南秦岭西乡群锆石SHRIMP U—Pb年龄及其构造地质意义

2009年陕西省地质志修编项目组,重点对出露于西乡县城东孙家河附近,南秦岭西乡群孙家河组英安质火山熔岩进行了锆石SHRIMP U-Pb同位素年代学和岩石化学、稀土元素、微量元素等方面的研究,获得了新的同位素年龄为814.8±5.2 Ma。认为该岛弧火山系的形成时代为青白口纪晚期,属晋宁期古扬子板块西缘与青康滇古板块汇聚的产物,为研究南秦岭扬子陆块过渡基底的形成时代,提供了有力的佐证。对进一步详细研究扬子陆块Rodinia超大陆汇聚时限及秦岭造山带的构造演化提供了新的时代证据,具有重要的地质构造意义。     

高陡复杂露天矿边坡地应力场分区非线性反演分析

地应力是边坡稳定性分析的重要因素。在杏山铁矿露天高陡边坡实测地应力数据的基础上,采用多元线性回归方法,在充分考虑岩体自重与构造应力影响的情况下,对5类11种边界条件工况进行了有限差分FLAC3D的模拟加载,反演得出研究区域内的地应力场。鉴于该方法只能对地应力场进行线性和全区反演,这对内部结构极其复杂、矿区内各个区域岩性和地形差异较大的金属矿山矿体显然是不够准确的。为了克服以上缺陷,采用了非线性的神经网络反演方法,并根据岩体的岩性分布和地形起伏将整个矿区划分为5个分区,通过引入侧压力系数k0实现分区域反演,从而得到整个矿区的地应力场。研究表明,在复杂地质条件下,神经网络方法反演出的初始地应力分布更加合理。     

动态应力追踪方法识别采动裂隙带发育研究

煤层开采过程中,开采工作面围岩一定范围内的岩体会产生卸荷裂缝或新裂隙,其中有一部分裂缝和裂隙存在张开的经历。由于张开的裂隙和缝隙内没有力的传递介质,在这些裂缝、裂隙附近区域的应力会从因重力引起的应力大值降低到一个很小的值,但不一定会达到应力为0值。裂缝、裂隙附近区域的应力由于之后的应力重分布可以发生调整而振荡,裂缝、裂隙相应地可以闭合,甚至可以承受很大的剪应力。基于一部分采动张开裂隙附近区域的应力大值曾经历过大幅度卸载到一个很小值这一动态过程,提出了一种识别采动裂隙带发育的动态应力追踪方法。以宁夏石嘴山矿区三号煤层为工程背景,利用离散元UDEC软件包计算确定煤层开采过程中覆岩内部不同开采阶段的应力分布。借助于后处理软件TechPlot,利用提出的动态应力追踪方法,识别该矿采动裂隙带的范围和高度;研究结果表明,所提出的动态应力追逐方法具有可行性和很好的适用性。     

薄冲积层下开采地表动态移动规律与特征

位于采煤影响区的高压线、输气输油管道、河道等设施对地表动态移动极为敏感。以甘肃某煤矿在金沙河下开采为背景,通过现场地表移动监测,获得薄冲积层条件下综放开采地表动态移动变形规律。研究表明：薄冲积层下综放开采地表具有下沉移动起始期很短、活跃期较长等特点。地表移动活跃期位于工作面前方110 m至工作面后方400 m范围内,历时185 d,期间地表点下沉量可达到该点总下沉量的90.7%;地表移动剧烈期在工作面后方50 m至150 m范围内,但剧烈扰动时间相对较短,历时约60 d。基于测点下沉曲线为S型分布、下沉速度曲线类似为正态分布特点,建立了考虑开采时间和工作面推进速度因素的地表下沉及下沉速度动态模型,并追踪刻画出地表测点往复式下沉与水平运动的轨迹。薄冲积层下开采,地表裂缝更易平行于工作面走向方向发育,并且随工作面的推进,地表裂缝具有前移和密集区向工作面外侧小范围扩大的时空特征。     

断层破碎带剪切作用下力链结构及演化光弹试验研究

断层破碎带颗粒介质体系中力链形成机制及其演化规律,是研究含破碎带断层蠕滑、黏滑以及地震等地质灾害发生的重要基础。借助颗粒体双轴加载双向流动光弹试验装置,对断层破碎带剪切作用下的宏观力学特性、破碎带中光弹力链网络结构及演化、力链空间分布及强度等特征进行研究。结果表明:(1)断层破碎带中,岩体颗粒之间通过力链传递力的相互作用;破碎带与断层诱导裂隙带之间存在易滑段与不易滑段,揭示了剪切作用下破碎带空间变形非均匀特征;破碎带中岩体颗粒物质的重新排列,引起易滑段与不易滑段的动态演化。(2)破碎带中较大粒径角砾岩颗粒承载了断层上下盘之间的主要挤压及摩擦力,起到了骨架支撑的作用;随着剪力的增长,强力链方向发生偏转,向竖直方向靠拢。(3)处于高应力状态的断层远离破碎带边缘位置岩体颗粒更容易发生破坏、碎裂、重新排列,从而引起强力链空间方位的变化;随着竖向荷载的增大,强力链空间方位由明显各向非均匀性向各向均匀性转变。(4)竖向荷载变化对断层破碎带中力链比例和颗粒接触力分布频率影响较小,对力链空间分布及强度影响较大。     

