松动岩体边坡稳定性研究

黄河大柳树坝址两岸山体中广泛分布着断层、软弱岩层和松动架空的岩体,且该区地震强度高。本文采用数值模拟的方法,对松动岩体高边坡在天然条件下和地震动作用下的稳定性进行了分析研究。结果表明:在天然条件下,坡体基本稳定,但表层坡体存在岩体卸荷松动现象,沿断层有集中剪切现象;地震动作用下,因岩体强度软硬相间而进一步发生松动,导致边坡失稳。      

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)非弹性应变恢复法(ASR法)三维地应力测试与"5.12"汶川地震的形成机制

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)的ASR三维地应力测试结果表明,龙门山前陆逆冲带与其下伏的龙门山前陆盆地和上覆的松潘-甘孜地块的构造及地应力状态存在有重大差异。从整体上看,在汶川地震中,龙门山前陆逆冲带表现为在强烈的区域性挤压背景下,深部物质沿壳内拆离层自SW向NE方向的"层状"流动,在地壳上部转化为沿映秀-北川断裂(YBF)的快速垂向挤出,而其西侧的松潘-甘孜地块作自SE往NW方向的重力滑覆,东侧的龙门山前陆盆地则表现为自NE往SW方向的走滑或右行旋转。晚新生代以来,扬子地块相对于青藏高原东缘的龙门山造山带并无明显的或大尺度的陆内俯冲作用发生。龙门山前陆逆冲带深部高温低粘度物质垂直向上的、快速的流动和挤出,直接导致了"5.12"汶川地震的发生,而松潘-甘孜地块E向扩展导致龙门山前陆带的强烈挤压和陆壳增厚及深部应力和地震能量的积聚则是诱导深部位移场发生突变和物质快速垂向挤出的主因,E向扩展是深部地震能量积聚和快速垂向挤出作用的必要条件,而非地震发生的直接原因。ASR地应力测试得出的主压应力方向完全平行于GPS同震速度场的位移方向,似乎表明ASR测试获得的原地应力场或许真实地反映了或最接近于地震过程中的构造应力状态。     

基于地应力和岩体强度的岩爆预判

工程中预判岩爆传统方法以岩石强度为基础,但实际岩爆发生更多取决于岩体结构及岩体强度。本研究以我国西部某铁路隧道工程岩爆为背景,岩体强度使用广义Hoek-Brown准则来计算,根据岩爆发生实际情况提出了基于岩体强度-最大地应力比的岩爆预判改进方法,将实际岩爆发生情况、传统方法预判结果与改进方法预判结果进行了对比。结果表明,使用广义Hoek-Brown准则计算的岩体强度,可以很好考虑岩石类型和强度、施工情况、岩体结构特征;基于岩石强度-最大地应力比的岩爆预判结果与实际情况有较大差别,但基于岩体强度-最大地应力比的岩爆预判结果与岩爆发生实际情况基本一致;使用最大地应力和岩体强度预判岩爆时,轻微、中等、强烈、剧烈岩爆对应的岩体强度-最大地应力比范围分别为>0.15、0.07~0.15、0.02~0.07、<0.02。研究结果对高地应力区隧道工程施工、岩爆防治措施确定都具有重要的参考价值。     

对同震观测应力-应变阶跃的研究

一、引言地震是当地壳内的应力积累超过岩石破裂强度引起大范围的岩体破裂造成的。因此,对地应力(应变)及其变化的观测一直受到人们的特别关注。我国用钻孔地应力-应变观测进行地震预报,是1966年在李四光的倡导下开展起来的,已经有30多年的历史。30多年来,经过众多研究人员的不懈努力,钻孔地应力-应变观测在理论上和技术上不断改进,日臻完善。最近10多年来,钻孔地应力(应变)观测系     

地质力学基础知识讲坐 第七讲 岩石力学性质和模拟实验

一岩石力学性质自然界广泛存在的构造形迹,是地应力作用的结果.然而,室内岩石力学实验和野外地质现象表明,在同样形式的应力场中不同性质的(力学的、化学的、矿物的)岩层、岩体和地块,在构造方面的反映是不一样的;同样大小、同一方式的应力和加之于不同性质的地块上所产生的构造现象和构造特点可以完全不同.例如,一个地区受水平压力时,有些软弱的地层发生褶皱,而另一些坚硬的地层则发生破裂和矿物相变.这样即可得出,力的作用方式和被作用岩体的性质,是两个主要的因素.两者结合起来才产生某种构造现象.所以,在考虑地壳形变时,需要把这两个因素同时并重的加以考虑和分析才能从本质上掌握各种构造形迹的形     

