急陡沟道泥石流起动特征模型试验研究——以汶川县福堂沟为例

急陡沟道泥石流是汶川震区发现的一类特殊泥石流,调查发现其具有物源量大、侵蚀强烈,冲出规模大等特点,是震区地质灾害治理的难点。本文以汶川县典型急陡沟道泥石流福堂沟为原型,分析了其发育条件和特征,并通过模型试验等手段,还原并分析了急陡沟道泥石流起动及形成的过程,以及相应的土体内部参数变化特征。试验显示在20°、25°、30°的坡度和480mL/s、410mL/s、360mL/s的径流量的试验条件下,泥石流分别以不同的方式起动(沟床侵蚀型、滑坡流态化起动型、消防管起动型),同时结合实验过程中土体内部孔隙水压力及体积含水率变化特征的研究,详细还原了相应的泥石流起动全过程。试验数据的分析结果显示,在不同的起动方式下,土体内部的数据变化表现出不同的特征:其中,不同试验条件下的泥石流起动孔隙水压力呈现出规律性差异,即水槽坡度、径流量越大,泥石流所需的起动力越小;此外,坡度越大,土体所需的饱水时间越长,而在相同坡度下,流速越大,预饱水时间越短;研究还发现,泥石流的爆发时间与沟床坡度呈反比,并且径流量越大,泥石流持续时间也越长。基于实验结果,通过相似理论计算得到的泥石流起动流速,与实际情况一致,表明本的...     

急倾斜软硬互层巷道变形破坏机制及支护技术研究

针对急倾斜软硬互层巷道围岩大变形控制难题,采用现场试验、理论分析和数值仿真等多种手段,研究急倾斜巷道围岩变形破坏机制,研究结果表明：急倾斜软硬互层巷道的变形与破坏具有非对称性,偏压作用明显,呈现顶板下滑,底板臌起的相互错动变形特征,底臌严重且易片帮冒顶。巷道断面与岩层倾斜方向的钝角部位受侧向约束小,因而剪切滑移变形较大,是产生非对称变形破坏的关键部位;下帮围岩变形破坏较上帮更为严重。基于急倾斜巷道的变形破坏特点,提出在锚- 网-索耦合支护的基础上利用锚索、底角锚杆等对产生差异变形破坏的关键部位进行加强支护的方法,巷道大变形得到了有效控制。     

岩土体变形破坏机制及井筒破裂模式

以淮北临涣矿区为例,在详细调查分析了破裂井筒的矿井水文地质与工程地质条件及其它背景资料的基础上,根据矿区底含土体及煤系基岩风化带变形破坏的影响因素及形成过程,本文首次论论了岩土体变形破坏的四个发展阶段和井筒破裂的四种模式及其间的关系,并揭示了井筒破裂的,从而为防治井筒破裂和评价井筒稳定性提供了依据。     

铁峰山背斜构造控滑机制及斜坡破坏模式

地质构造对于区域地质灾害的形成和分布具有控制性作用,从地质构造出发探究地质灾害空间规律是开展灾害易发性评价的关键。以万州铁峰山背斜为例,在地质构造和滑坡灾害实测的基础上,将背斜构造分为核部(Ⅰ区)、北西翼(Ⅱ区)、南东翼陡立岩层(Ⅲ区)、岩层倾斜过渡段(Ⅳ区)和万州向斜(Ⅴ区)5个区,分析了各区内背斜构造控制下的岩体结构及其控滑机制和斜坡破坏模式。结果表明：(1)Ⅱ区岩层由临近Ⅰ区的陡倾角快速变化为临近河谷区的中缓倾角顺向坡,主要控滑结构为顺层发育的泥质、炭质软弱层,顺层岩质滑坡发育普遍;(2)Ⅰ区次级褶皱和断层发育,层面、断层和节理面的组合控制着平面或楔形体滑动,滑动方向常指向褶皱枢纽方向;(3)Ⅲ区主要结构面构成岩块与母岩的分割面,存在顺坡向次要结构面或地形起伏时,发生滑移或坠落式落石,并发展上部岩块的连锁滑坠;(4)Ⅳ区天然顺向斜坡坡度小于或等于岩层倾角,当公路开挖时极易引发顺层面或软弱夹层的顺层岩质滑坡;(5)Ⅴ区为近水平产出的砂泥岩互层,泥岩软化和风化、砂岩裂隙或拉槽充水是控制近水平地层岩质滑坡和落石倾倒、坠落的主要原因。滑坡受铁峰山背斜宏观构造和局部构造的双重控制,前者影响...     

