水较多;当砂层位于拱顶以上采用帷幕注浆,跟踪监测表明,洞内变形、地表沉降能控制在有效范围内,表现出了更好的适用性,值得进一步优化和推广;土岩组合富水砂层段,开挖采用松动爆破,使加固地层中重新形成部分漏水通道。     

黏土地层盾构隧道临界注浆压力计算及影响因素分析

合理选择注浆压力是确保盾构隧道壁后注浆效果良好的前提。假定在黏土地层中,壁后注浆先对周围土体产生压密效应,当注浆压力超过一定值以后,浆液开始劈裂土体。为得到最优注浆压力,基于弹塑性理论,推导了考虑浆体无限扩张时的注浆压力上临界值计算式;将接头螺栓的抗剪效应与注浆对管片产生的压力结合起来,推导了考虑螺栓剪切破坏的注浆压力上临界值计算式;基于主、被动土压力公式,提出了保持地层稳定的注浆压力上、下临界值计算式。在此基础上,提出了最优注浆压力计算方法。通过工程实例,分析了土体的弹性模量、黏聚力、内摩擦角、初始地下水压,及隧道埋深对临界注浆压力的影响。结果表明：临界注浆压力与土体弹性模量、黏聚力、内摩擦角、初始地下水压,管片结构性能以及隧道埋深等因素有关;上临界值随着土体弹性模量、黏聚力、内摩擦角、初始地下水压及隧道埋深的增大而增大;下临界值亦随隧道埋深的增大而增大。     

地质雷达属性分析在浙江良渚莫角山红烧土层探测中的应用

应用地质雷达划分地层的主要依据是地层介质的电性差异,介质间的电性差异越大,地层界面越容易分辨。但在实际雷达探测中,某些介质虽然具有不同的电性参数,但会产生相同或相似的异常信号,这为地层划分工作带来困难。根据钻孔土芯测量出不同地层的电性参数,获取地质雷达探测的前提条件,对良渚遗址群莫角山红烧土遗址进行雷达数据采集,经预处理后分别进行常规数据处理和纹理属性提取分析,对比发现属性分析在地层划分上比常规处理方法更有优势。     

堤坝脉动注浆浆液扩散机制及应用研究

基于脉动注浆泵可输出低频周期性脉冲压力的特点,结合可控性黏土固化浆液,提出了一种可用于堤坝防渗加固的新方法。通过进行原型试验验证了该方法的可行性,考虑钻孔扰动和脉动低频重复压力对地层渗透特性的影响,推导了黏土固化浆液脉动扩散方程,运用多场耦合软件COMSOL探讨了脉动压力下黏土固化浆液扩散的机制,最后将研究成果成功应用于南水北调中线鹤壁段引水渠道边坡帷幕注浆工程。研究结果表明：黏土固化浆液脉动控制注浆技术可显著提高地层连续性和整体性,结石体28 d强度大于2 MPa,渗透系数可降至10?5 cm/s左右,浆液在注浆孔附近与土体胶结成块,邻近注浆孔浆脉交错搭接,整体表现为空间立体网状包裹结构的防渗墙体;对数值模拟和现场试验结果进行综合分析,堤坝脉动注浆时间应控制在1 800～2 400 s之间,合理的脉动注浆压力在0.2～2 MPa之间,脉动持续时间宜调至4～8 s,脉动间隔时间宜调至2～6 s,这样有利于保证堤坝脉动注浆工程达到最优的防渗加固效果;工程实践的渠道边坡连续性、整体性得到了改善,注浆止水加固效果显著,检查孔渗透系数降至10?5 cm/s,所取芯样完整,芯样最长可达40 cm。     

瑞利波勘探技术在岩土工程勘察中应用

地下介质的弹性波速的差异与介质的岩土力学特征具有很好的相关性,而介质的瑞利波速度与其剪切波速非常接近,因此利用瑞利波勘探技术进行地下介质分层时,其优势十分明显.在岩土工程勘察的初勘阶段可利用瑞利波勘探技术宏观划分力学性质差异明显的地层、地质构造,而在详勘阶段可以探测基岩埋深、填土厚度等的变化趋势,均取得了比较好的应用效果.     

软弱地层注浆的细观力学模拟研究

基于散体介质理论的颗粒流方法,运用PFC2D软件对软弱地层注浆过程进行了细观力学模拟,研究了注浆压力、注浆时间、渗透性质及颗粒黏结强度对浆液扩散半径和注浆类型的影响规律。采用PFC2D软件内嵌的FISH语言,定义了提取特定位置流体域内压力值的函数,研究了浆液扩散的分布特征,考虑浆液黏度的时变性对浆液扩散范围的影响,定义有效注浆半径对其进行修正,得到的浆液扩散规律与球形扩散理论较为一致。结合工程实例进行了注浆细观力学数值模拟,并提出了科学的注浆方案,在现场应用后取得了较好的堵水加固效果     