北秦岭罗汉寺岩群锆石SHRIMP U-Pb年龄及其构造地质意义

对出露于北秦岭周至黑河小王涧黄草坪南罗汉寺岩群(弧前盆地沉积楔形体)中的英安质晶屑凝灰岩,进行了锆石SHRIMP U-Pb同位素测年研究,获得该群晶屑凝灰岩形成时代为(491±5)Ma,反映该岩群跨及早奥陶世.结合商丹带北侧广泛发育的加里东期岛弧花岗岩带和前人在其他地区测定该岩群的最新年代信息,认为本次测年数据为北秦岭...     

滑坡时空演化规律及覆管力学响应研究

山体滑坡是威胁天然气管道安全运营的主要地质灾害,研究适应于滑坡演化规律及覆管力学响应状态的分析方法具有重要的工程意义。为此,首先采用坡体系统（阻滑段－下滑段）总势能平衡方程,即拉格朗日变分方程,并基于最小势能原理,获得坡体失稳滑移的临界条件——下滑段应变能释放量等于阻滑段破裂贯通所需要的应变能时,坡体即发生滑移,坡体内部储存的应变能转化为动能。一方面,根据滑动全过程中的岩土体颗粒与管道外壁接触关系,提出了滑坡两阶段的管道力学响应模式;另一方面,考虑岩土体颗粒的碎散度,分别构建岩质滑坡作用下管道的均匀受力模式及土质边坡管道的非均匀受力模式。鉴于此,从小尺度管土相互作用的力学响应出发,推导出岩质边坡与土质边坡滑动前后阶段的管道弹性部分受力表达式。最后,以川气东送EES244段天然气管道跨越滑坡为研究对象,建立了边坡系统总势能方程,分析出坡体的变形、失稳及滑移情况,计算出管道在不同滑动阶段的应力值,对管道的安全性进行了评价。同时,采用数值模拟的方法,从整体大尺度角度对全管段进行受力分析与安全性校核。结果表明：滑动区与未滑动区的交界面附近管道出现应力突变,滑动区内部应力小幅度增加,但整体处于安全稳定状态。因此,采用的小尺度理论计算与大尺度整体数值模拟的研究方法,对拟建管道前期设计、现役管道安全评价和后期管道维修等具有指导意义及实用价值。     

特厚煤层综放开采上覆岩体移动特点的数值分析

综放开采是80年代中后期在我国实施的一项新的采煤方法,主要特点是开采工艺简单、工作效率高,因此,在我国得到广泛应用。但是,一般矿区开采厚度多在10～20m左右,对于厚度在100m左右、且周边为城市建筑群的矿山开采,其采动效应不仅仅涉及到矿山自身的安全间题,而且也严重地影响到周边环境工程的安全及其该地区居民的正常生活与人身安全,因此,对特厚煤层开采过程中上覆岩体的动态变形特征与岩体移动规律的研究将具有重要社会意义和理论价值。     

北京地区超大深基坑工程设计与施工实践

基坑工程是地下空间开发的技术支撑,随着人们对地下空间开发的需要,基坑工程正面临新的挑战。回顾了北京地区浅层基坑的特点及设计思路;重点分析了目前城市超大深基坑的特点及挑战;结合北京市某超大深基坑工程设计施工实践及其监测评价,总结了城市超大深基坑工程实践中的设计概念;就北京地区城市基坑的发展提出了新的设想。     

断裂岩石细观破坏机理及三维接触损伤

以断裂岩体长期稳定性为研究背景,开展岩体断面细观接触演化和长期力学行为的研究,借助CT检测方法,研究断裂岩体双翼表面细观接触状态、接触损伤演化等影响岩体长期力学行为的特征以及断裂岩石蠕变过程中粗糙表面凹凸体磨损及亚表面微裂纹、微孔洞发展等表面接触损伤演化规律。CT图片得出剪切蠕变破碎岩石的多种失稳模式,这几种破坏模式共同存在于岩石断裂面的剪切蠕变过程中,并在断裂面不同位置交替出现。通过三维重构初步了解断裂岩石损伤过程中新生断面的形成过程:断裂面在剪切蠕变过程中微凸体附近易产生损伤形成空洞或初始裂隙,随后大量空洞和裂隙发展形成裂纹网络,裂纹网络贯通形成新断裂面。