基于核磁共振法的页岩纳米孔隙结构特征研究

选取威远海相页岩（1#）、焦石坝海相页岩（2#）、瑶曲凝灰岩（4#）及瑶曲陆相页岩（5#和6#）,采用场发射扫描电镜（FE-SEM）与低场核磁共振（NMR）,研究中国海相页岩和陆相页岩之间的孔隙结构特征的差异化特征。核磁共振冻融法（NMRC）可以精细探测页岩的纳米范围的孔隙结构。该方法可以拓展到结合核磁共振弛豫分析进行微观测量,详细探测不同孔径尺度下页岩的孔隙结构。测试温度梯度变化越小,孔隙分布测量的结果越精细。测试结果表明,从样品5#,2#,6#,1#至样品4#的孔隙率逐个减小。NMRC,LFNMR,压汞法（MIP）,气体吸附法（GA）在它们各自的有效测量范围内,孔径分布表现出良好的一致性。因此,将NMRC,LFNMR与GA和MIP等方法组合,可以更准确地评估储层页岩的孔隙结构。研究结果表明,陆相页岩（5#瑶曲页岩）的纳米孔隙更发育,与海相页岩相比也许具有更高的商业开发价值。     

滑坡风险评价的理论与方法研究

作为防灾减灾的重要措施之一,滑坡风险评价已经成为近年来国际上滑坡研究的热点,并形成了较为完备的滑坡风险管理体系。国内的滑坡风险研究则起步较晚,滑坡风险评价的关键支撑技术体系尚未建立。本文对滑坡风险评价中的关键理论和方法进行梳理,阐述了国际滑坡风险评价的理论框架和技术流程,介绍了国内外滑坡易发性、危险性和风险评价的最新进展,评述了滑坡易发性评价、扩展范围预测、频率分析以及承灾体易损性评价的主要方法,阐明了现阶段滑坡风险评价的重点领域和前沿科学问题,并对滑坡灾害的风险评价提出了三点展望。     

东露天槽仓黄土高边坡开挖支护变形分析

文本针对东露天煤矿槽仓黄土高边坡,利用有限元方法,进行了边坡开挖前后变形规律的数值分析。黄土高边坡开挖后发生较大位移,针对未支护开挖条件下的边坡位移发展分布规律与应力集中区域的模拟结果,对重点支护部位进行动态设计防护。相比物理试验研究,数值试验具有许多优势,对数值模拟结果进行分析,拟在边坡坡面采用锚杆与土钉联合支护方法,在边坡直臂段采用钢内撑与护坡桩联合支护方法。模拟结果表明,该支护方案可以均衡应力分布,有效抑制水平位移的扩大,为边坡重点加固区域的动态设计施工提供了科学依据,达到了工程安全等级的设计要求。     

改性膨胀土路堤填筑含水量优化试验研究

在控制含水量的前提下,对分别掺入不同量石灰、不同量水泥改性膨胀土试件进行强度和膨胀量试验,得到不同含 水量及不同石灰(水泥)掺量对改性膨胀土强度和膨胀性的影响,通过对实验所得数据的分析,找出含水量和掺石灰(水泥)剂 量的最佳融合点,并据此对膨胀土路堤填料的改性施工提出了一些有益的建议。     

考虑页岩纹层与裂缝网络的延长组页岩多尺度三维地质结构模型

现场调查表明,砂质纹层、凝灰质纹层和天然裂缝广泛地存在于陆相页岩储层中。本文对鄂尔多斯盆地页岩储层中的纹层和天然裂缝进行了多尺度研究,并构建了三维地质结构模型。首先,基于二维裂缝现场调查,利用蒙特卡罗模拟方法建立了研究区域的三维裂缝网络模型。然后通过多种观测手段获得由宏观尺度到微观尺度的纹层结构特征。对多尺度纹层厚度的统计分析表明,米级、分米级、厘米级、毫米级和10微米级等不同研究尺度下的纹层平均厚度分别为2.26 m,2.09 dm,1.70 cm,1.48 mm和11.7 μm,呈现出分形特征,分形维数为1.06;不同研究尺度下的单层厚度均服从负指数分布规律,即各研究尺度下厚度越大的纹层,其层数越少,反之越薄的纹层其数量越多。最后,根据上述纹层平均厚度及概率分布函数特征,建立了页岩的多尺度纹层结构模型,并将其叠加在裂缝网络模型上,生成不同尺度下的页岩三维地质结构模型。模型输出的裂缝、纹层参数与研究区域的真实地质参数有着较好的对比验证。这项研究工作可为页岩气储层的水力压裂数值模拟和物理模型试验提供更可靠的地质模型。     