土钉支护结构破坏模式和加固机制分析

对不同土质中土性参数和支护参数共同影响下基坑土钉支护结构的内力和位移进行了系统的数值试验研究。结果表明,从砂土到粉土,再到软黏土介质变化时,基坑位移大小剧增,位移形态也发展成下部凸出的流鼓状,而且中下部土钉不能满足承载力要求。土性参数中,内摩擦角和凝聚力是导致位移形态发生改变的主要因素,侧压力系数主要引起位移大小的变化。支护参数中,土钉密度突出控制钉间土体位移;土钉长度在砂土中控制上部位移显著,软黏土中抑制下部位移更明显;土钉刚度的影响体现为钉土刚度比的影响,主要由插筋刚度控制,而随土类变化并不明显;并得出了各支护参数的临界值。     

膨胀土边坡非饱和渗流及渐进性破坏耦合分析

膨胀土边坡受降雨影响产生膨胀变形,是典型的非饱和土多场耦合问题。为探究降雨入渗对其渐进性破坏的失稳过程,基于饱和-非饱和渗流理论、膨胀土弹塑性本构关系和应变软化理论,利用应变软化模型、FLAC3D二次开发平台和内置FISH语言,提出了一种综合考虑非饱和渗流、膨胀变形和应变软化的多场耦合数值分析法。结合工程实例,通过该方法探讨了降雨入渗条件下膨胀土边坡非饱和渗流、位移响应及渐进性破坏的变化规律。结果表明：膨胀变形和应变软化受控于非饱和渗流的时空分布,对边坡位移响应过程影响显著,也易导致饱和-非饱和分界带形成剪应力集中区。膨胀土边坡渐进性破坏由局部破坏转变为整体性失稳,其塑性破坏区首先随悬挂型暂态饱和区的变化向坡内扩展,雨后逐渐形成第二条由坡脚向坡顶扩展的滑动带,呈现出多重滑动性和后退牵引式的破坏特征。     

陆源碎屑岩物源分析手段及研究进展

物源分析作为沉积盆地分析的重要内容,在研究盆山耦合、构造演化等环节中发挥着不可替代的作用。本文结合诸多学者的研究成果简要介绍了陆源碎屑岩物源分析的一些技术手段及研究进展情况,并就其未来发展提出了一些看法。     

物源分析方法及研究进展

物源分析是盆地和造山带研究的一项重要内容，它对分析沉积盆地与造山带的相对位置、演化过程及相互作用等方面意义重大。物源分析方法众多，中主要讨论了重矿物法、碎屑岩类法、裂变径迹法、沉积方法、地球化学和同位素法等的方法、原理及其应用条件和局限性，并指出地球化学方法和同位素方法具有广阔的应用前景。同时，也应该考虑构造抬升、剥蚀作用和化学风化等构造和沉积作用对物源区判定的影响。物源分析时应注意将多种方法相结合，扬长补短，才能得出合理的结论。     

沉积物物源分析研究进展

沉积物物源分析是盆地分析的重要内容,是再现沉积盆地演化、恢复古环境的重要依据.简要回顾了物源分析的发展史,重点介绍了重矿物、沉积物地球化学和同位素测年技术在物源分析中的应用和发展,指出了物源分析中尚需解决的地质问题.在强调多种方法综合使用的同时,也应考虑构造背景和化学风化作用.     

三峡水库区奉节县典型岩质斜坡变形破坏模式及成因机制分析

从奉节地区所处的区域地质构造背景出发，充分分析研究该地区斜坡的物质成分组成、结构特征、岩层组合特点，同时考虑长江河谷的发育变迁对该地区地形地貌变化的影响，将研究区斜坡结构划分为以下6种类型：顺倾坚硬岩层斜坡、顺倾软弱岩层斜坡、顺倾软硬岩互层斜坡，反倾坚硬岩层斜坡、反倾软弱岩层斜坡、反倾软硬岩互层斜坡。论文从斜坡变形破坏形态入手，归纳、总结了以上6种类型斜坡的变形破坏模式和特点：总体上看，坚硬岩层组成的斜坡以断裂、崩塌变形破坏为主，而软弱岩层组成的斜坡以弯曲、滑动、塑性流动变形破坏为主。由于岩性本身存在强度差异，而且由于不同的岩层组合，及其与不同坡向的组合，造成各类斜坡的变形破坏又独具特点。通过分析研究，认为重力作用、降雨及地下水作用、河流冲刷作用是造成研究区斜坡发生变形破坏的主要原因。对于所划分的不同结构类型的斜坡，以上3种动力地质作用的效果也不尽相同，最终在各种作用相互影响下，形成了奉节地区复杂多样的斜坡变形破坏模式。     

