山西万家寨引黄工程总干线湿陷性黄土工程地质特征及隧洞变形破坏的工程处理

山西万家寨引黄工程总干线隧洞穿过湿陷性黄土的洞段较多,其主要为上更新统风积黄土。通过野外地质调查和室内土工试验,查明其物理力学及变形特性,分析其湿陷特征及规律,论证了隧洞产生施工缺陷的原因,提出了合理的工程处理方案,确保输水畅通。     

TBM掘进技术发展及有关工程地质问题分析和对策

通过对大量文献资料和工程实例的研究,论述了TBM(隧道掘进机)近半个世纪发展及其在隧道建设中的应用现状和问题。对大量国内外工程实例分析后发现优先采用TBM掘进技术已成为未来隧道建设总的发展趋势。从岩石力学和工程地质角度对岩石TBM掘进过程中遇到的诸如软岩大变形、突水、岩爆等不良工程地质问题导致卡机或管片变形、破损等工程事故进行了剖析,并对采用的工程处理措施作了总结对比。随着今后TBM掘进技术在我国大规模应用,对复杂工程地质条件的客观全面认识和施工方案的及时调整成为影响施工安全和经济效益的关键因素。     

基于TBM掘进性能和适应性分析的围岩分级方法及应用

煤矿巷道变化的围岩地质条件影响着全断面岩石掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)的推广应用,准确评估煤矿岩体可掘性和岩层TBM适应性对TBM高效施工至关重要。基于对岩体参数和岩体可掘性指标的评价,采用优劣解距离法(TOPSIS)建立了岩体可掘性分级模型,并结合不同地质条件的[BQ]值和TBM利用率的相关性分析,提出了岩层适应性分级模型。以日掘进速度为判断指标,进行岩体可掘性和岩层适应性评估,建立了一套基于TBM施工性能的围岩综合分级方法,采用河南平顶山首山一矿底板瓦斯抽采巷道TBM掘进过程中的工程数据,对TBM围岩综合分级方法进行了现场应用。结果表明：在岩体可掘性等级为Ⅰ级,地层TBM适应性等级为3级的条件下,TBM施工巷道平均月进尺可达到400 m;当TBM利用率不足20%时,极有可能会出现卡机、出渣困难等现场问题。围岩综合分级方法通过利用自动采集的TBM掘进数据和围岩性质的综合分析,能够动态评估TBM在不同围岩地质条件下的施工性能,并为TBM掘进控制参数设计提供了理论依据。     

矾山岩浆岩型磷(铁)矿床成矿地质背景分析

在矾山磷（铁）矿床生成的海西─印支期,各方向深大断裂同时活动,为岩体和矿床源源不断地提供物源;张宣幔枝构造外围拆离滑脱带为其提供容岩空间;岩体在复盖层下的巨厚沉积盖层中分异、演化,同时伴随着印支期开阔宽缓的褶皱。它充分反映了矿床生成于准地台活化初期的大地构造背景环境。     

河南省桐柏县银洞坡金矿(西段)构造控矿因素初析

通过对银洞坡的主要控矿因素进行野外调查和分析研究,认为朱庄背斜(形)及其伴生的共轭逆冲剪切带、层间(顺层)剪切带、左行或右行脆性断裂控制了矿床的产出部位,建立了构造控矿模型,对矿体进行了重新对比连接,扩大了矿体规模,使银洞坡金矿金金属量(C D)由30582 kg增加至42527 kg(111b 122b 333).     

