基于尖点突变理论的软岩弃渣路堤局部稳定性分析

为充分利用现场材料资源,达到节约成本的目的,文章基于筛分试验、击实试验、承载比试验（CBR试验）,分析了软岩弃渣的工程特性;其次,以路基沉降监测为基础,采用尖点突变理论分析路基填筑后的稳定性;再利用粒子群优化极限学习机模型（PSO-ELM）对路基变形进行预测,以评价路基稳定性的发展趋势。研究结果表明:成武高速的软岩弃渣具有较好的级配,且最优含水率条件下的CBR值符合路堤设计要求,说明软岩弃渣作为路基填料的可行性;在现场监测结果中,Ⅰ号监测断面的最大沉降量为71.3 mm,Ⅱ号监测断面的最大沉降量为61.4 mm;在尖点突变理论的整体稳定性分析中,两监测点的突变特征值均大于零,路基处于稳定状态;同时,在分阶段的稳定性分析中,不同阶段的突变特征值也大于零,并随沉降时间的增加,突变特征值具减小趋势,得出路基在不同沉降阶段也处于稳定状态;通过变形预测,得出两监测点均具有较高的预测精度,验证了PSO-ELM模型在路基变形预测中的适用性,并得出路基稳定性的发展趋势趋于稳定,验证了软岩弃渣在路基填筑中具有适用性。     

基于分形理论的SWCC边界曲线滞后效应模型研究

微观土颗粒及孔隙分布的非均匀性及由此引起的瓶颈效应是造成非饱和土土-水特征曲线(SWCC)滞后效应的主要原因。引入分形理论,考虑非饱和土孔径及渗流路径的微观分形特性,提出了一个用于描述水在非饱和土中渗流的毛细管模型。模型中将非饱和土孔隙简化为一系列具有不同孔径大小的毛细弯管,其孔径大小及弯曲程度假定服从分形规律。在此基础上,推导得了非饱和土的吸湿与脱湿过程的饱和度S_e~-水头高度h来描述土-水特征曲线滞后效应的特征方程以及饱和度S_e~-相对水力传导系数Kr特征方程。与室内观测结果及已有研究的对比表明,该模型相比以往方法,可更好地模拟非饱和土土-水特征曲线的滞后效应。对非饱和土吸湿与脱湿过程滞后效应的本质进行了对比分析,揭示了滞后效应产生的根本原因在于土体中流通孔隙大小的非均匀性。     

下穿隧道开挖引起的挤土桩沉降控制分析方法

随着地下空间开发利用的立体式发展,地下近接工程中结构相互作用问题日益突显。针对盾构隧道下穿既有挤土桩问题,提出了基于岩土介质小孔扩张（收缩）理论的分析方法。通过基于统一砂黏土本构模型和大应变假设推导的小孔扩张-收缩排水解析解,建立了隧-桩相互作用力学模型;提出了隧道开挖影响下桩基的承载力衰减因子,并采用荷载-沉降曲线预测了桩基沉降。由分析结果可知,隧道地层损失引起的桩侧承载力减小、桩端承载力减小和桩端刚度损失,三者共同作用促使桩基发生沉降失稳,并提出了桩基的承载力控制准则、稳定控制准则和变形控制准则。此外,研究得到了桩基失稳时隧道地层损失与各因素之间的相关关系。其结果为揭示隧道与邻近结构相互作用机制、保障地下结构稳定性提供了有效的分析手段和必要的理论依据。     

中国前陆冲断带油气勘探、理论与技术主要进展和展望

我国中西部地区发育有16个前陆冲断带,油气资源总体较为丰富。前陆冲断带在天然气加快发展中地位与作用重要,是近期勘探突破发现、增储上产的重要领域和补充。2011年以来前陆冲断带勘探获得塔里木盆地库车深层天然气及柴达木盆地西南缘石油两项重大突破、准噶尔盆地西北缘石油及四川盆地西北缘天然气两项重大进展、准噶尔盆地南缘及塔里木盆地西南缘和鄂尔多斯西缘油气3个重要苗头,进一步夯实了西气东输资源基础,推动了前陆盆地大油气区勘探进程。前陆冲断带地质研究在盆地原型恢复和晚期构造改造、深层结构刻画与构造解剖、储层演化与油气充注机制、断-盖控藏模式与油气有效聚集3-R评价方法、区域成藏特征与油气分布规律5个方面形成创新认识,发展了中西部前陆冲断带油气聚集理论。前陆冲断带勘探配套技术研发在复杂构造建模技术、复杂构造深度域地震成像技术、复杂油气藏综合评价技术、前陆深层钻完井和储层压裂改造技术4方面取得进展,推动了前陆核心技术形成和油气勘探发现。前陆冲断带近期勘探显示出较大增储潜力与挑战共存的局面。展望了前陆基础地质、油气勘探、勘探技术研究3方面特点与发展趋势,分析了近期勘探的3点启示与增储潜力,针对未来前陆冲断带在勘探生产、地质研究、配套技术上面临的挑战,提出了相应的4方面勘探研究对策与建议。     

