推测火力发电厂地震易损性的计算方法

发电厂的地震易损性研究对于电力系统的震害防御和地震经济损失风险分析工作具有重要意义。本文提出一种推测火力发电厂地震易损性的计算方法。根据美国关于火力发电厂的研究成果和中国变电站地震易损性矩阵,假定在火力发电厂与变电站的震害指数期望值相同时,其分布的离散性也相同的前提下,利用Beta分布函数和对数正态分布的累积函数,计算了火力发电厂在不同地震烈度下的地震易损性矩阵,拟合了基于地震动峰值加速度的火力发电厂地震易损性曲线,确定了基于地震动峰值加速度的火力发电厂地震易损性矩阵。结果表明：该方法计算得到的火力发电厂地震易损性适用于我国以燃煤和天然气作为燃料的火力发电厂。     

岩石破坏过程磁场效应实验研究及其对地震预报的意义

地震前岩石圈存在可观测的磁场前兆异常, 岩石破坏过程的磁场效应规律却鲜有研究.本文设计建立了岩石破坏磁场效应监测实验系统, 测试分析了岩石破坏过程磁场与载荷、声发射、电磁辐射之间的关系, 探讨了岩石破坏磁场产生机制与岩石破坏磁场效应对地震预报的意义.结果表明: 岩石在受载破坏过程能够产生磁场, 磁感应强度与载荷变化存在良好的对应关系.在受载前期, 磁感应强度波动增加, 受载中后期, 磁场强度显著增加; 主破坏发生时, 磁场强度快速增加并达到最大值.磁感应强度与累积声发射计数平均相关系数达到0.825, 呈高度相关, 表明磁场变化能够反映岩石的变形破坏阶段和状态.岩石破坏磁场的产生主要与电性变化有关, 运动电荷或电流的变化产生了磁场.岩石破坏磁场与电磁辐射同属于电磁信号, 磁场是一种极低频、连续、脉冲式的信号, 信号频率一般为0~20 Hz; 电磁辐射是一种瞬态、阵发性的电磁波, 信号频率一般为kHz~MHz.相对于电磁辐射, 磁场前兆异常先出现, 岩石破坏的磁场监测结果对于评估地震的临震预报具有显著的意义.

     

渗流影响下岩石损伤和渐进破裂演化过程的数值试验研究

在FLAC-3D软件平台上,开发出岩石破裂过程的渗流-损伤耦合分析程序,对渗流-损伤耦合作用下岩石的裂纹萌生、扩展过程进行模拟研究。分析了在孔隙水压力作用下,含原生裂隙和弱化单元的非均质试件在单轴、三轴加载下的破坏过程,并与非渗流条件下试件在单轴、三轴压缩下的破坏过程相对比,通过动态显示损伤状态、渗流场,并分析应力应变关系、位移图等,对渗流影响下裂隙岩体的损伤和渐进破裂过程进行了研究。     

基于重整化群方法的红层软岩损伤破坏逾渗阈值研究

逾渗现象广泛存在于大自然中,当物体中起决定性作用的关键变量变化至某一阈值时,其状态发生突变,此时关键变量的临界值称为逾渗阈值。岩石在水的作用下的损伤破坏过程中存在着逾渗现象,可通过重整化群的方法来研究。本文针对华南地区广泛分布的红层软岩,探讨了其在损伤过程中的逾渗现象与破坏的本质关联。通过对典型红层软岩的微观结构分析,概化出红层软岩的骨架构件和胶结物构件,建立红层软岩的重整化群模型的基本单元,将基本单元进行组合,建立出红层软岩的重整化群模型。根据重整化变换规则,推导计算出其逾渗阈值。研究表明:当红层软岩在荷载条件下的破坏临近逾渗阈值时,其内部结构发生大量破坏,软岩内部从无序损伤突变为有序损伤,继之损伤破坏加剧,由稳定破坏向非稳定破坏突变,最终导致其失稳破坏。研究对揭示红层软岩损伤破坏机理具有重要意义。     

高水压条件下大理岩破坏机理试验研究

锦屏二级水电站深埋隧洞中大理岩洞段处于高水压力和高应力环境中, 该段在施工过程中多次发生严重突水灾害。对该段大理岩的高水压条件岩石力学试验表明, 高水压条件下, 岩石应力-应变曲线在峰值应力附近出现明显平缓段, 应力降大, 岩石峰值强度及脆性破坏后破碎程度随水压力升高而升高, 岩石试件以压致拉裂破坏为主。基于高水压条件下裂纹周边应力解析分析, 认为裂隙中高水压力存在降低了裂隙尖端附近高应力集中效应, 与加载方向一定小夹角范围内的微裂隙尖端附近最大拉应力集中程度接近, 这使得岩石中应变能可进一步积累、压致拉裂型微裂隙数量进一步增加, 岩石呈脆性破坏, 并且破碎程度明显增加。研究工作对深埋隧洞突水灾害防治及强降雨诱发高速滑坡灾害预防具有重要的理论和现实意义。     