中俄管道(漠河—乌尔其段)多年冻土环境工程地质区划和评价

在汇总大量勘察资料的基础上,充分考虑冻土区输油管道工程的特点,以及管道与冻土之间的相互作用和过程,重点阐述中俄输油管道沿线多年冻土环境工程地质条件,确定出中俄管道沿线冻土环境工程地质区划原则和指标。按不同类型多年冻土的区域分布规律及面积比率,并考虑地温、厚度及植被变化等特征,分成4个冻土工程地质区,即漠河—瓦拉干片状冻土区、瓦拉干—劲松大片融区的多年冻土区、劲松—加格达奇岛状多年冻土区和加格达奇—乌尔其零星多年冻土区。然后按多年冻土含冰(水)量类别,并兼顾土层冻胀、融沉分类级别,又在4个区内共划分出151个冻土类别地段,依次按区分级进行评价,最后将这151个地段归纳为4种类型的工程地质地段:良好、较好、不良、极差。     

二氧化碳注入下岩层变形和流体运移分析:(Ⅱ)实例分析

第I部分[1]提出了一个两相流-岩层流固耦合模型,为了应用该模型对超临界二氧化碳注入过程中岩层力学响应和流体运移进行评估,采用Comsol商业程序,提出了相应的数值分析方法。给出了模型参数的确定方法,并采用室内试验数据对模型进行了验证;通过现场的温度和压力条件以及岩层的Van Genuchten参数,确定了二氧化碳的密度和黏度。基于三轴压缩试验、有效应力系数试验和渗透性试验,对力学模型及耦合关系中的参数进行了验证。最后给出一个应用实例,该岩层位于地下680⁷00 m深度,宽度为100 m,分析了不同二氧化碳注入速率下注入压力的演化规律,得到了岩层中孔隙压力、竖向应变和损伤变量的分布,并对二氧化碳的运移规律也进行了分析。研究结果为超临界二氧化碳注入过程中岩层力学响应和流体运移的评估提供了理论基础。     

秦岭沙沟街韧性剪切带的岩石磁学、磁组构和运动学涡度分析

秦岭商丹构造带内发育的晚三叠世沙沟街韧性剪切带蕴含大量地质信息,很好地记录了秦岭印支期碰撞造山过程。为了探究该剪切带的运动学特征及其动力学背景,在野外观测、显微构造分析的基础上,对其中发育的糜棱岩进行了磁组构和运动学涡度研究。岩石磁学和磁组构分析结果显示:样品的平均磁化率Km值总体较高,载磁矿物主要为磁铁矿等铁磁性矿物;磁化率各向异性度PJ值较大,表明构造变形较为强烈;形态参数T值多大于0,反映磁化率椭球体以扁球体为主;磁线、面理优势产状与野外观测到的矿物线、面理较为一致。结合磁组构、边界断层以及C面理产状,认为沙沟街韧性剪切带具有左行走滑挤压的运动学特征。运动学涡度Wk值及其分布特征表明,沙沟街剪切带中纯剪切作用所占的比重总体大于简单剪切作用,并且剪切带的核部应位于北界断层附近。综合分析认为,沙沟街韧性剪切带的运动学特征反映了总体斜向汇聚背景下的局部走滑挤压,与商丹带西段发育的同期韧性剪切带具有完全反向的运动学指向,这可能与碰撞导致的侧向挤出构造有关     

青海滩间山金矿床地质特征和控矿因素分析

滩间山金矿床产于中元古界万洞沟群碳质糜棱片岩和华力西晚期侵入岩中。矿床是在热水沉积、区域变质和热变质的预富集基础上,与区域进变质型绿片岩相韧性剪切带的退化演化同步,经历了脆韧性、韧脆性和脆性剪切变形成矿阶段的演化,并遭受华力西晚期侵入岩浆活动相伴的热液成矿作用的叠加改造形成的。不同时期、不同成矿作用的叠加和多种有利因素的结合控制了滩间山金矿床的形成。经生产实践证实,具有形成大型金矿床的多种有利成矿地质条件     

