考虑应力变化速率的岩石脆性评价指标

脆性作为岩石的重要的力学指标,对深部岩体性态评价以及灾害预防具有重要意义。岩石应力−应变曲线能够很好地表征岩石的脆性。考虑到现有基于应力−应变曲线的脆性指标大多都只对曲线的一部分进行分析,且少有指标能够准确地应用于岩石II类曲线中,对整体判断的缺乏可能会导致工程应用上适应性及可靠性不足的情况。针对现有脆性指标普遍存在的物理意义模糊、评估结果与岩石脆性的关系非连续等问题,综合考量岩石应力−应变曲线中峰前应力上升速率、峰后应力跌落速率以及峰值点应变值对岩石脆性的影响,提出了一种物理意义明确、计算结果与岩石脆性之间的关系是单调且连续的岩石脆性指数计算方法。选取国内外常用脆性指标对锦屏II级水电站大理岩和某铁路隧道花岗岩、变质砂岩以及片麻岩的单轴压缩试验数据进行脆性评价后进行比较,验证了指标的适用性。进一步将提出的指标应用于常规三轴试验条件下大理岩脆性分析,结果表明,该指标不仅能够量化和分类不同岩石的脆性特征,还能表征围压对岩石脆性的抑制作用。     

基于快速应力释放的深埋隧洞岩爆防治对策研究

大型地下工程开挖中,高地应力环境下高储能脆性岩体通常会通过脆性破裂快速释放应变能而产生岩爆。岩爆作为常见的一类动力失稳地质灾害现象,极大地威胁着现场施工人员和设备的安全。作为雅砻江锦屏二级水电站的主要工程,千米级埋深的引水隧洞也面临高地应力下硬岩岩爆问题。针对锦屏二级引水隧洞岩爆的特点,提出采用快速应力释放的方法防治岩爆,并采用数值模拟的方法优选了倾斜辐射爆破孔方案。数值模拟结果表明：该方法能使岩体内的初始应力快速卸荷,同时使应力集中区向岩体深部转移。通过在锦屏二级引水隧洞工程中的试验与运用,采用声波测试法对实施快速应力释放方案的效果进行检验,验证了快速应力释放方法防治岩爆的有效性。研究成果为解决类似工程岩爆防治问题提供了理论依据和借鉴。     

高地应力条件下大型地下厂房松动区变化规律及参数反演

松动区是控制地下洞室围岩变形及失稳的重要因素。以锦屏一级水电站为例,结合声波测试及多点位移计监测成果,对高地应力和低强度应力比条件下大型地下厂房围岩松动区的分布及变化特征进行分析,并采用BP网络和遗传算法对围岩参数进行反演。研究表明,声波测试的围岩松弛深度与多点位移计监测得到的围岩主要变形深度具有一致性,围岩松弛深度变化趋势与岩壁位移变化也存在对应关系,两者结合可以对围岩松动区的变化规律进行连续的分析。高地应力和低强度应力比条件下的松动区深度远大于一般应力条件,由于围岩应力状态调整、岩体破坏所导致的卸荷松弛成为围岩松弛的主要因素。开挖过程中,由于围岩应力状态的逐步调整,导致围岩的破坏和松弛的渐进发展,其中松弛深度在水平向的扩展较为明显。反演得到的松动区岩体变形模量及黏聚力较未松动岩体有明显降低,而摩擦角降低较少。因此,对松动区岩体进行灌浆加固,将有助于提高松动区岩体的变形模量和粘聚力,从而增强围岩的稳定性。     

云南金平县镁铁-超镁铁岩岩床群的地球化学特征

金平地区的镁铁-超镁铁质岩岩床群侵入在晚泥盆世地层中。岩石类型包括粒玄岩、辉绿岩、辉长岩、橄榄辉玄岩和苦橄岩。岩床群的走向与区域构造方向一致,为北西向延伸。单个岩床的厚度在1-200m之间,较厚的岩床有明显的结晶分异作用。粒玄岩和辉绿岩含相当数量的钛铁矿,称为铁钛玄武岩。化学成分以强烈富Ti为特征,TiO₂含量平均达3.9%.Mg含量通常较低,是拉斑质或碱性玄武岩演化而来的。这种高Ti玄武岩还富Th、Ta、Nb,Th/Ta比值接近1,Zr/Nb比值较低,接近OIB的特征,推测产于板内环境,是地幔柱部分熔融形成的岩浆。金平岩床群中苦橄岩和橄榄辉玄岩(MgO含量在15.1%-23.3%之间)出露的比例相对较多,指示地幔柱部分熔融的温度较高,推测相当于地幔柱尾部的特征。     

