基于路径的非饱和土抗剪强度指标确定方法

非饱和土的抗剪强度是非饱和土中的基本问题,如何快速、经济地确定非饱和土的抗剪强度指标是非饱和土工程应用的关键性问题之一。非饱和土抗剪强度的黏聚力和内摩擦角是含水指标的函数;通过模拟不同路径下非饱和土抗剪试验,得到黏聚力-饱和度曲线（CDSC曲线）和内摩擦角-饱和度曲线（IFADSC曲线）,进而得到非饱和土抗剪强度指标;在同一路径小区间范围内CDSC和IFADSC曲线近似为直线。通过抗剪强度路径模拟,用常规试验和含水指标得到非饱和土抗剪强度指标,大大地简化了非饱和土抗剪强度指标的确定,为非饱和土土力学理论应用于实际工程提供了有利条件。     

锦屏一级水电站普斯罗沟左岸深部裂缝变形模式

通过对锦屏一级水电站普斯罗沟坝址左岸深部裂缝的发育特点及规律的研究,提出了深部裂缝4种变形模式,即缓剪陡张型、缓倾张剪带型、顺剪反张型和引张型。发现变形的结果是岩体拉张位移主矢量以一定倾角指向河流,正是岸坡卸载特点,这从一定程度说明了深部裂缝的卸荷变形实质,揭示了其成因。     

高地应力地区河谷应力场特征

利用数值模拟以及地应力实测资料,研究了高地应力区河谷应力场的分布特征,发现对于无卸荷带的均质弹性边坡,从坡表到坡内可以划分为应力降低区（ ）、应力平稳区（ ）2个区;对于存在卸荷带的边坡,从坡表到坡内可以划分为3个区：应力降低区（ ）、应力升高区（ ）、应力平稳区（ ）。卸荷带的存在是最大主应力从坡表至坡内出现3个带的本质原因。高地应力区边坡由于构造应力场的存在,使得边坡应力集中的水平明显提高,集中的范围明显变大,边坡常常存在较宽卸荷带,因此,高地应力地区高陡边坡的应力场也可以大致划分为应力降低区、应力升高区、应力平稳区3个带。但一些高地应力地区边坡内部发育深部卸荷裂缝,其应力集中区向坡体内部转移,应力降低区内的应力出现波动变化,深部裂缝存在部位应力明显降低     

强震作用下均质岩质边坡动力响应的振动台模型试验研究

近年来我国地震灾害频发,强震诱发边坡失稳作为地震中最为常见的次生灾害,致使我国的地震滑坡灾害数量位居全世界之首,针对强震作用下岩质边坡动力响应问题,采用铁粉、重晶石粉、石英砂、石膏、水作为相似材料,开展了均质岩质边坡振动台试验。详细分析了均质边坡模型在不同频率和幅值地震波输入下的地震动响应特征,发现当频率较低时,沿坡表水平距离方向上监测点的水平加速度放大系数是单调增大的,坡肩处水平加速度放大系数达到最大值,当频率进一步增大接近或者超过模型自振频率时,边坡模型不再呈现出典型的放大现象;相同幅值不同频率加载条件下,均质边坡模型的自振频率变化整体不太明显,而输入加速度幅值的变化对自振频率的影响更为显著,低频成分对模型损伤不明显,高频及自振频率附近频段对均质边坡的损伤更为强烈,导致模型的自振频率显著下降。该问题的研究对强震作用下岩质边坡地震动响应及变形破坏机理研究具有一定的指导意义。     

工程地质:科学、艺术和挑战从2014年全国工程地质年会看工程地质学科发展

本文是2014年太原全国工程地质学术年会的学术总结.这次会议以资源开发中的重大工程地质问题为题,聚集了全国800余位专家学者,通过15个大会报告, 3个分会场共69个报告,集中反映了我国工程地质学科在这一领域的进展.会议报告和论文展现出我国工程地质学科发展的几个特点: (1)紧密结合国家战略需求,敢于触碰国际工程地质前沿难点; (2)紧密结合经济发展的区域性问题为国家建设提供技术支撑; (3)中国工程地质走向世界,工程地质没有了国界.企业界活跃参与,学术交流走出了象牙塔; (4)高新技术在工程地质界广泛运用,促进工程地质大发展; (5)青年成为学术舞台的主力军; (6)中国工程地质学家开始哲学思考,中国的工程地质进入新的境界.本文也指出了我国工程地质面临的诸多挑战,一是基础理论研究落后于工程实践; 二是学科精神建设亟待加强,而最大的挑战正是学科精神的挑战.     

北京市门头沟规划新城国矿采空区引起地面变形的预测研究

门头沟规划新城位于门头沟区东南,主要包括龙泉、永定两镇,总面积87km2,该区地下有大面积国矿采空分布,地下采空对地面变形的影响变得非常敏感。本文在对国矿采空区分布资料分析的基础上,利用FLAC3D拉格朗日元分析技术,建立了大型复杂三维数值模型,预测了地下采空引起的地面变形分布。分析认为,国矿采空引起的地面变形主要集中在天桥浮官厅一带、岳家坡赵家洼一带,沉降最大量值28mm,并且分布的范围有限。     