葛洲坝水利枢纽坝基软弱夹层(剪切带)演变趋势地质分析研究

长江葛洲坝水利枢纽工程是长江干流上的第一座大坝, 是后来建成的长江三峡水利枢纽的重要组成部分。软弱夹层(剪切带)是导致工程开工不到两年即停工的重要原因, 是坝后地基抗冲刷问题和坝基抗滑稳定问题十分突出的关键所在, 工程建成运行至今已近30a, 业内人士普遍关切这些软弱夹层(剪切带)性状是否会在渗压水的长期作用下而恶化, 使其力学参数下降, 进而危及大坝安全。本文以坝下基础廊道内预留的二处地质观测点为例, 通过地质观测分析、取样试验研究与成果综合分析, 认为夹层(剪切带)性状基本稳定且无恶化迹象, 这主要得益于夹层(剪切带)所处环境条件稳定与弱碱性地下水环境, 以及前期全部查明与施工期精细处理, 成果可供类似工程问题研究借鉴或参考。     

滇中引水工程隧洞软岩工程地质特性研究

本文通过对滇中软岩的地质特征、物理力学性质、水理性质及流变特性等进行深入研究, 得出红层软岩抗剪、抗压强度低, 随着黏土矿物及泥质含量的增加, 物理力学性质逐渐降低, 在饱水状态下泥质岩类抗压强度降低了30%～40%, 粉细砂岩类强度折减了20%～30%, 其崩解性与膨胀性也受黏土矿物及泥质含量所控制。试验表明红层软岩蠕变效应明显, 长期抗压强度为单轴抗压强度的70%, 长期抗剪强度值与直剪试验相比内摩擦角降低了约20%, 黏聚力降低了60%。在研究总结众多工程经验、学术成果的基础上, 结合滇中红层工程地质特性及岩体的长期强度值, 提出滇中软岩隧洞挤压变形评价方法与围岩分级对应关系, 为判别隧洞可能发生软岩大变形的洞段提供依据。     

引黄隧洞地应力测量

本文应用水压致裂地应力测量法和声发射法,在山西太原引黄工程的两个钻孔中进行了地应力测量,得到了可靠的数据,为隧洞设计提供了依据。文章首先对水压致裂测量方法进行了介绍,然后给出了测量结果。并对隧洞断面的设计和岩爆问题进行了讨论。根据岩爆发生的准则指出,若隧洞走向与最大水平主应力平行,且选择适当断面,将减小岩爆发生的可能性。      

引汉济渭工程超长深埋隧洞岩爆特征及防治技术研究

引汉济渭工程是陕西省重点引水工程,中间穿越秦岭山脉,隧洞具有复杂的地质构造、超长深埋的工程地质条件。本文以引汉济渭工程秦岭隧洞为依托,收集隧洞现场地质资料、工程资料、试验数据并调研相关文献的基础上,对秦岭隧洞岩爆的发生规律做了系统的统计,对区域内岩爆的特征进行了细致的分析,采用工程类比法、理论分析以及FLAC3D数值模拟的方法对K20+500与K27+740两处,分别对应石英片岩和花岗岩岩性,钻爆法和TBM法两种施工方法,1170m和750m埋深条件,马蹄形断面与圆形断面两种开挖断面条件,进行了分析,得出了在相同岩性条件下：随着埋深增加,岩爆发生的概率和范围将增加;两种工法的应力集中区主要集中在隧洞拱顶和拱底,岩体中的次生微裂隙大致沿隧洞切线方向产生,在切向应力超过微裂隙扩容的应力阀值处。论文提出了针对性的岩爆防治措施和钻爆法施工和TBM法施工参数选取的原则。     

石林隧道底鼓灾害的特征与机理研究

基于石林隧道现场地质调查及底鼓灾害的特征分析,得到了围岩特性、地层压力、地下水、支护形式和围岩流变等诱发该隧道底鼓灾害的因素; 通过深入分析各种因素的致灾过程,表明石林隧道底鼓灾害是一种集遇水膨胀性和挤压流动性为一体,且极具时效变形特性的综合型底鼓。考虑底板下近断层的影响,将石林隧道底板岩层视为板壳结构,通过理论分析得到基于非关联诱导因子群作用下隧道底鼓量的估算公式,表明隧道底板岩层弯曲失稳引起的底鼓量对总底鼓量起关键控制作用。研究结果可进一步深化对隧道底鼓灾害的认识,为灾害防治措施的制定提供可靠依据。     

