Experimental investigation of fracture propagation and inrush characteristics in tunnel construction

It is well known that water inrush during excavation is one of the greatest challenges in modern underground engineering. However, the fracture propagation and inrush characteristics induced by excavation and high-pressure water are poorly understood due to the lack of an appropriate experimental apparatus and an online and real-time monitoring approach. Accordingly, a model test system for the simulation of water inrush during excavation and water injection was developed. Acoustic emission (AE) monitoring during excavation and injection was used to investigate the fracture propagation and water-inrush channel formation in the host rock. Three distinct stages were observed in the AEs over time and were related to the fracture propagation during excavation and injection, namely fracture initiation, fracture extension, and unstable fracture growth (fracture network). The AE results exhibited an increase in AE activities and changes in the AE spatial correlation during the excavation and during the increase in injection pressure. A comparison of photographs of the water-inrush locations and the mechanical characteristics obtained from the AE test verified the proposed method. The results provide valuable insights and a suitable method for the investigation of the mechanism of water inrush in underground engineering.

     

辽东湾坳陷辽西凸起的形成与演化

以地震、钻井等地质资料为基础,结合磷灰石裂变径迹、断层活动性、平衡剖面等方法,对辽东湾坳陷辽西凸起新生代的形成演化过程进行了分析,结果表明:辽西凸起形成于新生代古近纪孔店组.沙四段沉积期,是在辽西1号、2号、3号断裂活动和区域性构造抬升共同控制之下形成的,其间发生了三期构造抬升事件,分别在孔店组.沙三段沉积初期(40Ma之前)、东营组沉积末期.馆陶组沉积初期(26~20Ma)和馆陶组沉积末期.明化镇组沉积初期(10Ma)。由于控制凸起的断层垂向活动性差异,辽西凸起不同分段的形成演化过程存在差异,整体上呈现出南段抬升强度大于北段;沙一、二段沉积期北段开始接受沉积,早于南段,区域内沙一、二段和东营组地层表现出由北向南逐渐减薄的趋势。作为辽东湾坳陷一个重要的次级构造单元,辽西凸起的形成演化与中国东部区域性构造事件具有很好的响应关系,但和东部的辽东凸起相比,二者在形成机制上存在一定的差异性,体现了统一区域应力场下局部应力场的时空差异。     

川西绵竹地区构造特征及对油气成藏控制作用

绵竹主体构造为龙门山前构造带关口隐伏断裂的下盘构造,构造样式为研究区断滑褶皱,形成于印支期,在喜山期遭受了一定程度的调整改造,为一古今叠合构造。对研究区构造特征及演化分析表明,构造形成及其演化对研究区圈闭类型、储层发育、油气运移通道有着强烈的控制作用,是绵竹构造油气成藏和富集的主要控制因素。多期构造运动形成的不整合面及断裂为油气运移提供了良好的通道,有效改善了储层孔渗条件,形成的断背斜、背斜为油气聚集成藏提供了良好的场所。     

辽西凹陷辽西1号断裂体系特征及其控藏作用

辽西凹陷是位于渤海海域东北部的一个新生代凹陷,勘探证实辽西南洼陡坡带发育受辽西1号断裂体系控制的断块圈闭,且各个断块油气富集程度具有差异性。通过对辽西凹陷南部辽西1号断裂及其派生断裂静态特征和动态演化分析,文章重点解析了不同类型断裂对油气成藏的控制作用。研究结果表明:辽西1号断裂体系包括辽西1号断裂及其派生调节断裂,两者分别具有"早断晚衰"和"中断晚衰"活动特征;东营期,辽西1号断裂"S"增弯段诱发陡坡带隆起效应及其调节断裂的发育,两者共同控制了挤压型构造圈闭的发育;调节断裂对油气运聚具有分段控制作用,调节断裂陡坡段具有压扭性质,断裂结构带相对致密,利于油气的封堵,调节断裂洼槽段具有拉张性质,断裂结构带相对疏松,利于油气运移;调节断裂压扭段与主走滑位移带夹角控制油气富集程度,夹角大小与油气富集程度呈负相关性。      

哈尔滨沙尘沉降物的化学风化特征及物源区意义

对哈尔滨2006年3月10日沙尘沉降物的化学组成及化学风化特征进行研究,结果表明:SiO2、Al2O3和TFe2O3含量分别为54.87%、13.27%和5.63%,三者之和达73.77%;CaO、MgO、K20、Na2O、TiO2、P2O5和MnO含量分别为3.78%、2.57%、2.63%、1.76%、O.77%、0.24%和O.11%.沉降物中的常量元素多表现为迁移淋失,Mn和Ti明显富集而Mg和Fe轻微富集,元素的迁移淋失率依次为:Na>P>K>Si>Al>Ca>Fe>Mg>Ti>Mn;微量元素除Nb、Sr迁移淋失外,其余元素表现出富集特征.与哈尔滨2002年沙尘沉降物、黄土高原第四纪黄土与古土壤、晚第三纪红粘土、镇江下蜀土及宣城风成红土等典型风成堆积物进行对比分析,(A1+Fe+Ti+Mn)/(Mg+Ca+K+Na)比值、成分变异指数ICV、CIA等化学风化参数及A-CN-K化学风化趋势图均显示,哈尔滨沙尘沉降物经历了低等化学风化程度,明显强于兰州黄土和古土壤,弱于洛川黄土,显著弱于洛川古土壤、西峰红粘土、镇江下蜀土和宣城风成红土.哈尔滨沙尘源区处于大陆化学风化的早期,气候生物状况好于西北地区,包括沙漠和黄土高原在内的西北地区不会是哈尔滨沙尘沉降物的物源区,或者至少不是主要物源区.     

