2014年  22卷  第4期

前言
前言
王思敬
2014, 22(4): 0-0.
摘要(1979)
320KB(722)
摘要:
基础研究
摘要:
采用宏观力学行为和微观结构定量分析相结合的方法,论文探讨了饱和软土中结合水对其固结、蠕变的影响。首先,采用SEM、压汞及最大吸水量等量测技术,对各级荷载下软土的孔隙级配进行了分析,并对淤泥土固结变形过程中微观结构变化特征进行定量研究,发现伴随着结构强度逐渐丧失和固结过程中不同类型孔隙水的排出,并对软土孔隙中的自由水及结合水进行了划分。其次,通过高压固结试验发现软土的固结过程明显存在两个阶段,前者主要与自由水有关,而后者则与结合水的行为有关。通过蠕变试验,分析了软土的黏滞系数与结合水膜的厚度相关关系。 采用宏观力学行为和微观结构定量分析相结合的方法,论文探讨了饱和软土中结合水对其固结、蠕变的影响。首先,采用SEM、压汞及最大吸水量等量测技术,对各级荷载下软土的孔隙级配进行了分析,并对淤泥土固结变形过程中微观结构变化特征进行定量研究,发现伴随着结构强度逐渐丧失和固结过程中不同类型孔隙水的排出,并对软土孔隙中的自由水及结合水进行了划分。其次,通过高压固结试验发现软土的固结过程明显存在两个阶段,前者主要与自由水有关,而后者则与结合水的行为有关。通过蠕变试验,分析了软土的黏滞系数与结合水膜的厚度相关关系。
摘要:
谷德振先生是我国著名的工程地质学家,也是中国工程地质的奠基人。他德高望重、学术精深,且谦逊、诚挚和富有担当精神;他对后辈关怀备至,注重培养和身教言教,是青年人学习的榜样。谷德振先生是中国地质学会工程地质专业委员会的首届主任,在他的带领下,使我国工程地质学科得到迅速发展。特别是他创立的岩体结构控制论极大地推动了20世纪我国工程地质学科的发展,为我国工程地质学科发展和重大工程建设做出了重要贡献。岩体结构控制论已成长为一巨树,形成许多分支,如岩体结构分类、岩体结构力学、工程地质力学、反分析法等。南京大学优势面研究组学习他的结构控制论,找到自己的学科研究方向,以结构面为研究对象,通过30余年努力,形成一种新的研究模式和方法优势面理论。我们将优势面理论视为结构控制论生长的一个分支。21世纪,以结构控制论的学术思想为指导,引入纳米地质与纳米技术,探索宏观工程地质的自然规律和更微观规律的内在关系;在地质灾害防治与预测研究中,应注意灾害链问题,加强灾害类型、形成机理研究,给出治理对策措施。同时,应注重灾害防治决策管理信息系统研究。今年正值谷德振先生诞辰100周年,我们想起往事,记忆犹新。我们满怀敬佩和感激,撰写此文以表怀念之情。 谷德振先生是我国著名的工程地质学家,也是中国工程地质的奠基人。他德高望重、学术精深,且谦逊、诚挚和富有担当精神;他对后辈关怀备至,注重培养和身教言教,是青年人学习的榜样。谷德振先生是中国地质学会工程地质专业委员会的首届主任,在他的带领下,使我国工程地质学科得到迅速发展。特别是他创立的岩体结构控制论极大地推动了20世纪我国工程地质学科的发展,为我国工程地质学科发展和重大工程建设做出了重要贡献。岩体结构控制论已成长为一巨树,形成许多分支,如岩体结构分类、岩体结构力学、工程地质力学、反分析法等。南京大学优势面研究组学习他的结构控制论,找到自己的学科研究方向,以结构面为研究对象,通过30余年努力,形成一种新的研究模式和方法优势面理论。我们将优势面理论视为结构控制论生长的一个分支。21世纪,以结构控制论的学术思想为指导,引入纳米地质与纳米技术,探索宏观工程地质的自然规律和更微观规律的内在关系;在地质灾害防治与预测研究中,应注意灾害链问题,加强灾害类型、形成机理研究,给出治理对策措施。同时,应注重灾害防治决策管理信息系统研究。今年正值谷德振先生诞辰100周年,我们想起往事,记忆犹新。我们满怀敬佩和感激,撰写此文以表怀念之情。
摘要:
