基于梯度塑性理论的岩样在压剪条件下变形及稳定性分析

考虑了正应力及剪应力联合作用在岩样的端部,而且,在正应力被视为变量,剪应力被视为常量这一特殊条件下,对剪切带的变形特征及剪切带-带外弹性体系统的失稳判据进行了分析.根据剪切虎克定律及梯度塑性理论,提出了剪切带内部弹性应变、塑性应变及总应变的解析式,对上述三种应变进行积分,提出了剪切带错动弹性位移、塑性位移及总位移的解析式.利用压缩虎克定律及几何关系建立了剪切带外弹性体的刚度的表达式.根据刚度理论,建立了剪切带-带外弹性体系统的失稳判据.考虑岩样端面的剪切应力后,在流动剪切应力相同时,剪切带内部的弹性剪切应变(均匀分布)将增加;剪切带内部的塑性剪切应变(不均匀分布)将减小;剪切带的弹性剪切位移(线性分布)将增加;剪切带的塑性剪切位移(非线性分布)将减小;剪切带错动位移要小一些.另外,剪切应力对剪切带-带外弹性体系统的失稳判据没有影响.失稳判据仅和岩石的本构参数、剪切带倾角及结构尺寸有关.     

四川某矿山边坡失稳机理及稳定性评价

四川某矿山开采边坡迄今已有30余年,随采区规模的逐渐扩大,在矿区南坡构成一典型的顺层开挖边坡,因矿层中夹有不同数量的软弱夹层,在边坡前缘破坏坡角、并加上降雨及爆破振动影响,时常发生颁层滑坡,不仅给矿山人民生命财产带来严重危害,而且也严重制约矿山的正常发展。通过对典型开挖边坡所在部位的工程地质条件凋查,在确定影响边坡稳定的主要控制因素和边界条件的基础上。考虑四种工况条件下的稳定性分析和评价,为矿山下一步施工提出了较为合理的开挖方案。     

镇雄赵家沟滑坡特征及基于坡体结构的失稳机理研究

2013年1月11日云南省镇雄县发生特大山体滑坡灾害,造成赵家沟村民小组46人遇难和严重经济损失。基于数次滑坡现场调查和勘查所获得的基础数据,本文对滑坡特征及变形失稳机理进行了较系统的研究。（1）滑坡发育在崩坡积体中,坡体自后缘向前缘具有黏粒含量、密实度增加而孔隙度、透水性减小的特点;（2）滑坡后缘为飞仙关组强风化粉砂岩与崩坡积体的接触界面,滑动带为崩坡积体内含砾粉质黏土坡积层;（3）滑坡发生前,坡体后缘已发育张拉裂缝,前缘已发生小型鼓胀破坏,属典型蠕滑-拉裂变形破坏模式;（4）滑坡具有分块先后滑动特点,左、右及后缘边界坡体在主滑体后发生滑动,滑移过程中也存在分区现象;（5）滑带土为低液限含砾黏性土,呈液化流塑状态,抗剪强度低;（6）启程高速是斜坡应变能长期积累、瞬间释放的结果,滑程高速与滑坡体冲击液化有关,部分滑体存在临空飞行现象。建议加强滑源区两侧裂缝的变形监测和乌蒙山区类似坡体的灾害预警。     

复杂地质背景下露天采场边坡失稳地质灾害预测及其防治对策

露天采矿场边坡失稳作为露天开采矿山常见的一种地质灾害,对采矿工人的人身安全和矿山开采设施及财产造成了极大危害。本文通过对大宝山露天采场边坡相关影响因素的研究,从影响采场稳定性的地质因素、采空区综合分析,辅以赤平极射投影的方法,探讨了在复杂地质背景下露天采场边坡失稳地质灾害的预测及其综合治理对策。     

危岩崩塌启动机制离心模型试验研究

大型高陡危岩崩塌初始失稳过程短暂,难以在现场进行及时观测并获取有效数据,为此引入离心模型试验。以重庆甑子岩陡崖高陡危岩崩塌为原型,对危岩崩塌启动机制展开研究,获取关键数据,定量化验证甑子岩危岩失稳的关键影响因素,探索危岩崩塌的离心模型试验方法。试验较好地完成了对岩质崩塌初始失稳过程的模拟,当危岩模型底部区域抗压强度为60 kPa时,失稳时刻离心加速度为73g;当抗压强度降至40 kPa时,失稳时刻离心加速度仅为18g;对照组试验证明高陡危岩底部区域强度对其整体稳定性起控制性作用。试验模型中上部岩体的失稳方式与原型具有一定差异,分析认为其原因除试验因素引入外力作用之外,主要是由于模型材料没有考虑原型的节理裂隙与抗拉强度所致,这表明高陡危岩崩塌模式除受底部岩体强度控制外,还与中上部岩体性状密切相关。研究结果可为高陡危岩压裂溃屈失稳机制提供试验依据与数据支撑,对崩塌灾害机理研究具有重要参考。     