基于带状震源破裂机制的斜坡动力响应

对紧邻发震断裂带的崩滑体进行动力响应分析时,考虑断裂带宏观破裂机制,即带状震源形成的地震动力作用对斜坡的影响更符合实际。依据汶川地震震源破裂机制与其空间位置差异,将该带状震源从发震断裂起破点至终破点依次分段为逆冲震源、逆冲兼少量走滑震源、逆冲兼走滑震源与走滑兼少量逆冲震源,基于此对汶川地震触发的四川安县大光包崩滑体在龙门山发震断裂带即带状震源作用下的动力响应特征进行了离散元数值模拟,揭示了其动力形成机制、触发主控因素和损伤、崩滑及堆积动态特征。研究表明：（1）依据该崩滑体离散元数值模型临界崩滑状态形成时间与此时发震断裂带破裂前锋所处位置关系,可判断其临界破坏是受到逆冲兼少量走滑震源引起的地震动力作用所致,而临界崩滑之前的坡体损伤主要由纯逆冲震源所致,其后的抛射碰撞破碎与堆积则主要受临界破坏时的地震惯性力和自身重力耦合作用所致,但由逆冲兼走滑与走滑兼少量逆冲震源形成的地震力仅对上述两个破坏过程起到了一定影响;（2）该崩滑体在带状震源作用下的动力响应过程为：在损伤至崩滑临界破坏阶段,坡体整体向其临空面发生了较大程度的水平位移后,潜在滑床又向坡体临空面反方向发生了一定程度的水平位移,致使潜在滑体完全破碎并处于与滑床彻底分离的临界状态;在坡体崩滑抛射阶段,坡体滑床发生了相当规模的反方向水平位移,其后滑床又开始做向坡体临空面方面的水平位移并直至其总体位移为0,而在此过程中竖向位移相对较小。对滑体而言,其在损伤、临界崩滑和抛射阶段则主要做向其临空面的水平位移,直至堆积自稳阶段其位移趋于稳定;（3）该坡体的损伤和临界崩滑破坏主要受纯逆冲震源及其少量走滑震源形产生的水平地震力作用所致,而在坡体抛射碰撞破碎与堆积阶段,滑体的动力响应主要是基于地形因素控制上的地震惯性力与自身重力作用所致,而后两种类型震源机制形成的水平和竖向地震力仅起到一定影响。     

黄土结构性定量化研究新进展

黄土具有很强的结构性,是一种不同于其他土体的地质材料,其结构特性的研究越来越受到关注并由定性向定量化转变。黄土结构性研究具有重要的工程价值和理论意义。通过大量与黄土结构性相关的文献检索与分析,本文首先回顾了黄土结构性定量化的研究进程;从结构性影响因素、本构关系和与湿陷性关系等方面总结了近年来黄土结构性定量化研究的成果。最后,针对黄土结构性定量化研究中仍存在的不足,展望并探讨了今后的研究方向。     

重庆小南海地震崩滑体的基本特征及形成机制研究

通过对重庆小南海地震崩滑堆积体进行野外地质调查和工程地质勘察等相关工作,阐述了该崩滑堆积体的基本特征和形成机制,认为其形成过程经历了风化剥蚀震荡抛射崩滑堆积堵江成湖4个阶段,其岩体破坏形式为高度破裂或严重高度破裂状态,其岩体破坏过程以崩塌为主,滑动为辅。研究发现,小南海地震崩滑堆积体的最终形成是受地震构造运动及应力、岩体构造、地形地貌及地震波作用等因素综合作用的结果:(1)该区NE向黔江逆滑（右行）断裂与NNW向仰头山逆滑（左行）断层形成的X型地震构造组合及轴向呈NWW向的构造压应力使小南海断块内部发生张滑（左行）破裂而导致61/4级地震发生;(2)该区呈X形展布的3组主要构造节理是崩滑体发育的物质基础,大、小垮岩在地震波作用下最终发生了向山体临空面（约145~155方向）的各自崩滑;(3)从崩滑堆积体中发现的灰岩块石证明崩滑体原始地层中曾含二叠系栖霞组和茅口组灰岩,这为恢复崩滑前山体地形提供了直接证据;(4)崩滑体中堆积岩块直径分布区域沿约150方向自WN到ES依次递减,间接证明了地震时崩滑体抛洒方向为约150方向,且大、小垮岩分别形成堆积区,交叉堆积部分较少。     

动力排水固结模型试验装置的研制

为了实现大尺度室内模拟动力排水固结法来加固吹填粘性土,本文特设计了室内试验装置。该装置由模型槽、动力装置、夯锤以及监测和数据采集系统等4部分组成,其主要特点有:(1)可同时实现半模和全模试验,可模拟单点夯和全夯,弥补了目前只有半模或1/4模和单点夯等小尺度模型试验的缺陷;(2)可实现实时观察立面裂隙、特征点的变化,对孔压、位移、动应力等进行实时监测和采集;(3)可实现自动起吊和自动脱锤,可以很好地模拟现场施工工况;(4)可实现以下加固工况的模拟实验:不同的夯击参数、不同的加固土层厚度、不同的排水方式等,从而达到不同加固方案的对比,优化加固方案;(5)拆装方便,还可用于模拟边坡、路基、挡墙、滑坡等,适用性较广。目前利用该模型装置已进行了两组不同排水系统的模型夯击试验,试验设备运行良好,可满足试验要求。     

模拟强夯下黄土的固结变形特征及其微观分析

以自制的简易动力固结装置,对黄土的动力固结特征进行了初步的试验研究,重点探讨了土样在不同夯击次数下的力学参数变化规律。通过与各夯击次数对应的土样的定量化结构效应分析,初步掌握了动力固结过程的结构状态调整规律,并取得了最佳夯击次数的结构标志和相应的综合评价方案。