水土耦合作用下基坑支护结构的应力应变分析

随着中国城市化的快速发展,城市土地资源越来越稀缺,地下空间的开发和利用越来越重要。在深基坑工程中,基坑支护分析一直以来都是土木工程与岩土工程界的研究重点与难点。以某商业综合体深基坑的实际监测数据为研究基础,充分考虑地下水对基坑支护结构的影响,分析了不同水位对基坑支护结构处轴力与水平位移的影响,并运用高斯函数进行拟合,决定系数均大于0.85,拟合效果较好。通过分析可知随着水位的增加,锚桩接头处水平位移也在持续增加;水位深度与锚桩轴力之间的高斯函数关系成正相关性;不同水平位移与轴力之间的高斯函数关系也成正相关。这些高斯函数可为实际工程基坑支护结构的受力分析提供一定的参考价值。     

不同应力路径下水土耦合超固结黏土分叉分析

基于超固结黏土三维弹塑性本构模型,导出水-土耦合部分排水条件下饱和黏土应变局部化的萌生条件,求出在不同应力路径下,单相和水-土耦合条件下超固结土分叉的三维解析解和数值解。理论分析表明,应力罗德角 为-30°、15°和30°时,无论是单相条件,还是水土耦合两相介质条件,该模型均无分叉现象产生;应力罗德角为0°时,单相条件下该模型有分叉现象产生,水土耦合不排水条件下该模型无分叉现象出现,水-土耦合部分排水条件下分叉与否则与参数选取有关;应力罗德角为-15°时,无论是单相条件,还是水-土耦合条件,该模型均有分叉现象产生。利用嵌入了上述本构模型的有限元软件ABAQUS,对单相和水-土耦合条件下的多单元立方体应变局部化分叉现象进行数值分析。分析表明,在应力罗德角为 30°时,单相条件和水土耦合条件下都无分叉现象产生;应力罗德角为15°时,单相条件下有分叉现象产生,水-土耦合不排水条件下无分叉现象出现,水-土耦合部分排水条件下何时分叉则与渗透系数大小有关;应力罗德角为-15°和0°时,单相条件和水土耦合条件下该模型均有分叉现象产生。同一应力路径下数值解相对于理论解更易出现分叉。     

北部湾盆地福山凹陷晚始新世物源示踪与源汇系统耦合

北部湾盆地福山凹陷古近纪“盆小源多”、沉积体系复杂多变,源汇配置关系及源汇耦合模式研究有待深化。通过地震前积反射、锆石U-Pb定年、重矿物组分和砂岩百分含量多方法开展福山凹陷流沙港组一段上亚段沉积物源示踪,厘定源汇配置关系,进而建立福山凹陷晚始新世不同源汇耦合模式,以指导有利储层预测。结果表明,南部斜坡带、西部陡坡带和东部陡坡带可见明显前积反射;永安、花场地区锆石均表现为与海南隆起物源类似的双峰年龄特征;福山凹陷重矿物组合可以分为4类,即：西部朝阳地区,东部金凤地区,南部西侧美台、永安地区,南部东侧花场、白莲地区;南部美台、花场、白莲沿线可见砂岩百分含量高值,向北可延伸至永安地区,西部朝阳地区、东部金凤地区可见砂岩百分含量中值。综合分析认为,福山凹陷晚始新世发育南部海南隆起、西部临高凸起和东部云龙凸起3大物源,其中海南隆起物源又可分为东、西两支。进一步将晚始新世福山凹陷划分为海南隆起—南部斜坡带、临高凸起—朝阳陡坡带和云龙凸起—金凤陡坡带3个次级源汇系统。从源汇控储的角度来看,南部海南隆起—南部斜坡带源汇系统中的水下分流河道为优质储层发育有利区带。     

朱家店滑坡变形破坏特征及形成机制分析

采用工程地质调查、钻探、地表变形监测和岩土试验等手段,对朱家店滑坡进行系统研究.发现此滑坡是一古滑坡复活形成的中型黄土滑坡,其诱发因素包括,堆放废弃矿渣和煤矸石,井口开挖形成临空面,及降雨汇集下渗.位移监测查明的滑动方向受控因素, 一是西侧坡脚开挖形成的临空面,二是基岩面产状.     