随着工程地质力学及其相关学科的不断完善和发展及其存在问题的不断解决,工程地质力学正逐步进入一个崭新的发展阶段。本文总结了20世纪工程地质力学取得的辉煌成就和面临的巨大挑战,详细论述了工程地质力学的理论体系,包括工程地质体结构的相对性、工程地质体的连续性、工程地质体的本构关系、工程地质体的几何大变形、工程地质大变形力学设计方法等,展望了未来工程地质力学在大变形灾害工程控制材料研发、工程灾害控制、工程地质体的能量本构关系、工程地质体的能量平衡方程和地质工程的量化设计方面的走向,指出工程地质力学作为一门学科的发展仍然任重道远。 随着工程地质力学及其相关学科的不断完善和发展及其存在问题的不断解决,工程地质力学正逐步进入一个崭新的发展阶段。本文总结了20世纪工程地质力学取得的辉煌成就和面临的巨大挑战,详细论述了工程地质力学的理论体系,包括工程地质体结构的相对性、工程地质体的连续性、工程地质体的本构关系、工程地质体的几何大变形、工程地质大变形力学设计方法等,展望了未来工程地质力学在大变形灾害工程控制材料研发、工程灾害控制、工程地质体的能量本构关系、工程地质体的能量平衡方程和地质工程的量化设计方面的走向,指出工程地质力学作为一门学科的发展仍然任重道远。
摘要:
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。 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。
摘要(5655)
1744KB(1122)
摘要:
本文评述了滑坡地震稳定性分析方法的由来,发展和存在问题。比较了基于拟静力法的边坡和滑坡地震力分析的规范,讨论了放大效应与加速度分布系数,滑坡模型的刚性与非刚性,静力与动力分析等问题。尽管拟静力法仍是滑坡地震分析的常用方法,但实际上从太沙基首先引入该方法开始,就受到包括他本人在内的学者们的质疑。特别是从20世纪70年代Seed H.B.对1971年2月9日圣费尔南多地震引发的土石坝滑坡进行了系统研究以来,在欧美等国,基于时程的动力学分析取得了明显的进展,逐渐成为滑坡地震分析的一种更为合理的方法。汶川地震后,我国新制定、修订的与边(滑)坡相关规范大多仍沿用前苏联20世纪40~50年代的《地震区建筑规范》和我国20世纪70年代颁布的《水工建筑物抗震设计规范》(SDJ10-78)采用的方法,在设计理论和实际应用上仍处于粗浅的经验阶段。作者建议应该借鉴地震工程的新理论和新方法,推动我国滑坡地震力分析的现代化和规范化,认为:正如滑坡在重力下的稳定性评价可以根据岩土体的特征,采用圆弧法和折线法两大类方法那样,在地震力作用下的稳定性分析也应进行分类:(1)对于岩质滑坡,应采用地震惯性力沿不同高度考虑放大系数的拟静力法;(2)对于均质饱水的土质滑坡,应采用循环荷载下可模拟土体液化特征的动力分析法;(3)对于堆积层滑坡,应简化放大系数,根据具体条件采用拟静力法或动力分析法。 本文评述了滑坡地震稳定性分析方法的由来,发展和存在问题。比较了基于拟静力法的边坡和滑坡地震力分析的规范,讨论了放大效应与加速度分布系数,滑坡模型的刚性与非刚性,静力与动力分析等问题。尽管拟静力法仍是滑坡地震分析的常用方法,但实际上从太沙基首先引入该方法开始,就受到包括他本人在内的学者们的质疑。特别是从20世纪70年代Seed H.B.对1971年2月9日圣费尔南多地震引发的土石坝滑坡进行了系统研究以来,在欧美等国,基于时程的动力学分析取得了明显的进展,逐渐成为滑坡地震分析的一种更为合理的方法。汶川地震后,我国新制定、修订的与边(滑)坡相关规范大多仍沿用前苏联20世纪40~50年代的《地震区建筑规范》和我国20世纪70年代颁布的《水工建筑物抗震设计规范》(SDJ10-78)采用的方法,在设计理论和实际应用上仍处于粗浅的经验阶段。作者建议应该借鉴地震工程的新理论和新方法,推动我国滑坡地震力分析的现代化和规范化,认为:正如滑坡在重力下的稳定性评价可以根据岩土体的特征,采用圆弧法和折线法两大类方法那样,在地震力作用下的稳定性分析也应进行分类:(1)对于岩质滑坡,应采用地震惯性力沿不同高度考虑放大系数的拟静力法;(2)对于均质饱水的土质滑坡,应采用循环荷载下可模拟土体液化特征的动力分析法;(3)对于堆积层滑坡,应简化放大系数,根据具体条件采用拟静力法或动力分析法。