基于氮气吸附法和压汞法的玄武岩孔隙结构特征及其对储层渗透性的影响

微观孔隙结构特征是评价储层潜力的关键参数之一,玄武岩作为一种非常规储层,研究该类储集层岩石学特征、岩石孔隙特征及差异性,对油气、地热资源开发及二氧化碳地质封存等都具有重要意义。基于华北地区三地(河北省张北县、山东省昌乐县及山西省左权县)玄武岩野外考察和岩芯样品,采用大面积视域拼接矿物扫描、低温氮气吸附实验和高压压汞实验,定量评价玄武岩样品孔隙大小与分布,同时对比不同玄武岩样品的孔隙分布特征,探讨不同测试方法的孔隙孔径联合表征方法、孔隙孔喉大小分布对渗透率贡献与测试孔径的影响,以及孔隙类型及连通性对孔径测试的影响。研究结果表明,不同玄武岩样品均发育微纳尺度孔隙结构,低温氮气吸附法和高压压汞实验法得到的平均孔隙体积分别为0.0037 cm³/g和0.0073 ml/g,其中,汉诺坝玄武岩样品和临朐群玄武岩样品介孔(2~50 nm)相对比较发育,孔隙体积占比分别为52.71 % 和48.77 %,而左权玄武岩样品次微米级孔隙(100~1000 nm)比较发育,孔隙体积占比达54.54 %。通过高分辨率扫描电镜分析发现,样品微观储集空间类型中发育一定量的粒间孔和晶内孔,孔隙间连通性差,但是粒缘缝及构造微裂缝相对比较发育,局部连通性较好。受不同成岩背景和构造环境影响,玄武岩微观孔隙结构存在一定差异性,不同样品测试计算的孔隙率为0.38 % ~4.82 %,变化范围较大,但总体孔容较低,孔隙发育度较差。在样品孔隙结构中,对流体流动起到关键作用的孔喉分布范围最小为4~7 nm,最大为358~552 nm,对应的渗透率贡献值分别达49.46 % 和61.91 %。可见孔吼尺寸小、孔隙连通性差是导致玄武岩微观渗透性较差的重要原因。本文微观测试尺度上的玄武岩储集空间为致密型,与现场出露岩体宏观储集空间的结构特征有明显不同,反映了天然裂缝系统对储层改造和储集空间的贡献比较突出,因此加强宏观裂缝系统特征的研究对认识玄武岩的储集空间具有重要意义。

     

基于贡献率权重模型的川藏铁路沿线大型滑坡危险性区划

川藏交通廊道雅安到林芝段位于青藏高原东南部,沿线地质条件复杂、河流切割强烈、地质环境脆弱、新构造运动活跃,具有山高谷深、坡体稳定性差等特点,是我国崩滑灾害最发育、危害最严重的地区之一。为了保障廊道内相关工程的顺利建设和后期安全运营,本文以线路两侧一级分水岭为界,通过遥感解译和野外调查,获得川藏交通廊道雅安—林芝段崩滑灾害共4509处,在此基础上,选取高程、坡度、坡向、工程地质岩组、断裂、水系、公路、地震动峰值加速度、降雨共9个因子分析了灾害的空间分布规律及发育特征,建立了频率比法与逻辑回归方法耦合模型,并运用到高原山区重大交通廊道崩滑灾害危险性评价中。研究结果表明：(1)廊道沿线各县区段的崩滑灾害面密度在空间上总体呈从西向东递减的趋势。(2)有利于灾害发生的条件分别是：高程1~4 km,坡度大于20°,S、SW和W坡向,较软弱、较坚硬和坚硬岩组,距断裂6.4 km范围内,距水系3.2 km范围内,距公路800 m范围内,地震动峰值加速度0.20g,年均降雨量大于1100 mm。(3)将研究区危险性等级划分为极低危险(18.64%)、低危险(26.18%)、中等危险(24.75%)、高危险(19.82%)、极高危险(10.61%)5级,其中：极高危险区与高危险区主要分布在断裂附近和坡度较陡的区域。(4)耦合模型的AUC值达到了0.737,优于单一的频率比模型的0.712,表明耦合模型的评价结果具有更高的精度。该研究可为川藏交通廊道雅安到林芝段相关工程的规划、建设和未来运营过程中的防灾减灾工作提供重要参考。     

雅鲁藏布江断裂带附近地应力场的变化特征

青藏高原东缘广泛发育着深大活动断裂带,强烈控制着高原东缘区域应力场。本文基于收集的178个点位1181组原位应力数据,通过数值模拟反演得出青藏高原东缘活动断裂影响下青藏高原东缘地应力场,结果表明,青藏高原地应力场呈现出明显的非均匀性特征,应力量值由西向东逐渐减小。然后,利用ArcGIS分析青藏高原东缘埋深100~2000 m岩爆及大变形趋势,岩爆集中产生于次级板块内部,岩爆范围基本不随深度变化;而大变形产生于次级板块边界,并随深度增加面积逐渐向板块内部扩大;岩爆及大变形风险等级随埋深呈现规律性变化。最后,通过二郎山隧道隧址区以及双江口水电站两个工程实例探讨了本研究在工程建设中对岩爆及大变形趋势预测的适用性,结果表明,本文给出的青藏高原东缘地下工程灾害趋势与基于强度应力比方法获得的岩爆倾向性以及工程实例中岩爆现象基本一致。     

基于剩余推力法的地震滑坡永久位移研究

基于剩余推力法思想 ,结合Newmark有限滑动位移法 ,考虑了由于动力作用造成的孔隙水压力变化 ,对一种最为常见的边坡灾害滑坡 ,提出了一种简便的估算地震动力永久位移的方法。对一实例用该法和快速拉格朗日元 (FLAC3D)进行对比计算 ,结果表明两者的结果基本接近 ,前者要保守一些。这就使得应用剩余推力法这一常规方法对滑坡进行真正意义上的动力时程分析成为可能.