苏鲁高压-超高压变质地体南缘高压与超高压变质带原岩的接触关系及其地质意义

苏鲁高压-超高压变质地体南缘高压与超高压变质带接触关系的确定对该地区构造格局的建立具有重要的意义。研究表明苏鲁高压-超高压变质地体南缘高压变质带内的锦屏群底部含砾岩层不整合覆盖于超高压变质带南部的朐山花岗片麻岩之上，含砾岩层中的砾石虽然经历了后期的塑性变形改造，但其地质特征仍展示出地层下部层位沉积砾石特有的性质。此外，同位素年代学研究揭示出朐山花岗片麻岩与锦屏群变质岩的原岩分别形成于859Ma和814Ma。这些都说明锦屏群变质岩与下伏朐山花岗片麻岩原岩之间的接触关系为角度不整合。在后期的构造运动过程中它们一起经历了高压-超高压变质变形作用，折返过程中锦屏群变质岩向北西西方向逆冲，形成叠加于不整合接触面的韧性剪切带。     

锦屏一级水电站左岸开挖高边坡变形监测分析

锦屏一级水电站左岸开挖高边坡的开挖高度达到530 m,断层发育,岩体卸荷深度大,地质条件十分复杂,边坡在施工期和运行期的稳定性问题特别重要。对边坡的工程地质条件进行分析,介绍锦屏一级水电站工程左岸边坡的变形监测布置及监测结果。锦屏一级左坝肩边坡采用表面变形观测、浅表变形观测及深部变形观测,由表及里3个层次监测边坡岩体的变形。表面变形监测采用外观变形监测方法;浅部变形监测采用多点位移计,监测深度为0～90 m;深部变形监测采用平洞测距、水准沉降及石墨杆收敛计等监测方法,布置于勘探平洞内,穿越主要断层及深部拉裂缝,最大监测达到260 m。截止2011年5月,边坡浅表最大水平位移106.1 mm,最大垂直下沉位移58.6 mm,主要受边坡开挖及支护控制。深层最大水平变形量为47.48 mm,最大垂直沉降变形为7.2 mm,主要受深部拉裂缝及断层控制。目前位移趋于收敛,最大变形速率小于0.1 mm/d,满足安全控制标准,边坡已趋于稳定。     

锦屏一级水电站库区中小地震震源机制解与局部应力场特征

利用四川及邻区数字地震台网2013—2018年的波形资料, 基于CAP和HASH方法反演得到锦屏一级水电站(以下简称锦屏水库)库区及周边M_L≥2.5地震的震源机制解, 根据DRSSI方法计算得到库区局部应力场信息, 结合该区域的地质资料, 从震源机制参数和局部应力场变化等方面讨论了水库加卸载对该区域地震活动的影响.取得的主要认识如下: (1)库区地震活动类型以走滑型为主, 不同加卸载阶段震源机制类型存在一定差异, 库区蓄水前期震源机制类型呈现多样性, 蓄水后期与区域背景场趋于一致; (2)库区应力场最大主应力方向以NNW-SSE向为主, 分时段结果显示, 蓄水后期局部应力场最大主应力方向由NNW向逐渐发生偏转至NW向; (3)库区周边的地质构造和岩性条件有利于库水的渗透, 蓄水后重力载荷和流体渗透的共同作用导致岩体断层面库仑应力的变化, 从而呈现出库区蓄水前后中小地震活跃程度的显著差异特征.

     

贵州锦屏地区金矿地球化学特征与成矿物源分析

对贵州锦屏石英脉型金矿赋矿地层岩石地球化学分析结果表明,该区金矿赋矿层位新元古代下江群再瓦组—隆里组地层中Au元素含量一般低于上地壳背景值,并随地层由老到新其含量大致具有逐渐减少的特点,但Au及其共伴生元素的富集对地层、岩性并无明显的选择性。金矿石中黄铁矿及毒砂硫同位素分析结果显示:δ~(34)S介于-0. 79‰～5. 93‰之间,大部分与上地幔基性—超基性岩δ~(34)S值相近,少量与中酸性岩相近,表明成矿物质主要来源于上地幔。     

锦屏一级水电站左坝肩边坡开挖三维有限元分析

应用3Dσ软件对锦屏一级水电站左坝肩高边坡开挖过程进行三维有限元模拟,并对左坝肩缆机平台以上边坡和拱肩槽边坡的应力、位移情况进行详细的模拟。模拟结果表明:开挖坡面产生不同程度的张拉应力区域;缆机平台和拱肩槽槽坡底部产生一些竖直方向的回弹变形和水平向坡外的变形;5#梁山脊在拱肩槽开挖后将产生进一步的卸荷松弛,表层岩体稳定性将可能恶化,F42 9断层以上的大块岩体将是一个潜在的威胁,这些区域是逐级开挖过程中边坡支护设计的重点。     

基于区域分解算法的地下水耦合模型及其应用

根据岩体中不同区域裂隙发育规模的差异分为连续区域和离散区域,在不同区域中使用不同的地下水运动数学模型,应用区域分解算法来解决这类问题。其中连续区域采用了等效连续介质模型,离散区域采用了随机裂隙网络模型,通过区域公共边界上水位和流量连续的条件将两模型耦合求解。将基于区域分解算法的耦合模型应用于锦屏水电站坝址区三维渗流场的模拟中,通过钻孔观测水位和计算水位的对比发现,该方法是有效的,能够应用于实际工程。