黑河水库坝址区岩体流变模型

黑河水库大坝坝址区由于受多次构造运动影响,岩体破碎,且风化程度差异较大.对于强风化岩层以及含有泥质充填物的破碎岩体,研究其流变属性对于保证大坝建成后的长期安全运营是非常必要的.但是水库坝址区地应力水平较低,在这种低地应力条件下,由于软弱断层带等破碎岩体与完整性好的岩体相比又具有明显的力学性质差异,所表现出的弹性、粘弹性和粘塑性特点也就各有不同,因此在建立坝址区岩体流变模型时,把软弱破碎带岩体和整体性好的岩体作为两种不同性态的物质来分别考虑.最终,经过分析研究建立了在不同地应力水平条件下的黑河水库坝址区岩体流变模型.     

地壳应力值的估算方法

本文提出了不通过地应力测量,确定工程岩体地应力值的断裂判据法和地震波断裂力学反演法。断裂判据法仅需确定野外最新构造体系断裂参数和岩体物理力学参数,便可确定不同新构造活动区的现代地应力值或下限值。地震波断裂力学反演法仅需要收集地震资料,测定岩体物理力学参数,便可确定区域平均剪应力τ_0;结合现代地应力场类型和最大主应力方向,可确定主应为值。     

某水库诱发地震的危险性预测

在某工程的区域稳定性研究和水库区工程地质调查的基础上,综合分析了水库的区域地震地质条件。依据实际存在的诱发地震条件组合,对该水库诱发地震的环境进行了分区评价。重点研究了水库区地质背景、水库诱发地震的关键因素及水库诱发地震的潜在危险性预测等方面。研究表明水库在运行过程中有发生裂隙断块岩体型或裂隙喀斯特岩体型诱发地震的可能性,但诱发地震强度仅为微震或弱震,其基本烈度不会超过历史构造地震对区内的影响。     

一次地震预测实地演练的回眸与展望

地震是由于地壳运动在岩层中引发的地应力与岩层相对抗能之间的矛盾逐步激化和发展的结果。一次强烈地震,会给人类社会造成巨大的人员伤亡和财产损失。近年来,汶川和玉树等大地震的发生,使人们希望解决地震预测、预报的呼声越来越高,但至今还未能解决。党和政府历来对此十分重视,早在1970年成立专门机构——国家地震局,为我国地震预测预报搭起广阔平台。     

西南地区某隧道围岩岩爆预测研究

岩爆预测一直是地下工程领域中的世界性难题。本文以西南某隧道工程为例,从岩爆形成的3个条件:岩石岩爆倾向性、岩体完整性和高地应力环境3个方面着手,应用最大储存弹性应变能指标Es和岩石脆性系数B,对深埋隧道区段内可能发生岩爆的石英砂岩、灰岩岩体进行岩爆倾向性分析预测; 基于地应力测量数据资料,采用地质过程动态模拟的有限元分析方法,反演分析隧道工程区岩体地应力场,对隧道高应力区段作出判断; 根据现场所取样品试验结果综合分析隧道围岩的物理力学性质、岩石单轴抗压强度等。在分析和总结前人岩爆预测预报方法的基础上,以工程地质分析为基础,详细阐明隧道岩爆发生的条件,并以岩体力学和非线性科学理论为指导,采用地质综合分析、应力强度比法对隧道可能发生岩爆的部位及其强度进行综合预测。     

平行层状岩体的自重应力场

将平行层状复合岩体视为等效的模观各向同性体，推导出自重荷载下地应力的理论解，并分析了两个水平主应力受岩层倾角和岩体弹性参数的影响，结果表明，与各向同性岩体相比，水平主应力的变化范围增大了，并且两上水平主应力可能不再相等，而岩层倾角对水平主应力之比影响显著，当倾角从0－90度变化时，两个水平主应力能从相等到相差内倍，这也说明在地应力研究中，考察岩体的各向异性是十分必要的，所导出的自重应力场解答对地下工程问题具有一定的实用价值。     