哈尔滨沙尘沉降物物源敏感粒度组分的提取及来源分析

采用粒级-标准偏差算法对哈尔滨2006年3月10日沙尘沉降物进行了物源区敏感粒度组分的提取,获得各来源组分的粒级范围和含量,并进一步分析了不同粒级成因组分的来源.研究认为:1)19.2 μm是哈尔滨2006年沙尘天气颗粒短期悬浮和长期悬浮之界限,而152.4 μm是沙尘颗粒悬浮搬运的粒径上限.2)20 μm作为粉尘物质短期悬浮颗粒与长期悬浮颗粒之界限具有普遍性,而悬浮载荷的粒径上限则与一定的风力条件和地表状况密切相关.3)沙尘沉降物包含4个物源区组分,粒径范围分别为:<1 μm(组分1)、1～19.2 μm(组分2)、19.2～152.4 μm(组分3)和>152.4 μm(组分4).前2个组分属长期悬浮组分,其中组分1代表大气粉尘的本底值;组分2代表非本地源的远距离外源输入,可能与高空气流的搬运有关,包括甘肃和内蒙古在内的半干旱地区为哈尔滨沙尘提供了一定量的粉尘物质;组分3为短期悬浮组分,主要是区域内部沙尘天气产生,松散地表裸土是该组分的重要物源;组分4为跳跃或滚动组分,源于近源物质堆积,是就地起沙.4)哈尔滨2006年沙尘天气外源输入约占63.8%,近源和内源输入占36.2%.松散地表裸土的治理仍是哈尔滨防治沙尘天气的工作重点.     

Potential of quartz OSL dating on moraine deposits from eastern Tibetan Plateau using SAR protocol

Optically stimulated luminescence (OSL) dating methods have been widely applied in Quaternary glaciology. However, glacigenic deposits are considered in general as problematic for OSL dating, mainly because they are transported shorter distances prior to burial and are usually partially bleached. Thus, most researchers choose glaciofluvial and glaciolacustrine sediments (with relatively longer transportation times) for OSL dating when constraining the age of glaciation. In this study, four samples were collected from a lateral moraine series at Zhuqing Village, northern margin of Queer Shan Mountain, eastern Tibetan Plateau, in order to investigate the applicability of OSL dating for morainic deposits. Quartz grains (38–63 μm) were extracted and measured using single aliquot regenerative-dose (SAR) protocol. Internal checks and dose recovery test show that the SAR protocol is appropriate for equivalent dose (D_e) determination. The effect of thermal transfer is small for all samples and the recycling ratio for each individual sample is close to unity. The symmetry in the D_e distributions indicates that quartz grains were well-bleached prior to burial. OSL ages show good agreement with geomorphological and field investigations, and are also concordant with an independent ESR age. It is concluded that: (a) the morainic deposits in Zhuqing were well-bleached and suitable for OSL dating; (b) SAR protocol can be applied to morainic deposits for samples under study.     

延性系数对SDOF体系地震能量输入历程的影响研究

文中以弹塑性SDOF体系为对象,提出将总输入能、最大瞬时输入能以及能量增长持时作为描述地震能量输入历程的三个特征参数。根据场地条件及地震动峰值速度与峰值加速度比值(V/A)双参数控制选择了不同场地条件下56条强震记录为输入,讨论延性系数的变化对这三个参数的影响。研究表明,随着延性系数的增加,总输入能量谱及最大瞬时输入能量谱在减小谱峰值的同时,谱型整体向短周期移动,形成压缩效应;弹塑性能量增长持时谱较弹性能量增长持时谱更为平滑,其谱值在统计意义上不发生变化;短周期结构延性的增大使得总输入能与最大瞬时输入能增加,但对于中长周期结构,总输入能与最大瞬时输入能随延性系数增加而减少;输入能量在时间轴上的分布模式受延性系数变化的影响不明显,能量时程增长台阶的总长度在各种延性系数条件下趋于一致。     

汶川8.0级地震中长期预测及跟踪短期预测探讨

1999年,笔者发表了对2008年中国汶川8级地震的中长期预测结果,预测的最危险地区为汶川,上限震级为7.2级(实际震级8.0,误差0.8级),危险时段为2007—2012年、2021年以后(实际地震发生在第一危险时段内)。本文对预测方法做了概要介绍,总结了方法的特点,提出了改进意见,并探讨了跟踪短期预测方法。     

哈尔滨沙尘沉降物碳酸盐及其碳同位素特征

分析了哈尔滨2002年3月20日、2007年5月8日和2008年5月28日沙尘沉降物的碳酸盐及其稳定同位素组成.结果表明,哈尔滨沙尘沉降物的碳酸盐含量介于3.8%～7.3%,均值为5.28%,2002年沙尘沉降物碳酸盐含量为4.62%,2007年为7.11%,2008年为4.43%,含量普遍偏低,为国内有报道的最低值;沙尘沉降物的碳酸盐碳同位素组成在-6.39‰～-7.83‰,均值为-7.3‰,2002年沙尘沉降物碳酸盐δ13C为-7.12‰,2007年为-7.36‰,2008年为-7.51‰,也为国内有报道的最低值.沙尘沉降物碳酸盐含量的低值而道路表土碳酸盐含量的高值表明,仅有碳酸盐含量还不足以证明沙尘的物质来源,而碳同位素组成则显示本地源而非西北粉尘源区对沙尘的主要贡献.利用沙尘沉降物的碳酸盐含量和碳同位素组成示踪沙尘源区是可能的.