摘要:
谷德振先生开创的岩体工程地质力学是我国工程地质代表性科学理论之一,岩体结构力学效应是它的核心内容。本文简要概括了谷德振岩体工程地质力学的基本思想,介绍了近20多年来统计岩体力学对岩体工程地质力学理论的发展,包括岩体结构参数模型、应力-应变模型、强度与破坏概率模型、岩体水力学模型,讨论了岩体结构对岩体变形、破坏与水力学性质的各类力学效应与定量控制规律,并探讨了充分调动边坡岩体自稳潜力的主动加固理念、固脚和护腰的加固模式与锚固设计方法。本文认为,谷德振岩体工程地质力学深刻把握了岩体工程行为的基本控制因素和作用规律,具有强大的生命力,推进岩体工程地质力学的定量理论研究是后来者的历史任务。 谷德振先生开创的岩体工程地质力学是我国工程地质代表性科学理论之一,岩体结构力学效应是它的核心内容。本文简要概括了谷德振岩体工程地质力学的基本思想,介绍了近20多年来统计岩体力学对岩体工程地质力学理论的发展,包括岩体结构参数模型、应力-应变模型、强度与破坏概率模型、岩体水力学模型,讨论了岩体结构对岩体变形、破坏与水力学性质的各类力学效应与定量控制规律,并探讨了充分调动边坡岩体自稳潜力的主动加固理念、固脚和护腰的加固模式与锚固设计方法。本文认为,谷德振岩体工程地质力学深刻把握了岩体工程行为的基本控制因素和作用规律,具有强大的生命力,推进岩体工程地质力学的定量理论研究是后来者的历史任务。
摘要:
根据Deere和Miller对岩石的分类,可将软岩分为塑性与弱弹性两种,据此提出压缩型挤出有两种情况,即完全塑性挤出与塑性加半弹性挤出,建立挤出变形的微分方程,获得了发生这两种挤出的最小覆盖层厚度、压缩变形破坏宽度、壁内应力分布、挤出体积与挤出长度等估值公式。还利用公式分析了一般情况的挤出条件,它们与岩石物理力学参数关系及其变化规律。对几个挤出大变形隧道的最小覆盖层厚度进行估算,结果符合实际,表明可供实际工程应用参考。 根据Deere和Miller对岩石的分类,可将软岩分为塑性与弱弹性两种,据此提出压缩型挤出有两种情况,即完全塑性挤出与塑性加半弹性挤出,建立挤出变形的微分方程,获得了发生这两种挤出的最小覆盖层厚度、压缩变形破坏宽度、壁内应力分布、挤出体积与挤出长度等估值公式。还利用公式分析了一般情况的挤出条件,它们与岩石物理力学参数关系及其变化规律。对几个挤出大变形隧道的最小覆盖层厚度进行估算,结果符合实际,表明可供实际工程应用参考。
摘要:
岩体结构理论是20世纪中国工程地质的重大理论创新。本文简介了自20世纪70年代岩体结构理论创立以来,在中国得到的广泛应用。为一大批大型、世界级的工程修建中的工程岩体评价和重大工程地质问题解决提供了理论基础和方法。叙述了岩体结构理论在中国岩体稳定性评价、岩体质量分级、岩质斜(边)坡变形破坏机制、大型、巨型水电站建基岩体的选择的成功应用,和中国各工程领域(部门)将岩体结构列入规范,得到的广泛推广。论述了岩体结构划分主要指标的获取方法、量值选取及需要改善的方面,提出了岩体结构新的亚类原位镶嵌碎裂结构和黏结层状结构的典型特征、划分指标及其在工程中的成功应用。 岩体结构理论是20世纪中国工程地质的重大理论创新。本文简介了自20世纪70年代岩体结构理论创立以来,在中国得到的广泛应用。为一大批大型、世界级的工程修建中的工程岩体评价和重大工程地质问题解决提供了理论基础和方法。叙述了岩体结构理论在中国岩体稳定性评价、岩体质量分级、岩质斜(边)坡变形破坏机制、大型、巨型水电站建基岩体的选择的成功应用,和中国各工程领域(部门)将岩体结构列入规范,得到的广泛推广。论述了岩体结构划分主要指标的获取方法、量值选取及需要改善的方面,提出了岩体结构新的亚类原位镶嵌碎裂结构和黏结层状结构的典型特征、划分指标及其在工程中的成功应用。
摘要:
根据用相似理论导出的、在自重体积力作用下开挖引起围岩位移的一般关系式,借助于量纲分析,并与数值模拟结果比较,给出了在线弹性半无限体中开挖引起围岩位移与岩石材料的单位体重、弹性模量及开挖几何条件的定量关系,并讨论了这种定量关系成立的条件及使用方法。所得到的一个重要结论是,在不完全满足几何相似律和所给定的其他条件下,巷道围岩中一点的位移与其横断面尺寸和几何中心(或形心)到地表的距离的乘积成正比。 根据用相似理论导出的、在自重体积力作用下开挖引起围岩位移的一般关系式,借助于量纲分析,并与数值模拟结果比较,给出了在线弹性半无限体中开挖引起围岩位移与岩石材料的单位体重、弹性模量及开挖几何条件的定量关系,并讨论了这种定量关系成立的条件及使用方法。所得到的一个重要结论是,在不完全满足几何相似律和所给定的其他条件下,巷道围岩中一点的位移与其横断面尺寸和几何中心(或形心)到地表的距离的乘积成正比。
摘要:
为了从整体上了解北京地区雾迷山组热储的渗透性,首先对采自野外露头和井下热储的34件岩心的孔隙度和渗透率进行了研究和对比,结果显示井下岩心与野外露头岩心渗透率的变化范围分别为(0.0001158~0.33333)10-3m2 和(0.0088~0.334)10-3m2,平均值分别为0.062232110-3m2和0.38531610-3m2。所有岩心的孔隙度在0.25% ~3.00%之间。110眼地热井的抽水试验结果显示,热储渗透率介于(13.74~104474.00)10-3m2之间,平均值为4797.5810-3m2。渗透率在(100~1000)10-3m2之间的累积百分数超过了75%,渗透率小于10010-3m2的样本数仅占13.64%,还有0.91%的样本渗透率超过了10000010-3m2。为表现顶板不同埋深条件与热储渗透率的关系,将顶板埋深分为小于500m、500~1000m、1000~1500m、1500~2000m、2000~2500m、2500~3000m、3000~3500m 7个层段。结果显示热储平均渗透率随热储顶板平均埋深的增大以指数形式减小。 为了从整体上了解北京地区雾迷山组热储的渗透性,首先对采自野外露头和井下热储的34件岩心的孔隙度和渗透率进行了研究和对比,结果显示井下岩心与野外露头岩心渗透率的变化范围分别为(0.0001158~0.33333)10-3m2 和(0.0088~0.334)10-3m2,平均值分别为0.062232110-3m2和0.38531610-3m2。所有岩心的孔隙度在0.25% ~3.00%之间。110眼地热井的抽水试验结果显示,热储渗透率介于(13.74~104474.00)10-3m2之间,平均值为4797.5810-3m2。渗透率在(100~1000)10-3m2之间的累积百分数超过了75%,渗透率小于10010-3m2的样本数仅占13.64%,还有0.91%的样本渗透率超过了10000010-3m2。为表现顶板不同埋深条件与热储渗透率的关系,将顶板埋深分为小于500m、500~1000m、1000~1500m、1500~2000m、2000~2500m、2500~3000m、3000~3500m 7个层段。结果显示热储平均渗透率随热储顶板平均埋深的增大以指数形式减小。
摘要:
岩石拉伸剪切破裂是一类特殊应力状态条件下的破裂形式,属于同时受垂直于破裂面的法向拉应力和平行于破裂面的剪应力作用的复合破裂模式。在研制的DSC-800电液伺服测控岩石拉伸剪切试验仪的基础上,进行了大量花岗闪长岩和砂岩的拉伸剪切试验,开展了配套的破裂断口三维激光扫描、扫描电子显微镜(SEM)、岩石物理力学性质试验、颗粒流离散元(PFC)数值模拟等相关试验,利用分形理论研究了岩石拉剪破裂面特征,研究了岩石拉剪-压剪全区破裂准则、剪切速率对岩石拉剪破裂强度的影响,采用颗粒流离散元研究了岩石拉剪破裂过程。研究结论如下:(1)岩石拉剪破裂面的宏观与微观分形维数即粗糙度随着拉应力的增加而增大;(2)岩石的微观断裂形式是拉伸破坏和剪切破坏的结合。