声发射预报地震的岩体力学分析

岩体受压破坏是由于岩体内裂纹扩展及新的宏观裂纹产生不断积累的结果,大规模岩体受压破坏前会发生局部岩体的先前断裂破坏。裂纹起裂、快速扩展和止裂会产生声发射现象,局部岩体断裂破坏会产生强烈的声发射现象,通过对岩体声发射的监测分析可以预报受压岩体破坏的时间。因此,通过对地壳岩体声发射的监测分析,可以进行地震的短期和临震预报。通过对岩体受压应力分布规律的分析,得出通过监测地壳浅部地应力和地形变预报地震是没有实际意义的结论。     

基于FDAHP理论的深部岩体分级方法

以RMR岩体分级系统为基础,通过分析该系统的局限性,舍去节理间距评价指标,将地应力评价指标引入到分级方法中来考虑岩体的深埋状况,构建了深部岩体分级的层次结构模型,其5个评价指标为完整岩石强度、岩石质量指标（RQD）,岩体节理条件、地下水条件以及地应力状态。采用模糊德尔菲层次分析法（FDAHP）确定了各个评价指标的权重,形成了基于FDAHP理论的煤矿深部岩体分级方法。将该分级方法应用于淮南矿区600~1 000m层位的深部岩体,并与原RMR岩体分级结果进行了对比分析,研究结果表明:淮南矿区600~1 000m层位的岩体大多数为Ⅲ级或Ⅳ级岩体,因考虑了深部岩体的地应力状态,该分级方法的评分值要小于原RMR系统的评分值,最大分差值达到8分。
     

地下采空区对场地稳定的影响(滁州师专教学大楼场地稳定性分析)

地下采空区对建筑场地稳定性的影响,是矿区建筑的一个重要课题。本文通过滁州师专教学大楼场地稳定性分析,认为该场地的地质条件较好,岩层(体)岩石力学强度较高、岩体且呈框架式结构,因此场地产生大区域性滑移的可能性不大。并从岩层塌落破坏后的扩容现象,得松胀系数小于1.05,采空区上岩体的力学平衡计算是稳定的,二次应力和采空区塌落范围也不影响到地表,故认为该场地是稳定的。     

Cambrian-Early Ordovician intrusive bodies in Dunhuang Block: Records of Paleo-Asian Ocean subduction and implications for regional Early Paleozoic tectonic evolutionSCIEI北大核心CSCD

一直以来,敦煌地块缺少1.6-0.46Ga的地质记录,从而严重制约了对该地块在新元古代和早古生代期间地质构造演化的全面认识。通过1:5万区域地质调查,本次工作在敦煌地块东北缘新发现了寒武纪-早奥陶世小宛山岩体、截山子岩体和小宛南岩体等多个中酸性侵入体,测得其LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为517±3Ma、480±3Ma和473±3Ma,由此厘定出敦煌地块目前古生代最古老的侵入岩体及早奥陶世侵入岩体。通过这些岩体的岩石岩相学、岩石地球化学特征、岩石成因及大地构造环境分析,表明它们属于与洋壳俯冲消减作用有关的活动陆缘环境下形成的富钠质I型花岗岩。其中,小宛山花岗闪长质岩体是在低压低温条件下由玄武质地幔楔部分熔融而成,同时受到俯冲流体的强烈交代;截山子岩体和小宛南岩体则是在高压低温富水条件下,由新生镁铁质洋壳发生部分熔融并受到地幔楔强烈混染而形成,虽然它们均属于(类)O型埃达克岩,但其部分熔融的压力及其残留矿物组合不同。上述研究揭示敦煌地块北缘早古生代517Ma就存在俯冲作用,且至少持续了44Myr。结合区域地质资料和以往研究成果,敦煌地块北缘早古生代洋陆转换过程可分为三个阶段:(1)晚震旦世-早寒武世(574-518Ma),敦煌地块北缘被动陆缘演化阶段;(2)寒武纪第二世-早奥陶世(517-471Ma),敦煌地块北缘活动陆缘演化阶段,期间,古亚洲洋南支洋分别向敦煌地块和石板山地块/马鬃山地块发生双向俯冲消减;(3)中奥陶世-早泥盆世(464-412Ma),敦煌地块与石板山地块/马鬃山地块碰撞造山阶段,期间古亚洲洋南支洋闭合。     