基于球形固结模型的桩端后注浆残余应力理论研究

基于球形空腔扩张及一维径向固结理论,对桩端后注浆桩的桩端注浆残余应力进行理论研究,分析了残余应力的消散过程,在负指数衰减的初始超孔隙压力分布基础上,得到了残余应力随时间及扩散半径消散的解析解;同时将提出的方法与未考虑浆液扩散半径影响的简化方法进行了比较,对模型的主要影响参数进行了分析。参数分析显示,流变指数、稠度系数、土体的压缩模量及固结时间是影响注浆残余应力的关键因素;另外,通过试验实测数据对新方法及简化计算方法进行了验证,结果表明,新计算方法能有效地模拟后注浆残余应力的消散。其研究结果对后注浆残余应力的理论研究及工程实践有重要的指导价值。     

注浆处理对岩土力学性质的影响

从岩土力学性质的原理出发,通过分析注浆处理对地基结构,物化性质等方面所产生的作用,了解岩土在注浆前后应力及抗剪强度的变化,得出相关结论。     

基于BP神经网络的深埋隧洞地应力预测研究

深部地应力的测量一直是工程界难题之一。由于研究手段和测试技术的限制, 深部地应力很难测到, 或者部分数据不理想。本文将BP神经网络方法引入地应力场研究, 选取深度、岩芯密度(天然密度)、岩芯弹模、岩芯的三轴抗压强度(10MPa围压)、岩芯的声发射地应力测值、岩芯裂隙率6个参数作为地应力预测研究的主要指标, 在此模型的基础上对秦岭深埋隧洞地应力测量数据进行了拟合分析, 并对深部的地应力做了预测。结果表明用BP神经网络模型进行深埋隧洞地应力大小的预测是可行的。      

地应力在油气地质研究中的作用、意义和研究现状

本文从地应力与含油气盆地形成演化、地应力与盆内构造、地应力与油气运移和地应力与油气开采工艺4个方面论述了地应力在油气地质研究中的作用和意义。对油气地质研究中地应力的研究现状作了系统的阐述。在油气地质研究中,现今地应力可以通过实测和震源机制解确定其大小和方向。古地应力的大小和方向只能通过构造变形和显微组构来确定.      

汶川Ms8.0地震后龙门山断裂带地壳应力场及其构造意义

2008年5月12日在青藏高原东缘龙门山断裂带中段发生汶川8.0级特大地震。大震发生时释放应力并对震源区及外围构造应力场产生影响,受汶川地震断层破裂方式和强度空间差异性的影响,震后龙门山断裂带地壳应力场也应表现差异特征,至今鲜有针对该科学问题深入的分析和讨论。经过系统收集、梳理汶川地震后沿龙门山断裂带水压致裂地应力测量数据与2008年汶川地震中强余震序列震源机制解资料,对汶川地震后龙门山断裂带中上地壳构造应力场进行厘定,通过与震前构造应力场对比,深入探讨了汶川8.0级地震对龙门山断裂带地壳应力场的影响,进而对汶川震后应力调整过程及青藏高原东缘龙门山地区深部构造变形模式进行研究,研究结果表明:受汶川8.0级地震的影响,震后龙门山断裂带地壳构造应力场空间分布具有差异性,近地表至上地壳15 km深度范围,映秀—青川段最大主应力方向为北西西向、地应力状态为逆走滑型,青川东北部最大主应力方向偏转至北东东向、应力状态转变为走滑型;15~25km深度范围,龙门山断裂带最大主应力方向仍为北西—北西西向、应力状态以逆冲型为主。汶川8.0级地震后,龙门山断裂带中地壳北西西向逆冲挤压的构造应力特征进一步支持了青藏高原东缘龙门山地区东西两侧刚性块体碰撞挤压、逆冲推覆的动力学模式。     

金川二矿区地应力测量及研究新进展

金川镍矿是我国著名的有色金属矿山,工程地质条件复杂,矿山开采难度大。近年来由于矿山开发的深入,开采强度、深度、广度的增加,导致了各类工程地质问题恶化。地应力的测量与研究是进行工程地质问题研究的基础,本文总结了主力矿区二矿区地应力研究的历史,根据最新的实地测量数据,对于二矿区的地应力进行了系统研究与分析,总结了最新的矿区地应力分布规律,更新了应力与深度的计算公式,通过分析,1 000m水平为垂直应力逐渐占据主导地位的过渡带,主应力与最大水平应力增加的幅度变缓,带内的应力状况将变得十分复杂,同一深度,不同工程区域可能会出现不同的应力状态,并且随着最大主应力与最小主应力差值的增加,其剪应力将逐渐加大,这对于地下工程施工和采矿都是十分不利的。     

福建周宁水电站水压致裂地应力测量及其应用

周宁水电站在交通洞开挖过程中局部洞段发生了较强烈的岩爆。地下洞室和高压岔管、输水隧道设计及选择衬砌方式，需要查明原地应力状态。为此，采用水压致裂法在3个深钻孔中和岩爆部位进行了原位应力测量。结果表明，平面应力值随孔深增加呈线性增大；在岩爆和地下洞室附近，原位应力最大值为13～15 MPa，以水平挤压应力为主导，最大水平主应力方向为NW向。根据地应力测量资料和相关理论、判据分析认为：地下厂房长轴为NW向有利于围岩稳定；高压岔管和输水隧洞选用钢筋混凝土衬砌是可行的；发生局部岩爆，主要是由于隧道开挖围岩应力重新调整，在掌子面附近应力集中所致。     