当拉应力较小时,岩石的微观断裂形式主要表现为剪切破坏,并且随着拉应力的增加,岩石的拉伸破坏形式表现得更加明显;(3)岩石在拉伸剪切区的破裂拉应力与剪应力成线性负相关关系,在拉伸剪切应力区的岩石破裂线斜率比压缩剪切区大,岩石在拉伸剪切应力条件下比压缩剪切应力条件下容易破裂;(4)在岩石拉伸剪切条件下,剪切速率与剪切强度成非线性反相关关系,随着剪切速率的增加,岩石拉剪破裂面粗糙度增加;(5)建立了岩石拉伸剪切PFC数值试验模型,模拟了岩石拉伸剪切破裂过程中的力链演化以及剪切速率对拉剪破裂面粗糙度的影响,获得了与实验室试验一致的结果。 岩石拉伸剪切破裂是一类特殊应力状态条件下的破裂形式,属于同时受垂直于破裂面的法向拉应力和平行于破裂面的剪应力作用的复合破裂模式。在研制的DSC-800电液伺服测控岩石拉伸剪切试验仪的基础上,进行了大量花岗闪长岩和砂岩的拉伸剪切试验,开展了配套的破裂断口三维激光扫描、扫描电子显微镜(SEM)、岩石物理力学性质试验、颗粒流离散元(PFC)数值模拟等相关试验,利用分形理论研究了岩石拉剪破裂面特征,研究了岩石拉剪-压剪全区破裂准则、剪切速率对岩石拉剪破裂强度的影响,采用颗粒流离散元研究了岩石拉剪破裂过程。研究结论如下:(1)岩石拉剪破裂面的宏观与微观分形维数即粗糙度随着拉应力的增加而增大;(2)岩石的微观断裂形式是拉伸破坏和剪切破坏的结合。当拉应力较小时,岩石的微观断裂形式主要表现为剪切破坏,并且随着拉应力的增加,岩石的拉伸破坏形式表现得更加明显;(3)岩石在拉伸剪切区的破裂拉应力与剪应力成线性负相关关系,在拉伸剪切应力区的岩石破裂线斜率比压缩剪切区大,岩石在拉伸剪切应力条件下比压缩剪切应力条件下容易破裂;(4)在岩石拉伸剪切条件下,剪切速率与剪切强度成非线性反相关关系,随着剪切速率的增加,岩石拉剪破裂面粗糙度增加;(5)建立了岩石拉伸剪切PFC数值试验模型,模拟了岩石拉伸剪切破裂过程中的力链演化以及剪切速率对拉剪破裂面粗糙度的影响,获得了与实验室试验一致的结果。
应用研究
摘要:
应用谷德振先生的岩体工程地质力学理论,重视区域地质构造体系、重视收集地质基础资料、重视岩体结构的研究。在此基础上开展高拱坝、高重力坝、深埋长隧洞、地下厂房、抽水蓄电站的工程地质勘察和编制相应的地质勘察规范。 应用谷德振先生的岩体工程地质力学理论,重视区域地质构造体系、重视收集地质基础资料、重视岩体结构的研究。在此基础上开展高拱坝、高重力坝、深埋长隧洞、地下厂房、抽水蓄电站的工程地质勘察和编制相应的地质勘察规范。
摘要:
近年来,中国的铁路建设技术明显提高,隧道工程的数量和长度大量增加,工程地质条件越来越复杂多样。在取得显著技术进步的同时,也在施工过程中发生了一些重大设计变更和伤亡事故。作者在参加技术调查中,从分析区域工程地质条件入手,在以往注重研究断裂构造、褶皱构造、岩石强度、岩体完整性、岩溶、特殊土等地质因素的基础上,应用岩石学、矿物学、构造地质学、岩体结构力学等基础知识,深化了对一些特殊工程地质因素的认识,确定高地应力挤压作用、极软岩挤压和卸荷作用、古老变质岩软弱夹层滑移作用、岩脉(墙)体变软化作用、顺层剪切变形作用5类地质因素,是造成隧道施工过程中发生较大规模围岩失稳、坍塌的重要条件。由于以往认识不够深入,缺乏相应的工程措施,给施工、投资、工期曾造成重大不利影响。文章结合11个工程实例,分析了这5类围岩变形失稳的特征和成因,提出了工程对策要点,以期从中吸取经验教训,减少类似问题的发生。 近年来,中国的铁路建设技术明显提高,隧道工程的数量和长度大量增加,工程地质条件越来越复杂多样。在取得显著技术进步的同时,也在施工过程中发生了一些重大设计变更和伤亡事故。作者在参加技术调查中,从分析区域工程地质条件入手,在以往注重研究断裂构造、褶皱构造、岩石强度、岩体完整性、岩溶、特殊土等地质因素的基础上,应用岩石学、矿物学、构造地质学、岩体结构力学等基础知识,深化了对一些特殊工程地质因素的认识,确定高地应力挤压作用、极软岩挤压和卸荷作用、古老变质岩软弱夹层滑移作用、岩脉(墙)体变软化作用、顺层剪切变形作用5类地质因素,是造成隧道施工过程中发生较大规模围岩失稳、坍塌的重要条件。由于以往认识不够深入,缺乏相应的工程措施,给施工、投资、工期曾造成重大不利影响。文章结合11个工程实例,分析了这5类围岩变形失稳的特征和成因,提出了工程对策要点,以期从中吸取经验教训,减少类似问题的发生。
