层状岩质边坡遍布节理模型的三维稳定性分析

采用遍布节理模型（ubiquitous-joint模型）描述层状岩体的各向异性特征,并探讨ubiquitous-joint准则中安全系数的计算方法,利用FLAC3D分析层理倾角、倾向与边坡稳定性之间的关系,结果表明：（1）对于顺层边坡,当岩层倾向与坡面倾向的夹角 较小时,边坡的安全系数随层理倾角 的增大呈现先减小后增大再减小的趋势; 20°～30°时,安全系数得到最小值, 60°时安全系数得到最大值;不同破坏型式导致安全系数变化规律之间的差异;当 较大时,曲线从先减小后增大的趋势转变为不断增大的趋势;根据 的大小将顺层边坡分为两类：当 45°时,为严格顺层边坡;当45° 90°时,为斜向层状边坡。（2）对于逆层边坡,当 45°时,曲线呈现先增大再减小然后又增大的趋势,各曲线随 的变化程度基本相同;但减小过程中,随着 的增大,曲线的斜率逐渐减小,边坡稳定性的各向异性程度减小;当 45°时,曲线随 的增大呈现非线性单调递增的趋势。（3）安全系数与 之间的关系表明,对于顺层坡,随着 的增大,边坡安全系数逐渐增大;对于逆层坡,当 较小时( 150°),边坡安全系数随 的增大而逐渐减小;随着 的增大( 120°),边坡安全系数与 呈现递增关系。     

西南某水电站拱坝建基岩体缓倾结构面的连通率分析方法

连通率是岩体内部结构面发育尺寸及贯通程度的重要指标,决定着岩体的工程力学特性,对边坡、坝基等工程岩体的整体强度和稳定性评价等发挥着至关重要的作用。以西南地区某水电站拱坝建基典型岩体缓倾结构面为研究对象,根据现场岩体实测数据,基于自行开发的裂隙网络模拟程序,采用蒙特卡洛(Monte-Carlo)随机模拟方法对水电站左、右岸岩体不同剪切方向下缓倾结构面的连通率和岩体强度参数开展研究。研究表明：该水电站左、右岸岩体在不同剪切方向上的连通率是不同的,通过不同方向的角度旋转,总体获得的裂隙连通率较低;水电站右岸平洞PD02处缓倾角结构面的裂隙连通率约在27.35%左右,摩擦系数为1.04,黏聚力为0.89 MPa。研究成果可为水电工程建设提供理论参考和借鉴。     

基于结构约束的三维电阻率和重力法联合反演

电阻率和重力法是两种重要地球物理勘探方法,为了充分发挥这两种方法各自的优势,并且减少单一方法反演多解性的问题,笔者采用一种基于交叉梯度约束的重力和电阻率法联合反演算法。通过惩罚项的形式将交叉梯度约束条件加入到联合反演目标函数中,并通过高斯牛顿法对目标函数进行数值求解。模型试算结果表明,联合反演相比于单独反演获得了结构相似性更高的模型,电阻率模型对密度模型的纵向约束较为有效,密度模型纵向分辨率明显改善,联合反演能够获得更加准确的异常体空间结构分布。     

修正水电HC法在地下厂房洞室围岩分级中的应用研究

水电HC法的岩体完整程度以完整性系数K_v为定量指标,但完整性系数K_v值的测试难度较高,不利于现场测试特别是施工阶段的频繁测定,且受测试环境及岩体风化状态的影响,测试结果的准确性难以得到保证。岩体体积节理数J_v是对节理密度的三维统计,能较好地反映节理密度,根据《工程岩体分级标准》中的间距法,可以在现场快速准确的获得。目前国内外常用的几种围岩分级方法中,其评价指标都与岩体体积节理数J_v存在密切的联系,通过引入岩体体积节理数J_v值,并结合完整性系数K_v值,综合表征岩体的完整性程度,减小完整性系数K_v值的误差给围岩分级结果带来的影响,从而获得了符合实际情况的修正水电HC围岩分级方法,并成功应用到了河南五岳抽水蓄能电站地下厂房围岩分级中。相关研究方法可以为类似工程围岩分级提供参考。     

考虑接触面积影响的粗糙节理渗流分析

节理中接触面积的存在使得渗流曲折效应更加明显,将对渗流产生显著影响。为了研究节理接触面积对节理渗流的影响,建立节理渗流概念模型,推导得到了节理渗流的接触面积影响系数;然后在节理渗流计算公式中引入该影响系数,得到了考虑接触面积影响的渗流计算公式。同时,由于接触面积的存在使得渗流曲折因子的计算更为复杂,在获得节理隙宽分布的基础上提出了计算节理渗流曲折因子的五点比较法。然后以人工大理岩节理试件为研究对象,在获得其三维表面形貌的基础上,一方面对其进行不同接触状态下5级法向应力作用下的渗流试验;另一方面,在根据节理试件的三维表面形貌数据计算节理的渗流平均曲折因子和接触面积比的基础上,分别采用考虑接触面积影响的渗流计算公式和Zimmerman计算公式对节理试件在不同法向应力作用下的渗流体积流量进行计算,并将计算结果与实测值进行比较。结果表明：考虑接触面积影响的渗流计算公式计算结果与实测值吻合较好,从而验证了考虑接触面积影响的渗流计算公式的正确性,而Zimmerman计算公式高估了节理的渗流流量。     

