高地应力条件下锦屏一级主厂房围岩松弛深度形成规律和支护时机研究

近年来我国西部已建成发电或正在建设的一批大型、特大型水电工程,其地下洞室群多处于高山峡谷地区,地质条件复杂、地应力较高。受高地应力影响,施工期洞室群围岩易出现不同程度的变形破坏,并常常导致超常规深度的围岩松弛。本文结合锦屏一级水电站主厂房围岩松弛长期物探检测成果,系统分析了围岩松弛深度的形成、发展和演化趋势,再采用数值分析手段,通过围岩位移、塑性区发展趋势来研究最佳支护时机,研究表明:高地应力地区厂房轴线宜尽量与最大主应力σ₁方向平行,能有效减小时效变形导致的不同部位不同程度的围岩松弛;洞室分层开挖时,围岩松弛深度的80%在本层开挖后间隔2～3层时形成;相比开挖后滞后支护,及时支护围岩位移量、塑性区明显较小,因此及时支护为最佳支护时机。研究成果对高地应力条件下大型地下洞室轴线选择、支护设计、支护时机选择具有参考意义。     

基坑悬臂支护桩的双参数有限差分算法研究

在现行基坑规范建议的单参数法的基础上,推导了基坑悬臂支护桩双参数弹性地基有限差分法,将支护桩视为整体,等距离离散化,采用统一的有限差分格式以简化求解格式,并对计算出的土反力超过极限被动土压力的部分进行应力修正,有效地提高了计算精度与效率。以实际工程为例,根据现场监测值反演出地基抗力双参数m和n,将有限差分法的计算值与实测数据进行对比,结果显示吻合良好。从而说明在满足相同精度的条件下,该有限差分法更简便,更具优势。同时讨论了抗剪强度参数及嵌固深度等因素对应力修正的影响,获得了一些有益于工程的结论。     

裂隙内部溃砂运移特点及应力波动研究

随着近年来煤炭资源的开采逐渐向西部地区发展,溃砂灾害的防治也越来越受到关注。本文通过自行设计的裂隙溃砂试验装置用两种石英砂颗粒以及3种天然砂样进行了溃砂试验,探究了溃砂的影响因素、运移特点以及裂隙内部应力变化规律。两种石英砂颗粒的试验表明,溃砂速度的大小主要取决于溃砂出口的宽度,总溃砂量取决于砂源区的砂量;受裂隙倾角的控制,裂隙通道的开启方式有局部空间扩展、局部空间移动、直接溃砂3类。3种天然砂样的试验得出,溃砂后干砂和水砂流对裂隙壁的作用力自溃砂入口至出口呈减小的趋势;根据应力变化规律将水砂流中颗粒的运移分两类:碰撞运移型,其裂隙内部应力存在波动;连续运移型,裂隙内部应力变化连续。3种天然干砂溃砂时对裂隙壁存在周期性作用力,粒径大的颗粒对裂隙壁的作用力、应力波动幅值及应力波动周期均较大,运用Matlab插值分析得出应力波动频率约为3.2～3.6Hz。水砂流溃砂时仅粒径最大的砂样仍存在应力波动,频率减小为2.7～3.5Hz,应力受粒径的控制增幅较小。试验获得了影响溃砂的主要因素以及砂体运移规律和应力波动现象,有助于进一步了解溃砂机理及裂隙内部应力变化情况,对溃砂灾害的防治起到一定的指导作用。     

焦家断裂渗透性结构与金矿床群聚机理:构造应力转移模拟

焦家金矿带是焦家式金矿的命名地,也是我国第一个千吨级金矿田的发现地。其内构造破碎带蚀变岩型金矿床(体)受NE-NEE向焦家断裂及其下盘近平行的次级断裂控制,具有明显的空间群聚分布特征。然而,由于对这些金矿床成因机理的认识存在分歧,对其空间群聚分布的形成机制也有多种解释,对断裂带覆盖区及其深部成矿潜力更是缺乏科学评价。为此,针对这些难题,论文在详细控矿构造解析的基础上,通过建立焦家金矿带三维有限元模型,运用应力转移模拟计算成矿期的库仑破裂应力变化值(△CFS),标定了成矿期断层活动导致的应力转移情况及其形成的高渗透率区域,探讨它们对矿床空间分布的可能控制作用和金矿床群聚分布的形成机理及焦家式金矿的成因机理,并据此圈定了成矿远景区,估算了其深部资源潜力。应力转移模拟结果显示△CFS以焦家断裂为中心呈现玫瑰弧瓣图像分布,其中,应力减小(负值)区(-195bar≤△CFS≤-3bar)以新城-高家庄子为中心呈"十"字形分布(东西宽8km、南北长12km),为低渗透率区域,其内尚未发现金矿床产出;而应力增大(正值)区(3bar≤△CFS≤84bar)呈28个大小不等的弧瓣分布在断层走向转弯处或断层交汇处,为高渗透区域,已发现的金矿床均位于其中,且已探明的金金属量与其所处区域△CFS极值正相关(金金属量Q=4.526×△CFS-83.27)。这种金矿床与断层活动导致的△CFS在空间分布上的一致性,表明焦家式金矿床的形成和产出严格受焦家断裂及其次级断裂控制,区别于典型的"与侵入体有关的金矿"和"岩浆热液矿床",而与造山型金矿床类似。然而其独特的构造背景与成矿环境及蚀变-矿化组合,表明该类型金矿床不能被现有成矿模式所涵盖,而可能属于独特的"胶东型"金成矿系统。焦家金矿带上控矿断裂的形成受同震应力转移的制约,断裂带脆性变形过程中,地震破裂沿断层传播,在断层产状变化或多组断层交汇处,△CFS增大,造成反复余震活动破坏岩石,形成局部高渗透率结构,为金的沉淀提供有利场所,产生了金矿床的群聚现象。据此,圈定朱宋、徐家疃、西良、马埠庄子四个成矿远景区,预测金资源量分别为79t、66t、43t和16t;而寺庄、望儿山、河西、河东等金矿床深部仍有巨大找矿潜力。     