危岩失稳模式分类研究

近年来,重庆地区开展的大量危岩防治工作表明,现有的危岩分类方案缺乏统一的定义和内涵,使用中容易出现混淆和争议,同时,还存在危岩无类可归的现象。针对现有危岩分类方案的不足,本文在分析和总结国内主要危岩分类方案的基础上,结合近年来发生的典型危岩崩塌事件的调查成果,对危岩分类问题进行了研究。首先,根据危岩破坏时的初始运动方式,将危岩分为倾倒式、滑移式、错断式、悬挑式、坐落式和坠落式等6类,并根据危岩结构面组合特征及影响因素的差异,进一步细分为11个亚类;其次,对各类危岩的定义、主控结构面位置及发育特征、形成条件及影响因素、变形机理进行了细致的界定和总结,最后,结合典型危岩崩塌实例进行简要的分析和说明。新的危岩分类方案类型全面,定义明确,界限清晰,实用性较强,可以有效地指导危岩勘查评价、监测预警以及防治工作的开展。     

隔水隔泥岩土盘构成及其破坏模式研究

隧道施工开挖接近开挖工作面前方存在的突水突泥致灾构造,或通过隧道开挖轮廓线外存在的突水突泥致灾构造,由于开挖工作面与开挖工作面前方存在的突水突泥致灾构造间或开挖轮廓线与开挖轮廓线外存在的突水突泥致灾构造间隔水隔泥岩土盘厚度小于最小安全岩土盘厚度,隔水隔泥岩土盘在突水致灾构造中地下水或突泥致灾构造中黏土应力作用下失稳破坏,导致隧道施工突水、突泥灾害发生。本文以统计近十多年的隧道施工突水突泥灾害实例,以此为基础总结提出了导致隧道施工突水突泥灾害发生的隔水隔泥岩土盘构成类型及其破坏模式,分析提出了5种隔水隔泥岩土盘类型：夹黏土或不夹黏土的大小不一的破碎岩石块体（岩石颗粒、砂夹卵石）、裂隙黏土充填或裂隙密闭无充填的节理裂隙化岩体、黏土或断层泥、完整岩体、初期支护隔水隔泥岩土盘,并在这5种隔水隔泥岩土盘类型的基础上,提出了5种破坏模式：渗流（溃散）破坏、剪切破坏、软化破坏与爆裂破坏、断裂/爆裂破坏、弯断破坏;分析了隔水隔泥岩土盘构成类型与破坏模式间的相互关系。     

大光包滑坡工程地质研究

大光包滑坡是512汶川MS8.0级特大地震触发的规模最大的滑坡。滑坡位于汶川地震发震断裂上盘,距发震断裂直线距离3.0～4.5km,覆盖面积7.12km2,体积11.59108m3,是我国有史料记载以来规模最大的滑坡,也是目前世界上已知为数不多的几个10109m3以上的超大规模滑坡之一。本文作者自2011以来,在过去工作基础上,对该滑坡开展了1：2000滑坡工程地质测绘,结合物探、坑槽探及浅孔钻探等工作,编制了滑坡工程地质系列图件,从而进一步查明了大光包滑坡的平面和空间形态、滑体结构、滑面位置和堆积特征等,获得了较为完整的滑坡要素定量数据。研究成果还原了大光包滑坡发生时的真实场景;揭示了滑坡堆积地貌特征、植被分布、岩性分布以及堆积体结构特征等,认为大光包滑坡是受强震和特定地形条件、岩体结构条件（层间剪切断层和两组陡裂结构面）控制的楔形体失稳。在此基础上,根据滑坡的要素组成和运动堆积特征,对滑坡进行了分区,分为滑坡断壁区、主滑堆积区和次滑堆积区3个大区,进一步划分为10个小区,分析阐明了各区特征。最后,对大光包滑坡的发生过程和形成机理进行了概要分析,将其概括为5个主要阶段：即强震拉裂阶段、锁固段剪断及楔形体失稳阶段、高速滑动和急刹车运动堆积阶段、拆离滑动阶段、断壁崩滑阶段。研究还发现：强震作用下滑带的进一步碎裂化,以及可能出现的水击作用可能是滑坡骤然启动的主要原因。     

基于循环加卸载的矿物定向排列致各向异性岩石损伤演化规律——以黑云母石英片岩为例

围岩冻融损伤劣化加剧了寒区隧道衬砌结构破坏,为探究新疆高寒隧道强风化炭质板岩围岩冻融损伤劣化规律及各向异性特征,制取层理倾角θ=0°、45°、90° 3种板岩试样,在开放饱水的条件下进行了0次、10次、20次、30次、40次冻融循环试验,并对冻融循环后的试样进行宏观力学性能试验及断裂面扫描电镜测试。结果表明：在冻融循环作用下,强风化板岩的冻融损伤多集中于节理裂隙等软弱结构处,损伤模式主要为顺层理裂隙萌生、顺层理剥落及顺层理断裂,板岩自然饱和质量呈现先缓慢增加后迅速递减的趋势;不同层理倾角板岩强度特征差异较大且受风化作用与冻融循环作用影响显著,伴随着冻融循环次数的增加,板岩抗压强度、弹性模量均呈现非线性衰减趋势,冻融受荷损伤变量逐渐增大,3种层理倾角板岩抵抗冻融损伤作用的关系为0°＞90°＞45°;扫描电镜图像观察到板岩层理断裂表现出显著的脆性特征,但多次的冻融循环作用使板岩受荷破坏破裂面表现出一定的塑性特征。研究发现倾角为0°层理构造的板岩受冻融环境的影响相对较小,具有更加稳定的力学性质,研究揭示了强风化定向层理板岩各向异性冻融损伤劣化规律,可为定向产状结构围岩背景下的寒区隧道工程冻害风险评估提供参考。