Tectonic Stress Field's Characteristic and Its Relationship of Uranium Mineralization at Dazhou Volcanic Faulted Basin in Quzhou, Zhejiang Province

在构造变形研究的基础上,通过野外露头共轭剪节理的产状测量,采用数学统计方法进行分期配套,并结合前人的研究成果,开展了大洲火山断陷盆地古构造应力场及其与铀成矿关系的研究.总结了主要经历的四期构造应力:前晚侏罗世构造期、磨石山期、衢江期、始新世—渐新世构造期,分别讨论了各个期次对铀成矿的控制作用,指出后三个构造期与铀成矿关系密切,即磨石山期构造应力场为成矿准备了储矿空间,衢江期构造应力场为成矿准备了导矿空间,而始新世—渐新世构造期构造应力场对已形成矿体进行了破坏或改造.     

平直沙坝海岸叠加波浪的裂流试验

为研究叠加波浪场的裂流特征,在平直沙坝海岸地形进行了叠加波浪形成的沿岸波高周期性变化的裂流试验研究。试验中叠加波浪是由波浪在垂直岸线的丁坝反射所形成的两列交叉波浪叠加产生,交叉波浪是具有等频率但入射角相反的两波列。通过对叠加波浪节腹点垂直岸线位置浪高的测量和沙坝范围内沿岸布置的声学多普勒测速仪流速测量结果来分析沙坝海岸丁坝反射波形成的裂流特性,讨论了波浪节腹点对裂流位置和裂流空间尺度的影响。对不同周期情况在x=5 m沙坝顶处的速度剖面对比,分析了不同周期对裂流的影响。     

基于离散裂隙网络模型的节理岩体渗透张量及特性分析

节理岩体几何结构非常复杂,研究其渗流特性对于指导含水岩层稳定性分析具有重要价值。应用离散裂隙网络模型DFN方法,基于VC++6.0软件平台,建立了平面渗流分析方法,分析了节理岩体不同几何分布情况下的渗透率张量特征,通过定义渗流定向性系数对岩体渗流的定向性特征进行了定量分析。结果表明：单组节理岩体渗流具有明显的各向异性特征,渗流定向性随着节理角度变化显著;节理随着节理贯通性增加,节理渗透率呈现对数增加趋势;两组节理情况下,各向异性特征随着节理组间夹角变化;两组节理岩体渗流特征研究中,正交分布下,岩体仍存在各向异性,但渗流定向性系数较低;当节理倾角服从正态分布时,随着节理倾角标准差增大,渗透率增加;两组节理夹角不同时,节理渗透主方向倾角随着夹角增大而相应增大,基本沿两组节理夹角方向的角平分线方向。     

鄂尔多斯盆地构造应力场特征及其构造背景

通过大量断层和褶皱的野外观测以及构造形成序列的确定,同时考虑盆地形成演化过程中板块动力学背景,并结合前人的研究成果,开展了鄂尔多斯盆地古构造应力场的研究。研究表明盆地区域主压应力场方向在加里东期呈NNE-SSW向和近SN向,主要是晚奥陶世以来秦岭洋盆向北俯冲并与华北板块碰撞的结果;印支期主要呈NW-SE向和NNE-SSW向、SN向,主要受中特提斯构造动力体系中羌塘地块与欧亚大陆碰撞拼贴产生的远程构造效应影响;燕山期主要呈NW-SE向,主要受古太平洋大陆板块与欧亚大陆板块碰撞远程构造效应影响,盆地西南缘呈NE-SW向;喜马拉雅期呈NNE-SSW向,主要受新特提斯构造动力体系和今太平洋构造动力体系联合作用影响,即今太平洋板块和印度板块与欧亚板块俯冲碰撞有关。     

单轴压缩荷载下非贯通闭合节理岩体损伤本构模型

目前损伤力学已被认为是研究节理岩体力学行为的有效工具,但是在目前的节理岩体损伤变量定义中大多仅考虑节理几何特征而未考虑节理内摩擦角等力学参数,这显然不能很好地反映节理岩体的力学特征。为此,拟推导出一个能够综合考虑节理几何及力学参数的损伤变量（张量）,并由此建立单轴压缩荷载下岩体损伤本构模型。首先,基于断裂力学的由于单个节理存在引起的附加应变能增量与损伤力学的损伤应变能释放量相关联的观点,推导出了含非贯通节理岩体的损伤变量计算公式;其次,根据断裂力学理论对单轴压缩荷载下的单个节理尖端应力强度因子计算方法进行了研究,得出了应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的计算公式;同时考虑多节理间的相互作用给出了单组单排及多排非贯通节理应力强度因子计算公式。最后,利用该模型对含单条非贯通节理的岩体在单轴压缩荷载作用下的峰值强度及损伤变量进行了分析计算。结果表明,当节理倾角小于其内摩擦角时,岩体强度与完整岩石相同,岩体损伤为零,而后随着节理倾角增加,岩体强度、损伤随节理倾角的变化分别呈开口向上及向下的抛物线,当节理倾角约为60°时,岩体损伤最大,强度最低。随着节理长度增加,岩体损伤增加,而随着节理内摩擦角的增加,岩体损伤则减小。