摘要:
我国黄土高原不仅是中华民族的发源地,也是世界上惟一的最年轻、且正在堆积的高原,它记录着240万年以来全球自然环境和气候变化以及地表灾害演化的丰富信息,每年全国有近三分之一的地质灾害发生在这一地区。本文概述了黄土地质灾害的危害现状,分析了目前黄土地质灾害研究方面存在的关键科学问题,并提出了当前应重点开展的研究思路和课题:研究黄土地质结构和黄土介质力学行为对灾害孕育的协同控制规律,概化黄土重大灾害的基本成灾模式;破解复杂动力作用下黄土重大灾害发生、突变、演化机制和灾害链演变规律;建立黄土重大灾害超前判识、预警预报与风险控制的理论及技术方法体系,形成黄土地区重大灾害减灾示范。 我国黄土高原不仅是中华民族的发源地,也是世界上惟一的最年轻、且正在堆积的高原,它记录着240万年以来全球自然环境和气候变化以及地表灾害演化的丰富信息,每年全国有近三分之一的地质灾害发生在这一地区。本文概述了黄土地质灾害的危害现状,分析了目前黄土地质灾害研究方面存在的关键科学问题,并提出了当前应重点开展的研究思路和课题:研究黄土地质结构和黄土介质力学行为对灾害孕育的协同控制规律,概化黄土重大灾害的基本成灾模式;破解复杂动力作用下黄土重大灾害发生、突变、演化机制和灾害链演变规律;建立黄土重大灾害超前判识、预警预报与风险控制的理论及技术方法体系,形成黄土地区重大灾害减灾示范。
摘要:
在岩溶区修建隧道时,需要获知隧道洞线附近的地质结构,特别是要了解是否有岩溶和破碎带的发育,这些不良地质结构体对于隧道安全施工有着重要的影响。在勘查深埋长隧道不良地质体的研究中,可控源音频大地电磁法(CSAMT)是比较有效的一种方法。本文结合频率-电阻率测深曲线,将之与钻孔标本的电阻率相比较,检验原始数据的可靠性和真实性。然后对CSAMT数据进行了反演及地质解释和验证。研究结果表明,CSAMT法在岩溶区进行隧道围岩地质结构探测具有很好的效果,对于隧道施工有着一定的指导意义。 在岩溶区修建隧道时,需要获知隧道洞线附近的地质结构,特别是要了解是否有岩溶和破碎带的发育,这些不良地质结构体对于隧道安全施工有着重要的影响。在勘查深埋长隧道不良地质体的研究中,可控源音频大地电磁法(CSAMT)是比较有效的一种方法。本文结合频率-电阻率测深曲线,将之与钻孔标本的电阻率相比较,检验原始数据的可靠性和真实性。然后对CSAMT数据进行了反演及地质解释和验证。研究结果表明,CSAMT法在岩溶区进行隧道围岩地质结构探测具有很好的效果,对于隧道施工有着一定的指导意义。
摘要:
在1958年河南出山店水库建设中,因对坝基中斑脱岩在工程运营中工程性质的变化问题缺乏研究而被迫下马。10年后,在葛洲坝工程建设中又遇到了同类问题。多年的宏观微观研究结果表明,黏土岩(斑脱岩)泥化夹层的形成是层间剪切破坏的结果。因此,坝基中黏土岩不会产生泥化。 在1958年河南出山店水库建设中,因对坝基中斑脱岩在工程运营中工程性质的变化问题缺乏研究而被迫下马。10年后,在葛洲坝工程建设中又遇到了同类问题。多年的宏观微观研究结果表明,黏土岩(斑脱岩)泥化夹层的形成是层间剪切破坏的结果。因此,坝基中黏土岩不会产生泥化。
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我国作为多山国家,山地旅游资源极为丰富。但由于山地地质灾害多发,许多山地旅游景区都或多或少地存在着地质灾害隐患。山地旅游的成功开发,需要一个完善的山地旅游规划作为保证,而是否充分考虑到山地灾害及其防治,对山地旅游的成功开发和安全运营起到至关重要的作用。然而,现阶段旅游规划专业涉及山地灾害及其防治方法的内容相当少,不足以解决问题。鉴于此,作者提出了山地旅游规划工程地质方法的概念,旨在通过与旅游规划学科交叉,使山地旅游的安全得到进一步保障,并推动山地旅游的可持续发展。另外,上述学科交叉也为工程地质学提供了一个新的研究方向。 我国作为多山国家,山地旅游资源极为丰富。但由于山地地质灾害多发,许多山地旅游景区都或多或少地存在着地质灾害隐患。山地旅游的成功开发,需要一个完善的山地旅游规划作为保证,而是否充分考虑到山地灾害及其防治,对山地旅游的成功开发和安全运营起到至关重要的作用。然而,现阶段旅游规划专业涉及山地灾害及其防治方法的内容相当少,不足以解决问题。鉴于此,作者提出了山地旅游规划工程地质方法的概念,旨在通过与旅游规划学科交叉,使山地旅游的安全得到进一步保障,并推动山地旅游的可持续发展。另外,上述学科交叉也为工程地质学提供了一个新的研究方向。