锁固型斜坡失稳机理及其物理预测模型

稳定性受潜在滑面上锁固段所控制的一类斜坡,称之为锁固型斜坡,其失稳机理较为直观明确,我们认为突破斜坡失稳预测这一世界性科学难题应从该类斜坡入手。本文总结了当前有关锁固型斜坡的分类研究,认为可将其分成两大体系;指出锁固型斜坡演化3阶段与锁固段变形破坏过程之间存在内在联系,其演化过程之所以出现加速蠕滑阶段,是因为锁固段损伤累积至体积膨胀点后所致;发现锁固段峰值强度点和残余强度点可视为锁固型斜坡演化进程中的两个特征灾变点,其分别对应着突发型和渐变型滑坡的发生;基于锁固段损伤本构模型和重正化群理论,导出了体积膨胀点、峰值强度点与残余强度点三者之间的量化力学联系,构建了锁固型斜坡失稳的物理预测模型;据此模型对盐池河山崩、新滩滑坡和Libby坝左坝肩楔形岩质滑坡的回溯性预测效果良好,并可合理解释其失稳机理;阐述了该模型的使用原则和配套技术方法,以便于实际应用。     

西部“三高”地区高速公路边坡稳定性系数与失稳概率关系探讨

针对高速公路边坡稳定性评价中稳定性系数与失稳概率混合使用的现状,结合西部高寒、高海拔、高地震烈度的地质环境特点,提出高速公路边坡稳定性系数与失稳概率之间的转换关系。简述可靠指标相关原理,参考相关规范标准,提出边坡可靠性分级标准;基于GEO-slope中的可靠性分析模块,对岩土体参数进行敏感性分析,发现内摩擦角φ的变异特性对边坡可靠性最为敏感;根据现场调查、室内外试验研究,找出"三高"地区典型岩层岩性的变异范围。以此为基础,统计分析提出适合"三高"地区高速公路边坡稳定性系数与失稳概率之间的转换关系。为"三高"地区边坡稳定性快速评价提供技术支撑,对相关地区高速公路的勘察、设计具有一定的参考价值。     

基于岩土参数变异特性的三峡库区白水河滑坡失稳概率分析

以白水河滑坡为对象,从不确定性角度出发,通过直剪试验及已有参数取值分析,探讨了滑坡堆积体抗剪强度参数统计特性,以此开展了可靠性分析,得出了滑坡不同工况下的失稳概率,并与确定性分析结果(稳定性系数)进行了对比分析。结果表明:正态分布是白水河滑坡堆积体抗剪强度参数c和φ的最优分布类型;不同的参数取值使得稳定性系数结果具有显著差异性,而可靠性分析考虑了参数随机变异特征,其结论是一种概率的表征;水位下降及低水位运行是白水河滑坡稳定性的主要因素,降雨是次要因素,而水位上升及高水位运行有利于坡体的稳定,在水位下降并叠加10年一遇暴雨时,滑坡失稳概率可达18.08%,应加强该时段的滑坡监测预报工作。     

微生物-CMC无固相钻井液固壁作用与机理初探

松散破碎性地层孔壁失稳一直是困扰钻探工程界的难题之一,增强该类地层的胶结性,提高其力学性能是有效解决孔壁失稳的技术关键。本文将微生物诱导碳酸钙沉积（MICP）技术与CMC无固相钻井液相结合,构建微生物-CMC无固相钻井液体系。通过岩心浸泡实验、X射线衍射实验（XRD）以及扫描电镜分析两种微观分析手段对微生物-CMC无固相钻井液的固壁作用与机理进行了初探。结果表明：微生物-CMC无固相钻井液对松散破碎性地层具有较明显的加固作用,且作用时间越长,初始菌种浓度越高,钙源浓度越大,固壁效果越好。在固壁过程中,微生物随钻井液渗透进入试样内部,在松散颗粒之间诱导生成碳酸钙晶体,填充孔隙空间,将松散颗粒胶结成整体,并具有一定的力学强度,从而达到加固孔壁的目的。本研究结果为解决松散破碎性地层孔壁失稳提供了新的钻井液技术方案。     

多种地球物理场观测数据中亚失稳现象

20100124山西河津M4.8地震前,临汾地震台宽频倾斜仪记录到与实验室岩石破裂亚失稳过程类似图像,震源及附近地区也出现多项准同步性的短临异常。本文对这次地震前震源及附近地区多种地球物理场观测数据在发震断层黏滑失稳前不同阶段的变化特征进行了探讨。结果表明：1）震前记录到的亚失稳现象并非单点单测项,而是具有多点多物理场的群体性特征;2）这些异常出现的时间与临汾宽频倾斜仪记录的亚失稳事件时间基本同步,其形态上以大幅突变为主,时间上多集中在震前45 d左右,空间上主要集中在距震中100 km的范围内,且具有随时间从外围向震中区集中的特点;3）震前不仅在多种地球物理场观测数据中记录到类似亚失稳现象,而且在震前1~6 d一些地球物理场观测仪器还记录到与发震断层失稳前预滑有关的小事件;4）震前临汾宽频倾斜仪记录到的亚失稳现象、震源及附近地区出现多项准同步性的短临异常,是在震源及附近地区的区域应力场增强、介质特性发生改变的情况下出现的,可能与河津地震有关;5）震前多种地球物理场异常随时间推移显示出协同化的特点,即沿发震断裂方向有由外围向震中迁移和集中的特点。