湘南金鸡岭辉绿岩脉的岩石成因及动力学意义

华南中生代基性岩脉的形成通常与板内伸展活动有关,它们既是探索深部地幔演化的探针,又是研究地球动力学背景的手段。本文选取湘南金鸡岭辉绿岩脉进行了高精度LA- ICP- MS锆石U- Pb同位素定年、全岩主微量元素和Sr- Nd同位素以及矿物地球化学测试分析,旨在探讨它们的岩石成因与岩石圈地幔演化的关系及华南内陆地区的地球动力学背景。研究显示金鸡岭辉绿岩脉的锆石U- Pb年龄为153. 1±1. 0 Ma,为晚侏罗世岩浆活动的产物。该岩石微量元素组成具有类似于洋岛玄武岩（OIB）的特征,表现出轻稀土元素（LREE）、大离子亲石元素（LILE）和高场强元素（HFSE）不同程度的富集,无Nb、Ta负异常,表明岩浆源区与岛弧环境无关,并且地壳物质混染程度较低。87Sr/86 Sr初始比值为0. 7062~0. 7080,εNd( t )值为+1. 76～+3. 75,也类似于OIB地幔源区。研究表明,金鸡岭辉绿岩脉来源于受软流圈熔体侵蚀/交代的岩石圈地幔的部分熔融,相应岩浆在上升侵位过程中发生了分离结晶和轻微的地壳混染作用,是板内拉张环境下的产物,为地幔改造/岩石圈减薄的岩浆岩响应及软流圈-岩石圈之间相互作用的表征。华南内陆地区中生代的岩浆作用可能与古太平洋板块俯冲无关,而是在陆内裂谷背景下软流圈上涌和岩石圈伸展减薄的产物。     

基于分形理论探究砂岩最小孔隙半径的最优区间

渗透率是评价多孔介质导水性能的主要参数,是导水介质微观孔隙结构在宏观上的表现特征。通过扫描电镜实验和图像处理技术,统计出砂岩微观孔隙几何参数,并结合分形理论探究了砂岩微观孔隙结构对渗透率的影响。同时,以实测渗透率为约束条件,确定了对渗流起作用的最小孔隙半径r_min区间,该区间可作为渗透率预测时最小孔隙半径r_min的最优取值区间,并获取了与之对应的孔隙半径累积百分数区间。结果表明:砂岩最小孔隙半径r_min的取值对渗透率影响较大,随着砂岩最小孔隙半径r_min取值的增大,其渗透率先急剧下降,后渐渐地趋于稳定,并伴有上升趋势。在致密砂岩中,理论渗透率与实测渗透率相等时,对应的最小孔隙半径r_min落在孔隙半径累积百分数为15%~25%内,该孔隙半径累积百分数区间对应的孔隙半径区间可作为计算砂岩理论渗透率时最小孔隙半径r_min的最优取值区间,并且随着砂岩渗透率的增大,最小孔隙半径r_min对应下的孔隙半径累积百分数逐渐增加。      

基于SLFT边坡双折减系数强度失稳判据

基于滑移线场理论（SLFT）,提出了一种边坡双折减系数强度折减法失稳判据:当由滑移线场理论计算得到的极限状态下的边坡坡面（简称"极限稳定坡面"）与原坡面相交于坡脚时,判断边坡处于极限状态。基于提出的失稳判据构建了双折减系数倒数空间的临界曲线,并推导了整体安全系数计算公式。边坡算例计算结果表明:初始点和临界曲线的3种相对位置关系（点在曲线上方,点属于曲线,点在曲线下方）对应3类边坡整体安全系数（FS>1,FS=1,FS<1）,整体安全系数计算结果与边坡状态相符合,确定的临界滑裂面形状以及在边坡中的位置都与已有结论一致。提出的失稳判据适用于计算配套系数和整体安全系数,实现了失稳判据的客观标准定量化。      

山坡表层关键带结构与水文连通性研究进展

山丘区是洪水的"策源地",山丘区坡地、沟谷及间歇性河道为洪水的形成提供了通道,同时也是水文连通时空变化最为强烈的地带。然而,对流域表层关键带结构特征及其水文连通机制等的认识尚存不足,限制了产汇流理论及模型方法的发展和应用。通过对比国内外山坡水文实验,发现山坡物理结构连通性控制并深刻影响着水流的连通过程,现有水文连通实验侧重孔隙等微观尺度的规律研究,与水文模型理论存在尺度上的巨大偏差。为此,提出水文连通性应侧重揭示水流在山坡地表、地下的宏观表象通道及分布特征,探索径流连通的动力学机制,即山坡水文连通性研究重在剖析其结构特征的水文累积效应,应保持关键带结构特征合理概化与产汇流理论适度复杂之间的平衡。     

基于板壳和断裂力学理论的上覆采空区积水危险性判定技术

为避免山西临汾胜利煤矿10号煤层采动过程中受上覆6号煤层采空区透水的威胁,利用板壳理论、断裂力学理论分别建立导水裂隙带高度和底板破裂深度的力学模型,计算10号煤层Ⅰ—Ⅵ区开采过程中导水裂隙带高度分别为46.77 m、48.86 m、56.05 m、56.14 m、56.33 m和55.20 m,6号煤层Ⅰ—Ⅳ区的破裂带影响深度分别为1.57 m、1.14 m、1.85 m和1.26 m。通过构建上覆煤层采空区积水危险性类型的划分准则,对10号煤层采动过程中受到上覆6号煤层采空区积水的危险性进行判定分析,结果表明:6号煤层Ⅰ—Ⅳ区对10号煤层的积水危险性类型均为突水型,会对10号煤开采过程产生安全威胁;6号煤层的不可采区域对10号煤层Ⅴ区和Ⅵ区的影响类型为原岩渗透型,对10号煤层Ⅴ区和Ⅵ区的回采不会构成危险性。