从同震和震后形变分析1668年M8.5级郯城地震对周边地震活动性的影响

以山东郯城1668年大地震为例,以前人地表地质调查结果为约束,利用弹性位错理论初步获取了该地震的同震破裂模型;在此基础上,基于粘弹性分层模型分析了该地震的同震和震后形变,同时以主震断层为接收断层计算了库仑应力分布,进一步讨论了地幔不同粘滞性系数对地表形变和库仑应力变化的影响。计算结果显示,该地震是一个右旋走滑为主兼有一定逆冲性质的地震,其同震位移巨大,能量释放较彻底;同震破裂造成震中郯城县西北、东北和南部部分断层库仑应力增加,而震后形变使得这些断层库仑应力进一步增加,在单县、宿迁和日照等地,地震后350 a库仑应力变化量达到+1bar-+1MPa量级;地幔粘滞性系数不同,形变量和库仑应力变化达到稳定的时间不同,但最终趋于稳定的数值基本一致。     

《大地测量与地球动力学》征稿简则

正《大地测量与地球动力学》是由中国地震局研究所、地壳运动监测工程研究中心、地壳应力研究所、第一监测中心、地球物理勘探中心、第二监测中心、中科院测量与地球物理研究所联合主办的地震大地测量     

浮托安装进船过程中护舷碰撞力实测研究

浮托安装法广泛应用于大型组块海上安装。导管架平台上部组块浮托安装进船过程中,风、浪、流引起的浮托驳船横向运动造成浮托驳船与导管架桩腿的碰撞,碰撞力可能会对导管架结构造成损伤。陆丰7-2上部组块浮托安装中,为了监测碰撞力大小,设计了碰撞力海上监测系统。通过在导管架外侧四个桩腿上安装光纤光栅应变传感器对碰撞过程中导管架桩腿进行应力监测,进而计算碰撞力。对碰撞过程,载荷作用位置、方向进行简化,并对载荷大小及垂向作用位置对计算的影响进行了研究。结构分析模型简化后,测点von-Mises应力与碰撞力大小成正比,对导管架整体结构建模计算并取局部结构计算比例系数,结合应力实测数据计算出进船过程中驳船对导管架桩腿碰撞力。     

软岩隧道中双层初期支护的应力情况分析

两水隧道穿越的地层主要岩性为炭质千枚岩,地质情况较差,围岩破碎度高,节理发育。自2009年两水隧道开工建设以来,隧道工程问题层出不穷,出现了初期支护开裂、破坏,甚至出现二衬开裂、掉块,仰拱隆起等严重的隧道结构破坏现象,施工进度缓慢。在进口桩号为DK359+712～ DK359+742段采用双层初期支护和单层二次衬砌的支护方式,取得了良好的效果。通过应力情况分析为炭质千枚岩隧道的支护选型提供了依据。     

大应变静力触探数值模拟及锥形因子影响因素分析

以模拟圆锥在不排水黏土中的静力贯入和分析其影响因素为目标,假设土体为均质弹性—完全塑性材料且服从Mises屈服准则,采用任意拉格朗日—欧拉(ALE)网格划分技术确保锥尖土体在大应变条件下的网格质量,进行大应变有限元数值模拟,并分析了稳定状态下土体刚度指数、原位应力状态和锥尖粗糙程度对塑性区半径与锥形因子的影响,获得了锥形因子表达式。模拟结果表明:塑性区随着刚度指数的增大而增大,锥尖周围塑性区的径向扩张处于柱形孔扩张和球形孔扩张之间,更接近于球形孔扩张;锥形因子随土体刚度指数、锥尖粗糙程度的增大而增大,随土体原位应力状态参数的增大而减小;得到的锥形因子表达式可以量化土体刚度指数、原位应力状态和锥尖粗糙程度的影响,具有较高的精确度。     

基于断层滑动数据古应力反演的影响因素及其误差分析

古构造应力场是构造动力学研究中的一个重要内容,且断层滑动数据古应力反演已经成为古构造应力场恢复研究中比较常用的重要方法之一。近年来,断层滑动数据古应力反演方法研究和应用取得了一系列重要进展,但有关反演结果的解释仍存歧义,反演结果的影响因素及其误差范围等并未得到深入研究与定量分析。本文总结指出,影响断层滑动数据古应力反演结果的主要因素包括变形体制、剪切破裂面类型、断层面的形态以及地质体内薄弱面的存在等。在此基础上,分别对新生断层和先存薄弱面滑动数据的古应力反演综合误差进行了定量分析。研究指出,在可以大致厘定变形体制或误差在允许范围内的前提下,将断层滑动数据反演结果解释为应力状态是合理可行的。各种因素导致的反演误差定量分析表明,同一期构造应力场形成的破裂面滑动数据的古应力方位反演误差最大不超过35°。换言之,在没有证据表明存在不同期次的应力作用情况下,主应力方位变化小于35° 的应力状态,可以划归同一期应力场。