基于Mindlin解的压力型锚杆锚固段的受力分析

假设锚杆为与周围介质相同的材料,视锚杆作用的岩土体为弹性半空间位移体;基于Mindlin位移解,求出集中力作用下周围岩土体沿锚固体的轴向位移;根据压力型锚杆锚固段的受力状态,计算锚固体在轴向荷载作用下压缩变形,利用锚固体与周围岩土体变形协调假定,推导出锚固段轴向应力和剪应力分布的理论解。经过与已有现场试验实测数据对比分析,验证了理论解的可行性,并在此基础上讨论了相关岩土参数对锚固段轴向应力和剪应力的影响。锚杆现场试验和理论分析结果表明:压力型锚杆的锚固段所受轴向应力和剪应力与锚固力成正比;压力型锚杆的锚固段所受剪应力的分布形式受周围岩土体弹模、泊松比以及锚固体与周围岩土体界面的内摩擦角等因素的影响。其中周围岩土体的弹模影响最大。     

大地构造理论和中国4次煤田预测与潜力评价

在原煤炭工业部组织的4次全国煤炭资源预测和评价中,其中3次分别运用了槽-台学说、地质力学理论和板块构造理论。简要评述了前3次煤田预测成果。在此基础上,通过分析第4次煤田预测以来的板块构造理论和煤田地质研究进展,以及对2006年6月开始的煤炭资源潜力评价,建议在总结阶段,应在不同板块构造体制下,根据含煤原型盆地恢复、大地构造单元性质与盆地构造演化,对煤炭聚积、煤化作用的控制和影响进行研究,并提出了建立板块构造理论指导下的中国煤炭资源潜力评价的工作思路与技术路线。     

砂卵石地层土压盾构掘进掌子面稳定性室内试验与三维离散元仿真研究

采用?800 mm模型土压盾构开展室内掘进试验,以探究砂卵石中土压盾构隧道掌子面失稳诱发地层变形特征。同时,补充开展三维离散元仿真以挖掘室内试验难以获取的掌子面失稳信息,并研究隧道埋深对掌子面稳定性的影响规律。研究结果表明：砂卵石地层中盾构隧道掌子面失稳发展到地表后,沉降曲面呈上大下小逐步收缩的沙漏状,影响范围小于砂土地层。考虑盾构动态掘进过程后,卵石颗粒接触关系变化十分剧烈,掌子面稳定性被削弱,极限支护压力随之增大。掌子面极限支护压力随隧道埋深基本呈线性增加,极限支护压力与初始支护压力之比则随埋深增大而减小。掌子面失稳机制可根据隧道埋深划分为3种模式。与既有研究相比,考虑了盾构动态掘进过程与实际工程更加接近,可为确保砂卵石地层土压盾构隧道施工掌子面稳定提供参考。     

岩石空心圆柱扭剪仪试验能力

针对自行研制的岩石空心圆柱扭剪仪可独立控制4个加载参数（轴力、扭力、内围压和外围压）的功能,通过数学和力学分析,系统地整理出几种易于实现且符合实际工程的应力路径及加载方式：在轴力与内围压满足一定关系的前提下,可以获取岩石的抗拉强度,提供一种新型测量岩石抗拉强度的方法;通过控制内外围压及轴力,可以进行常规三轴试验与真三轴试验,克服了现阶段岩石真三轴试验中试验装置复杂、试样加载面摩擦大的缺点;在轴力与内、外围压分别满足一定关系时,可以分别实现平均应力p不变与中主应力系数b不变的应力路径,用于研究应力主轴旋转对岩石力学性质的影响。上述应力路径的实现对岩石力学性质的研究以及现阶段岩石室内试验的发展具有重要意义。     

基于GSI值量化和修正方法的岩体力学参数确定

为了准确确定岩体力学参数,通过综合分析多种地质强度指标(GSI)量化方法,提出了一种改进的GSI值量化和修正方法。首先,利用测线法估算结构面平均间距(d)和岩体块度指数(RBI)的改进型岩体块度率(RBR),根据岩体三维结构面网络,获得岩体体积节理数(Jv)和岩体结构等级(SR),然后采用上述参数和结构表面条件(SCR)及结构表面特性参数(Jc)进行了GSI值的定量化处理。为了克服GSI体系的缺点,考虑结构面产状和地下水对岩体力学性质的影响,提出了GSI值的修正方法和公式。以某铅锌矿体的矿岩体为例,根据改进的GSI值量化和修正方法及Hoek-Brown强度准则来确定矿岩体力学参数,通过与原位变形试验的对比分析,验证了该方法的精确性和可行性。该方法为从室内岩石力学试验合理地获取节理岩体力学参数提供了理论及实现的依据。     

考虑砂土抗剪强度空间变异性的盾构开挖面稳定性分析

采用传统研究方法对盾构开挖面稳定性的分析多基于土体是均质、各向同性材料的假设,显然与其本身的非均质性相违背。为此,开展了考虑土体抗剪强度参数的空间变异性对盾构开挖面稳定性的影响研究。在随机场理论的基础上,采用协方差矩阵分解法建立了描述砂土内摩擦角空间变异性的三维随机场模型,借助于数值分析软件平台研究了内摩擦角的变异系数、自相关距离对开挖面失稳模式、极限支护应力的影响规律,并采用概率分析法探讨了极限支护应力特征值的选取。结果表明：砂土内摩擦角的空间变异性对开挖面稳定性有重要的影响;随内摩擦角的变异系数的增大,极限支护应力的概率分布离散性越大;开挖面失稳模式与自相关距离的大小密切相关,当自相关距离与隧道直径比较接近时,开挖面可能出现局部失稳;提出了开挖面极限支护应力特征值的概念,并结合失稳概率给出了其初步确定方法。     