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系统查阅谷德振先生的生前论著,发现他不仅是国内外著名的工程地质学家,而且还是我国工程地震研究的开拓者。早在治淮工程开始就注意工程建设中的地震问题,1959年新丰江水库诱发地震后,特别关注工程地震问题,提出了工程区域地震稳定性评价的科学思路与技术方法,提出了活动断层的新概念,建议把晚更新世以来活动断裂称为活断层,并提出了从区域构造发展历史出发识别活断层的方法,提出了水库诱发地震是水库水体荷载与沿断裂带库水下渗引起的强度弱化和孔隙压力共同作用的科学观点等。他把上述观点、思路与方法,成功应用到新丰江水库诱发地震治理、葛洲坝工程与丹江口工程坝址勘选等一系列重大工程实践之中。 系统查阅谷德振先生的生前论著,发现他不仅是国内外著名的工程地质学家,而且还是我国工程地震研究的开拓者。早在治淮工程开始就注意工程建设中的地震问题,1959年新丰江水库诱发地震后,特别关注工程地震问题,提出了工程区域地震稳定性评价的科学思路与技术方法,提出了活动断层的新概念,建议把晚更新世以来活动断裂称为活断层,并提出了从区域构造发展历史出发识别活断层的方法,提出了水库诱发地震是水库水体荷载与沿断裂带库水下渗引起的强度弱化和孔隙压力共同作用的科学观点等。他把上述观点、思路与方法,成功应用到新丰江水库诱发地震治理、葛洲坝工程与丹江口工程坝址勘选等一系列重大工程实践之中。
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本文以谷德振先生亲自领导和指导的武汉长江大桥岩基勘查和基础工程设计和施工作为范例,具体、生动地展现谷先生学术思想中最重要、放在首位的就是重视实践。这一学术思想归结起来就是重视工程前期的工程地质调查和勘探工作,到工程设计特别是施工中去进一步验证和修正,与岩土工程紧密结合,以确保安全、经济地完成某一项以地质灾害治理为目的地地质工程和/或专项土木工程。 本文以谷德振先生亲自领导和指导的武汉长江大桥岩基勘查和基础工程设计和施工作为范例,具体、生动地展现谷先生学术思想中最重要、放在首位的就是重视实践。这一学术思想归结起来就是重视工程前期的工程地质调查和勘探工作,到工程设计特别是施工中去进一步验证和修正,与岩土工程紧密结合,以确保安全、经济地完成某一项以地质灾害治理为目的地地质工程和/或专项土木工程。
摘要:
樟木口岸是我国与尼泊尔王国之间唯一的陆路通商口岸,也是西藏地区目前唯一具有一定规模的国际贸易口岸,但该口岸坐落于一大型堆积体之上,长期面临地质灾害的威胁。为进一步论证该堆积体的稳定问题,本文在野外调查基础上,对该堆积体的工程地质结构、岩土类型以及斜坡的变形破坏规律和稳定性进行了初步分析。结果表明:该堆积体并非单一土质结构,尚存在冰水堆积等类型,斜坡发生整体滑坡的可能性小,以地形坡度、人类工程活动等控制的局部滑移为主。 樟木口岸是我国与尼泊尔王国之间唯一的陆路通商口岸,也是西藏地区目前唯一具有一定规模的国际贸易口岸,但该口岸坐落于一大型堆积体之上,长期面临地质灾害的威胁。为进一步论证该堆积体的稳定问题,本文在野外调查基础上,对该堆积体的工程地质结构、岩土类型以及斜坡的变形破坏规律和稳定性进行了初步分析。结果表明:该堆积体并非单一土质结构,尚存在冰水堆积等类型,斜坡发生整体滑坡的可能性小,以地形坡度、人类工程活动等控制的局部滑移为主。
摘要:
