基于改进局部安全度的爆破作用边坡稳定性分析

由于边坡滑动是渐进破坏的过程,研究其局部安全程度有重要意义。建立了改进的局部安全度(ZSI)计算方法,可统一表征局部岩土体弹性、塑性和破坏不同阶段的稳定状态,通过静力边坡的离心加载数值试验分析,验证了ZSI指标有效性。对爆破影响的边坡进行时程动力数值模拟,获得了不同爆破参数下边坡局部安全指标分布模式。结果表明,随着爆破荷载幅值、孔隙水压和荷载作用时间的增加,ZSI的负值区域逐渐增大,滑动面也不断延伸和贯通;振速增大区局部集中在滑动体,破坏区域主要集中在爆源附近和滑动面;爆破作用下孔隙水压对边坡滑动面破坏影响最为明显,而爆破作用时间对边坡爆源附近破坏影响最为明显。文中研究方法和结论对于深入认识爆破作用边坡的渐进破坏机制有积极的意义。     

基于机器学习与可靠度算法的围岩动态分级方法及其工程应用

为了实现公路隧道建设过程中掌子面前方围岩质量的准确、快速评价,在传统岩体分级BQ方法基础上,基于机器学习与可靠度算法提出了一种隧道施工过程中围岩动态分级方法。机器学习工具选取为最小二乘支持向量机(LSSVM),并通过细菌觅食算法(BFOA)对其参数进行优化选取,以此构建分级指标组与围岩级别之间的非线性映射关系,其中分级指标组是由地质超前预报结果、掌子面强度回弹值等易于在施工过程中获取的参数形成。而且对于某些分级指标获取过程中可能存在的随机性问题,引入可靠度理论加以修正,通过机器学习结果构建可靠度计算的功能函数,最终得出具有概率意义的围岩分级结果。将所述方法应用于甄峰岭隧道现场,根据计算结果对部分区段进行了设计变更,通过自动化监测数据证明了变更方案的适用性。结果表明,所述分级方法可有效实现施工过程中围岩动态分级计算,为隧道建设的动态设计过程提供了一种新思路。     

基于应变空间多机构CG模型的地震液化大变形数值分析

砂土液化导致的地基侧向大变形是地震中许多重要的工程设施和建筑物破坏的主要原因之一。简要介绍了可进行液化大变形分析的散粒体材料本构模型--应变空间多机构CG模型,基于FLIP ROSE程序平台,建立了预测和研究倾斜地基砂土液化导致侧向大变形的二维有限元数值分析方法。采用该模型对相同工况的土工动态离心模型试验进行了模拟,通过对比超孔隙水压力、剪切波水平加速度以及地基侧向位移发现,数值预测与试验结果吻合良好,从而验证了该有限元数值分析模型的可靠性。最后利用该数值分析模型预测了倾斜率不同的地基受到相同剪切波作用时,倾斜地基不同深度产生的侧向位移。预测结果显示,随着地基深度的减小,倾斜率对于地震液化导致倾斜地基侧向大变形的影响越来越显著。     

局部冲刷下群桩水平承载试验研究

基于典型冲刷坑形态,通过改变冲刷深度来模拟不同局部冲刷作用,对典型的9桩群桩进行了冲刷前、后水平承载试验,对相同参数的单桩进行了平行对比试验,详细分析了荷载-位移特性、桩身弯矩分布、群桩效率系数以及荷载分担比的变化规律。结果表明,随着冲刷深度增加,单桩和9桩基础水平承载力均呈现减弱趋势,水平群桩效率系数逐渐增大,承台约束作用效应更加明显,桩身弯矩增大,最大弯矩点位置向桩端移动,前排桩荷载分担比增大,中、后排桩荷载分担比减小;前排角桩受冲刷深度和水平荷载影响最大,设计时需采取有效的加强措施。     

基于粒子群支持向量机的三维含水层渗流参数反馈识别

实际岩土体含水层渗流一般是三维、空间各向异性的。针对三维渗流参数识别的数值正算时间过长,易限于局部最优解的问题,提出了一种基于支持向量机和粒子群优化算法的含水层渗流参数反馈识别方法。采用正交试验设计和有限元程序生成学习样本,利用支持向量机高度非线性映射能力,建立水头与渗流参数之间的映射关系,进而以识别误差目标函数为适应值,通过粒子群优化算法反馈搜索得到渗流参数。该方法可直接利用现有大规模渗流有限元程序进行三维含水层渗流参数识别。算例表明,该方法具有良好的效率和精度。     

孔隙水压力对锯齿状结构面剪切蠕变特性的影响

为探究孔隙水压对岩体结构面剪切蠕变特性的影响,自主研制了结构面一体化制作模具和多功能剪切流变仪,开展了孔隙水压力下锯齿状结构面的剪切蠕变试验,分析了孔隙水压对结构面蠕变变形、蠕变速率和长期强度的影响。试验结果表明：不同孔隙水压力下的结构面先后经历了瞬时变形阶段、减速蠕变阶段和稳定蠕变阶段,并且孔隙水压力的增大促进了结构面非线性特征的发展;随着孔隙水压力的增大,结构面瞬时位移、蠕变位移和稳态蠕变速率逐渐增大,而蠕变时长、破坏应力和长期强度均呈现明显降低的趋势。根据试验结果,考虑孔隙水压力对模型参数的影响,将蠕变模型中的瞬时剪切模量、黏性剪切模量以及黏性系数替换为孔隙水压力的函数,构建了能够反映孔隙水压力影响的结构面蠕变模型,并对模型参数进行辨识,将试验曲线和理论模型曲线进行对比,验证了模型的正确性和适用性。研究成果对富水区岩体长期稳定性分析提供一定的理论指导。     