五峰山斜坡变形破坏机制及稳定性分析

针对五峰山斜坡变形破坏的基本特征,运用板裂结构理论和宏观地质法,分析了斜坡变形的影响因素、破坏机制和稳定状况。认为五峰山斜坡变形是各种作用长期积累的结果,不论有无其它触发因素,在自然状态下斜坡均会发生变形,变形模式为由下坡至上坡发展的溃屈破坏。位于陡坡上的碎块物质,当临界雨强达到7 6mm 10min时,将发生坡面泥石流。该研究对长江沿岸类似条件下斜坡的稳定性评价和治理具有参考价值。     

滇东南锰矿物源区分析及锰质来源

应用薄片物源分析技术和石英阴极发光技术,对采自越北古陆北缘斗南和汤得地区含锰岩系法郎组砂砾岩样品进行分析,追踪陆源碎屑源区,判别锰质来源的岩性和层位：越北古陆北缘法郎组地层中的锰质主要来源于越北古陆泥盆系含锰硅质层。阴极发光特征反映最初物源区的母岩特征。     

鄂尔多斯盆地延长组物源与成岩耦合关系研究

随着油气勘探的逐渐深入,致密低渗油气藏所占比例越来越高,将是今后油气勘探的一个重要领域。颗粒成分不同导致的成岩差别对致密低渗储层的储集物性具有明显的控制作用。本文以鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长8-长6段致密砂岩为例,研究砂岩骨架颗粒、孔隙类型与成岩作用之间的关系。在此基础上,分析由不同类型母岩形成的砂岩成岩作用差别。结果表明,鄂尔多斯盆地长8-长6段物源对砂岩成岩作用具有非常明显的控制作用:(1)石英、长石等刚性颗粒的含量直接影响着压实作用的强度;(2)火山岩屑可以导致绿泥石环边和浊沸石胶结物的形成,火山岩屑和浊沸石胶结物的溶蚀较强,易形成次生孔隙;(3)黑云母可以导致强压实形成致密层,但黑云母水解可以提供大量的铁和镁,利于绿泥石环边的形成;(4)碳酸盐岩岩屑的溶解可以为碳酸盐胶结物的形成提供额外的物质来源。所以,物源研究可以有效地预测深层致密碎屑储层的成岩作用及成岩强度,进而对高效储层的发育作出预测。     

大柳树坝址岩体破坏机制分析

大柳树坝址区存在大面积、大范围的岩体松动破坏现象。为进一步研究其松动破坏的成因机制,在详细调查区域地质背景条件及区域地震动力作用基础之上,提出了地震动力作用与岩体松动现象的内在联系,并通过动力模拟试验和动力数值分析,进一步证明岩体松动破坏现象与历史上该地区发生的强烈地震具有密切关系。因此,在目前的工程地质条件下,一旦发生较大强度的地震活动,坝址区所遭受的破坏程度会更大,对拟建的水利工程设施将产生严重威胁。     

深部厚顶煤巷道围岩变形破坏机制模型试验研究

为研究深部厚顶煤巷道围岩变形破坏特性及其机制,以赵楼煤矿千米深井厚顶煤巷道为工程背景,开展了大比尺地质力学模型试验,对让压型锚索箱梁支护系统作用下的巷道围岩位移、应力演化规律进行的研究表明：巷道顶底板围岩竖向应力释放较两帮剧烈,水平应力释放反之,巷道顶板中部围岩是顶板竖向应力释放的主要部位。通过与现场试验结果对比验证,总结出深部厚顶煤巷道围岩变形破坏的3个主要特征：顶板变形破坏较两帮和底板严重、顶板围岩变形破坏主要发生在煤岩交界面以下的煤体中、巷中是顶板变形破坏的关键部位,并进一步分析了相应机制：顶板煤岩松软破碎、自承能力差、顶板及其巷中竖向应力释放相对更为剧烈、矩形巷道顶板受力状态差等因素,导致顶煤所受径向应力低,碎胀变形剧烈,且弯曲变形、离层严重,顶板受力结构恶化,最终导致顶板控制困难。     

潮揭泥石流物源分析

以广东潮州—揭阳地区为例,在分析泥石流形成条件的基础上,针对其来源提出了隐形松散堆积物的概念,并分析了物源的形成过程和机理,重点探讨了台风暴雨与植被以及人类活动对泥石流的影响,认为它们是潮揭泥石流物源形成的重要原因,从而改变了长期以来认为该地区泥石流松散固体物质缺乏的认识,为该类地区泥石流研究提供了一个突破口。