滇西象达地区蚌渺岩体地球化学特征及其构造意义

蚌渺花岗岩体出露于保山微地块与腾冲微地块之间的泸水―潞西海槽内;该海槽是古生代地史时期保山微地块西侧的一个半深水沉积盆地,随着中三叠世时期古特提斯主洋盆的关闭及弧-陆碰撞作用,该海槽内的岩层普遍发生褶皱、断裂及不同程度的变质作用;在三台山一带还发育有蛇绿混杂岩。蚌渺岩体的主量元素显示了堇青石过铝花岗岩(CPG)的特点,稀土及微量元素资料表明其属典型的高Sr低Yb花岗岩类,具有类似于埃达克岩的地球化学特征。蚌渺岩体形成于中侏罗世,是三叠纪碰撞造山作用结束之后陆内应力松弛阶段的岩浆活动,属后碰撞花岗岩。可能涉及俯冲板片或造山带山根在榴辉岩相温-压条件下的部分熔融作用,是造山运动加厚的地壳向正常地壳恢复的重要机制;也是滇西地区晚中生代大规模中酸性岩浆活动及相关成矿作用的前奏。     

论岩体稳定之“关键块体”问题

正"关键块体"是指在地下工程岩体稳定、边坡工程岩体稳定和地基工程岩体稳定中起关键抗滑阻挡作用,一旦失稳将引起整个工程岩体结构系统破坏,造成地下工程围岩垮塌、岩质边坡开裂滑移乃至发生滑坡或地(坝)基岩体楔形剪出的层状或块状岩体。简言之,"关键块体"即岩体结构体系中对整体稳定性起到关键作用的地质块体。岩体是在地质历史发展过程中形成的地质体,由各种成因的地质界面(岩层面、节理、裂隙或断层     

广义地应力及其强度理论

根据岩体力学位移理论，将广义地应力理论与岩体介质蠕变柔量理论相结合，建立了广义地应力的强度理论，并讨论了它在岩体工程中的应用。     

岩石/结构面劣化导致巴东组软硬互层岩体强度劣化的作用机制

岩石/结构面劣化导致巴东组软硬互层岩体强度劣化的作用机制是揭示三峡库区库岸消落带巴东组软硬互层岩体强度渐进劣化机理和评价库岸边坡稳定性的关键问题.以三峡库区典型"易滑岩组"巴东组第二段红色系列的砂岩与粉砂质泥岩互层岩组为研究对象,考虑干湿循环条件下岩石/结构面参数劣化,开展了软硬互层岩体单轴压缩数值试验,分析了软岩/硬岩/层面劣化对巴东组软硬互层岩体单轴压缩强度劣化的贡献度及其与岩层倾角的关系.研究结果表明,不同岩层倾角条件下,软岩/硬岩/层面劣化对巴东组软硬互层岩体单轴压缩强度劣化的影响有明显区别,以软岩/硬岩/层面劣化对巴东组软硬互层岩体单轴压缩强度劣化的贡献度为依据,将岩层倾角全范围划分为软岩控制区、软岩-硬岩-层面共同控制区、沿层面滑移失稳破坏区和硬岩控制区,揭示了岩石/结构面劣化导致巴东组软硬互层岩体强度劣化的作用机制及其受岩层倾角的影响,为进一步研究库岸消落带巴东组软硬互层岩体强度渐进劣化机理奠定了基础.      

葛洲坝工程基岩稳定性的试验研究

本文综述了我所71～78年来为葛洲坝水利枢纽第一期工程进行的基岩稳定性研究工作,其中包括,地应力对基坑岩体稳定性的影响,粘土岩软弱夹层,特别是泥化夹层的长期稳定性和长期强度。通过地应力实测,证实了即使在褶皱轻微、地形平缓的红色岩层中仍可能有较大的构造应力存在,它的局部释放会直接影响岩体稳定。并且有力地说明了构造运动作用是粘土岩泥化的主要原因之一。根据对粘土岩的物理化学和力学性质以及物质结构特性的研究,指出了在外力作用下,当其亚微观结构或微观结构受到破坏时,因粘土颗粒大量吸水膨胀而可能产生泥化。根据现场和室内的剪切蠕变和室内的剪切松弛以及扭转蠕变试验结果,指出了粘土质粉砂岩、砂岩、粘土岩软弱夹层均具有显著的流变特性,提出了确定长期强度的方法。