西藏日喀则市查孜地热田地质构造特征与形成机制

查孜地热田位于冈底斯-念青唐古拉断块隆起区之当惹雍错-许如错南北向地堑区,区内岩浆岩分布较为广泛,活动性断裂较为发育,拥有形成地热的良好地质条件。结合区域地质背景和地热田地质及地球物理场的研究成果,分析了查孜地热田地热资源的形成背景、赋存条件和分布规律。研究表明,地热田的热储层为古近纪古-始新统火山岩。大气降水及融雪水的入渗补给为地热水提供了丰富的水源,活动性断裂构成了地热水深循环的通道,广泛分布的岩浆岩体为地热水提供热能来源,本区地下热水的成因类型可划归为岩浆岩-构造断裂型。     

漠河盆地二十二站组砂岩年代学、地球化学及其地质意义

漠河盆地位于蒙古—鄂霍茨克褶皱带中的额尔古纳微板块的北缘,地处西伯利亚板块与华北板块碰撞拼合部位。二十二站组是漠河盆地中生代沉积地层之一,前人对其形成时代和物源进行了探讨,但仍存在很大争议,本文在前人研究的基础上,通过碎屑锆石年代学和岩石地球化学再次厘定其形成时代,并对物源及源区大地构造背景进行探讨。碎屑锆石年代学研究表明,二十二站组碎屑锆石大部分为岩浆结晶锆石,少部分锆石颗粒为增生-混合型锆石,显示出经历了后期构造-热事件改造。此外,少部分锆石颗粒磨圆好,显示出其经历了多次搬运、沉积过程的特征,从而指示早先形成的古老沉积岩为二十二站组提供了物源。获得最年轻的锆石年龄为134±1Ma,结合前人区域地质调查报告中发现了时期的古生物化石,将二十二站组的沉积下限限定为早白垩世早期,同时也说明了研究区存在早白垩世早期火成岩物源。主、微量元素构造环境判别及物源分析揭示二十二站组物源主要为活动大陆边缘及大陆岛弧环境的上地壳长英质、安山质源区,并混有下地壳深部物质(基性岩)。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明,二十二站组碎屑锆石有随着时代变新锆石保存数量增多的趋势,其年龄分布整体上可被划分为四个时期:新太古代(2711±10Ma,N=1),说明额尔古纳地块存在新太古代的基底信息;中元古代-古元古代(2428～1238Ma,N=11),指示兴华渡口岩群为二十二站沉积物提供了部分物源;新元古代(921-561Ma,N=7),是晋宁期古亚洲洋向额尔古纳-兴安地块俯冲形成大陆岩浆弧(活动大陆边缘)构造事件在研究区的记录;中生代-晚古生代(540-134Ma,N=280),是蒙古-鄂霍茨克洋俯冲、闭合过程中形成的花岗质岩浆在研究区的物质记录,且显生宙花岗岩质岩浆为二十二站组提供了最为丰富的物源。     

东南沿海厦门湾- 漳州盆地地热地质特征及干热岩勘查方向

东南沿海位于欧亚板块与菲律宾板块的俯冲带,构造运动活跃,同时,该区也是我国最主要的高放射性花岗岩分布区,发育大面积的中生代酸性花岗岩体,具有良好的干热岩赋存背景。本文以东南沿海福建厦门湾-漳州盆地为例,在区域地热地质背景研究的基础上,从区域大地热流、地温梯度、热储温度、循环深度以及深部地温场分布等方面系统分析了厦门湾-漳州地区干热岩资源的形成条件,科学评价了本区未来干热岩资源勘查的适宜深度。分析认为,区内平均地温梯度约为18.3℃/km,低于大陆地区平均值;花岗岩体的放射性生热率仅略高于世界范围内的花岗岩放射性生热率的平均值;区内相对高的地表热流值很大一部分来自于地幔热传导,放射性元素生热贡献相对较低,要达到180℃的干热岩开发温度,勘查深度要超过6 km;区内未来干热岩资源的开发应充分考虑深部热源条件、地表盖层厚度以及区域断裂对钻探工程的影响,这些认识对于本区未来干热岩资源勘查开发工作有一定的指导意义。     

粤中隐伏岩体区地热赋存特征及热异常成因分析

地热资源的本质是能量的表现形式,资源的赋存过程,本质上是地球内部热量向地表传递的过程。东南沿海地区是我国重要的地热活动区,但东南沿海地温场分布特征如何,以及热传递的介质物性如何响应地温场的分布尚未有结论。本文通过对在从化—永汉地区采集的地热水和地下冷水样品分析,结果表明研究区地下热水普遍具有偏碱性、溶解氧含量低、相对地下冷水偏还原环境的特点,热水水化学类型以Na HCO3和Ca·Na- HCO3为主,热储温度范围为83~146℃。总结了从化—永汉地区的水热成因模式,周边低山区的大气降水渗入地下后沿断裂向深部运移,并不断接受来自地球深部地幔热量和花岗岩中放射性元素衰变产生的热量,与围岩热交换并升温,热水以北西向断裂与北东向主干断裂交汇部位作为升流通道向上运移,出露地表或被钻孔揭露形成温泉或地热井。结合东南沿海莫霍面埋深、酸性岩体分布和岩石圈结构等区域地质地球物理背景条件分析,菲律宾板块的NW向挤压作用对包括研究区在内的东南沿海地区地热系统的形成起到了重要作用。本文研究可为今后东南沿海地区地热资源勘查评价提供基础依据。