鄂尔多斯地块南缘地应力测量研究

利用水压致裂法得到的地应力测试数据对鄂尔多斯地块南缘地壳浅部地应力分布规律及断层活动性进行研究。结果表明:（1）两个水平主应力随深度线性增长,应力梯度分别为0.032和0.021,在测量深度域内水平和垂直应力的关系为S_H > S_h > S_V,该应力状态有利于断层发生逆断层活动,与1556年华山大地震的发震正断层的性质不同;（2）研究区的最大水平主应力方向为北南-北北西向,与区域速度矢量场方向一致,与其他资料解译的区域构造应力方向有一些差异,主要是受鄂尔多斯地块周缘断层活动的影响;（3）利用Mohr-Coulomb准则及Byerlee定律,摩擦系数取0.6~1.0,对研究区的地应力状态进行分析,发现鄂尔多斯地块南缘的测点未达到或超过地壳破裂极限状态,不存在断层失稳或地震等其他形式的地壳活动,处于较稳定地壳应力状态;（4）实测数据为该区补充了新的地应力测量资料,研究结果为该区工程设计及建设、构造应力场数值模拟提供了边界条件,对于该区地质灾害评价、地壳稳定性以及大陆动力学的研究具有重要意义。      

阳江抽水蓄能电站岩体水压致裂综合测试与应用研究

阳江抽水蓄能电站的输水隧洞围岩承受最大静内水压力高达7.83MPa, 因此原地应力状态、围岩自身承载能力及高压透水性状等对工程的科学设计不可或缺。测量结果表明, 工程区现今地壳应力场的总体特征为:水平主应力为最大主应力, 最大水平主应力的优势方向为NW-NWW向; 厂房和高压岔管区围岩的最大主应力值一般为14.5±0.5MPa, 最小主应力值一般为9±0.5MPa; 围岩自身的抗载强度一般为10~14MPa; 在8~10MPa高压力作用下围岩基本不透水。洞室围岩物理力学参数的这些测试成果, 为工程的科学设计提供了可靠依据。      

Spatial and Temporal Stress Variations before and after the 2008 Wenchuan Mw 7.9 Earthquake and its Implications: A Study based on Borehole Stress Data

In situ stress measurement data was analyzed to estimate the temporal and spatial stress variations at shallow depths in the Longmenshan fault zone(LMSF), prior to and following the 2008 Wenchuan earthquake(WCEQ). Analysis of the stress field related to fault strength and behavior is useful for understanding geodynamic processes and conducting hazard assessments. The shallow stress changes after the WCEQ show clear along-strike variations. Degrees of stress orientation rotations have a negative ...     

隧道应力扰动区地应力测试及反演研究

通过对隧址区地应力的调查和现场测量,初步确定该区域存在较大的构造应力,但因岩芯破碎,只获得隧道应力扰动区的应力实测值。为此在三维数值模拟过程中模拟了河谷的下切过程,以反映地形对应力场的影响,并采用试算的方法调整侧压系数,从而确定合理的初始应力,使试算结果与现场测量的数据基本吻合,最终确定出合理的侧压系数和初始地应力的数值,弥补了现场测量的不足。研究结果表明,隧道轴线各点的地应力与隧道的埋深、地形地貌有关,且在K42段处于极高的应力状态,为隧道的开挖、支护及稳定性分析提供了科学依据。     

华北地区实测应力特征与断层稳定性分析

以中国大陆地壳应力环境基础数据库为基础,选取华北地区水压致裂法与应力解除法的实测地应力数据共计1 017条,得到华北地区及研究子区宏观应力场特征：（1）华北地壳浅层最大水平应力 、最小水平应力 随深度D呈线性增加;（2）在0~4 000 m测量深度范围内,华北各研究子区中间深度 值总体表现出“东高西低”的特征;（3）华北地区侧压系数Kav=225/D+0.61,浅部离散,随着深度增加而集中,并趋向0.61,D=577 m时Kav=1,是水平作用为主导向垂直作用为主导转换的“临界深度”;（4）华北各研究子区 的优势方向统计显示,华北东部研究区 优势方向基本上为近EW、NEE、NE向。鄂尔多斯块体及环鄂尔多斯的研究区 优势方向呈现出NE向或NEE向。华北平原的研究区 优势方向主要为NE、NEE向,部分研究区呈现出NW向。分析华北区域断层稳定性发现,500 m深度以下实测差应力值不超过理论临界值,区域内断层基本上处于相对稳定的状态;0~500 m深度之间部分差应力值已达到或接近走滑临界状态,在方位合适的断裂或节理面上发生走滑断层型活动的可能性较大。