三峡工程岩体破坏分析中面连通率研究

介绍了面连通率在岩体破坏研究中的表述方法。连通率的大小可反映破坏概率的大小。选择可能滑动面进行连通率计算方法有：多个结构面组成的折面;单个结构面的扩展面。两种面连通率均反映了在空间平面上结构面的发育程度,揭露更多隐藏的破坏性信息,有利于定量、定位分析岩体稳定性。     

杨房沟水电站导流洞施工期安全监测及围岩稳定分析

杨房沟水电站右岸布置两条导流洞,导流洞施工期洞身共设置13个永久监测断面,通过已安装的多点位移计、锚杆应力计、锚索测力计获取的大量施工期监测数据及成果分析表明：导流洞洞身变形主要发生在左边墙,下层开挖施工对洞室稳定影响较大,且爆破对边墙的影响要比顶拱大。目前变质粉砂岩洞段以及转弯段左右边墙部位围岩存在应力调整,但围岩整体已趋于稳定。安全监测较好地指导了现场施工组织,为工程的顺利施工保驾护航,同时也为后续类似工程的施工提供了值得借鉴的宝贵经验。     

黄河口裸置管线在位稳定性数值模拟研究

基于Biot固结理论,并结合接触算法,考虑了海水流经管线时的尾流效应,建立了波浪荷载作用下裸置管线与周围土体相互作用的有限元模型,使计算结果更加符合实际情况。将此模型应用于黄河口埕岛油田裸置管线在位稳定性计算,分析了尾流效应对裸置管线稳定性的影响,在此基础上提出了适用于黄河口不同地质分区的裸置管线稳定性校核曲线。     

黄河三角洲粉质土的动模量和阻尼比试验研究

结合室内共振柱和动三轴实验,对黄河三角洲饱和原状粉质土体(粉土、粉砂、粉质粘土)动模量和阻尼比的影响因素和发展规律进行了详细的研究。研究表明,在粉粒和粘粒含量对动模量的共同影响中,粉粒含量起着举足起重的作用;侧限压力对归一化剪模比和阻尼比的影响均较显著,相比粘粒含量的影响不大。通过与Seed建议的砂土及饱和粘土的G/Gmax~曲线和~曲线进行对比,结果显示研究区的粉质土相比一般的砂土和饱和粘土而言,其动力变形特性更接近于砂土,但是与砂土也存在着非常明显的差异;其发展规律与其他地区沉积粉质土也较为不同,具有明显的区域性。采用修正了的Hard in-D rnevich模型和对数模型分别对G/Gmax~曲线和~曲线进行拟合,给出了三类粉质土的归一化动力变形G/Gmax~/r关系曲线,对模型中有关参数的影响因素做了初步的探讨。     

清江隔河岩坝基工程岩体质量评价研究

采用《工程岩体分级标准》定性和定量相结合的方法,根据岩石坚硬程度和岩石完整程度决定岩体的基本质量,然后考虑地下水状态、初始应力状态、工程轴线方位与主要软弱结构面产状的组合关系等修正因素,确定坝基工程岩体的级别。针对隔河岩工程考虑岩溶、层间剪切带、应力水平、岩体所处工程部位等因素,给出隔河岩工程坝基工程岩体分级。     

乌江彭水水利枢纽坝区软弱夹层研究

在随机取样的基础上,进行化学成份分类不仅基本反映了软弱夹层的矿物成份,而且反映了其宏观构造和微观结构特征;各类软弱夹层的物理力学性质具有其独特的规律性。软弱夹层的类型受沉积岩相的严格控制,在岩相研究的基础上可以进行工程地质类比。利用概率理论,基于地层具有马尔柯夫链的性质,可以进行软弱夹层空间分布预测。借助原位单点剪切试验可以有效地确定软弱夹层的内摩擦角。