新型城市污泥固化土工程特性及微观机理

通过污泥固化技术可以将城市污泥转化为一种新型城市污泥固化土。为了研究污泥固化土工程特性,对新型城市污泥固化土进行无侧限强度试验、收缩特性试验、浸出毒性试验以及X射线衍射试验与微观结构测试。试验结果表明,城市污泥固化土无侧限抗压强度随期龄增加而增长,28 d后基本稳定;新型城市污泥固化土的线缩率随龄期的增大而增大,且28 d后趋于稳定值;与消化后城市污泥相比,城市污泥固化土中的浸出毒性明显减少,重金属浸出量均符合国家规范要求。消化城市污泥衍射峰中氢氧化钙峰值很高,但随着养护期龄的增长,城市污泥固化土中氢氧化钙的衍射峰值减小,碳酸钙的衍射峰值增大,说明固化土各成分反应越充分,强度越高。微结构测试研究表明,污泥固化土SEM图像中有大量的纤维状物质联结着土颗粒和颗粒团块,形成土骨架纤维的交互空间结构,提高了土体强度。     

粗粒碎屑岩砾石定向性定量表征方法及应用

砾石定向性可用于辅助判断粗粒沉积物沉积环境的介质动力性质与强度。在岩芯图像分析与测量的基础上,运用砾石长轴视倾角玫瑰花图中任意相邻三个小扇形的半径之和的最大值（参数a）和小扇形半径大小偏离程度（参数σ）对玛湖地区百口泉组砂砾岩中砾石定向性进行等级划分和定量表征。通过该方法的应用,建立了该区不同级别砾石定向性的定量划分方案:有明显定向性（a大于35%且σ大于4）、有一定定向性（a大于35%且σ小于4）、有模糊定向性（a小于35%且σ大于4）、定向性杂乱（a小于35%且σ小于4）。并对研究区典型季节性辫状河道和暂时性辫状河道的定向性进行了实测,结果表明季节性辫状河道中σ为4.8~8.13,a为40%~62%,而暂时性辫状河道中σ小于4,a小于35%。该方法能够有效表征砾石定向性,并为沉积环境判断提供依据。     

开鲁盆地陆家堡凹陷绍根地区早白垩世裂陷期后沉积构造演化与铀矿化特征

作为中国北方主要产煤铀盆地之一,松辽盆地西南缘开鲁盆地一直是铀矿找矿工作的重点区域。基于开鲁盆地陆西凹陷绍根地区煤田勘探过程中发现的大量伽马异常信息,对该区展开煤田资料的铀矿二次开发,并钻探发现了铀矿化显示。在此背景下,对绍根地区早白垩世裂陷期晚期至今沉积地层展开地层精细对比划分、沉积环境和构造演化分析、铀成矿类型和赋矿规律探讨。综合分析认为:1）绍根地区自早白垩世阜新期以来发育阜新组、姚家组、嫩江组、四方台组和泰康组,泉头-青山口组、明水组缺失。2）绍根地区阜新期为断陷期末期深湖-湖沼相沉积,发育多层煤;之后受燕山运动影响,阜新期末发生构造反转,泉头-姚家期早期处于构造隆升的欠补偿时期,阜新组顶部遭受剥蚀,泉头-姚家早期未接受沉积;姚家晚期-嫩江期为热沉降坳陷阶段,发育冲积扇相和滨浅湖-半深湖相沉积;四方台期为挤压反转期,地层快速隆升,发育冲洪积扇沉积。3）嫩江组和四方台组为绍根地区主要赋矿层,其中嫩江组发育泥岩型铀矿体,四方台组发育砂岩型铀矿体。4）泥岩型铀矿体顺层呈中心向下凹的薄板状发育,为典型的同生沉积成岩成矿;砂岩型铀矿体呈板状,主要赋存于四方台组底部红褐色与灰绿色交界部位的灰绿色砂砾岩中,其成矿类型可能为潜水氧化型。上述成果认识与钱家店等邻区有较大差异,对绍根地区下一步的铀矿找矿工作具有较好的指导意义。     

应用陆坡形态-迁移轨迹组合法寻找大型富砂深水扇

在海外选区研究阶段,盆地勘探程度极低,资料贫乏,导致常规深水沉积分析工作很难开展。而陆坡形态与陆坡迁移轨迹富含丰富的地质信息,可借助二者的组合对深水沉积进行宏观分析。以二维地震资料为基础,应用陆坡形态-迁移轨迹组合法寻找大型富砂深水扇的有利发育区。A盆地发育上升型、平直型、下降型三种陆坡迁移轨迹类型,其中平直-下降型迁移轨迹对应的陆坡进积距离更大,更有利于发育大型深水扇沉积;同时A盆地发育上凸型、下凹型、直线型和坡坪型四种陆坡类型,上凸型与下凹型陆坡的坡度更缓,宽度更大,更有利于重力流的砂泥分异,从而形成富砂深水扇沉积。将同一时期的大型、富砂深水扇的有利分布区相叠合,重叠区域即为该时期大型富砂深水扇的有利发育区,主要位于盆地东部拐角带与盆地西部。同时应用组合法还可建立盆地漂移期的沉积演化模式,分析漂移期沉积演化历史。