从岩体结构控制论到综合集成方法论,反映的是又一次典型的发散性思维过程,其实质在于抓住主要矛盾的同时,还要考虑众多因素影响作用的存在。在土地资源日益紧张而大科学装置场址比选受多种因素制约影响情况下,如何从层次性、相关性、时效性等方面,更好地认识评价这些不同条件下场址的适宜可用性、因素可控性、工程可调性等问题,是摆在工程地质工作者面前更为具体而实际的工作。在服务于大亚湾中微子实验隧道、中国散裂中子源场址等8个大科学装置场址选评过程中,作者提出了基于一岩、一观和一法3个支撑点的地质工程评价与动态调控法,旨在主抓控制性结构要素、圈划不良地质体前提下,适时调整工程布设方案,提出与场地改造边界范围和扰动强度有关的施工建议,实现地质工程合理和谐调控。 从岩体结构控制论到综合集成方法论,反映的是又一次典型的发散性思维过程,其实质在于抓住主要矛盾的同时,还要考虑众多因素影响作用的存在。在土地资源日益紧张而大科学装置场址比选受多种因素制约影响情况下,如何从层次性、相关性、时效性等方面,更好地认识评价这些不同条件下场址的适宜可用性、因素可控性、工程可调性等问题,是摆在工程地质工作者面前更为具体而实际的工作。在服务于大亚湾中微子实验隧道、中国散裂中子源场址等8个大科学装置场址选评过程中,作者提出了基于一岩、一观和一法3个支撑点的地质工程评价与动态调控法,旨在主抓控制性结构要素、圈划不良地质体前提下,适时调整工程布设方案,提出与场地改造边界范围和扰动强度有关的施工建议,实现地质工程合理和谐调控。
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陈宗基先生在1979年提出了封闭应力假说,认为它是岩石工程灾害的原因。近年来,钱七虎院士和王思敬院士分别对封闭应力假说作了肯定的定性讨论。30多年过去了,这个封闭应力假说仅得到极其少的定量研究和发展。在本文中,我提出和试图论证流体包裹体是一种具体、实在、可测量和计算的应力包裹体。它在地质岩石与矿物中普遍存在。它有压强和体积膨胀能。它是一种封闭应力和内应变能的具体存在和作用形式。我给出了这个压强、体积膨胀能和封闭应力包裹体对围岩作用的计算公式和算例。这个包裹流体压强值与深部岩石高地应力场值相当。我进一步分析和讨论了,岩石微小、密封、压紧的流体包裹体应该是深部工程岩石开挖洞室或巷道出现的岩爆、冲击地压、矿震、洞壁劈裂、围岩分区破裂和巷道大变形的一个共同张性体积力源。我认为,这个地质岩石与矿物内紧压膨胀的流体包裹体封闭应力能够完整逻辑一致地、符合自然规律地解释人们所见到的、报道的、与这些深部工程灾害相关的所有事实。并且,它能将这些事实和现象合理地、随时间演变地联系和重塑起来。这种实在、可测试、可定量的封闭应力源和能源的提出和研究能为岩石力学工作者,更好地沿着老一辈岩石力学专家们指引的途径和思路,来建立新的地质岩石力学理论、方法和技术,以更加符合自然规律地解决岩石力学领域世界性难题的深部工程灾害问题。 陈宗基先生在1979年提出了封闭应力假说,认为它是岩石工程灾害的原因。近年来,钱七虎院士和王思敬院士分别对封闭应力假说作了肯定的定性讨论。30多年过去了,这个封闭应力假说仅得到极其少的定量研究和发展。在本文中,我提出和试图论证流体包裹体是一种具体、实在、可测量和计算的应力包裹体。它在地质岩石与矿物中普遍存在。它有压强和体积膨胀能。它是一种封闭应力和内应变能的具体存在和作用形式。我给出了这个压强、体积膨胀能和封闭应力包裹体对围岩作用的计算公式和算例。这个包裹流体压强值与深部岩石高地应力场值相当。我进一步分析和讨论了,岩石微小、密封、压紧的流体包裹体应该是深部工程岩石开挖洞室或巷道出现的岩爆、冲击地压、矿震、洞壁劈裂、围岩分区破裂和巷道大变形的一个共同张性体积力源。我认为,这个地质岩石与矿物内紧压膨胀的流体包裹体封闭应力能够完整逻辑一致地、符合自然规律地解释人们所见到的、报道的、与这些深部工程灾害相关的所有事实。并且,它能将这些事实和现象合理地、随时间演变地联系和重塑起来。这种实在、可测试、可定量的封闭应力源和能源的提出和研究能为岩石力学工作者,更好地沿着老一辈岩石力学专家们指引的途径和思路,来建立新的地质岩石力学理论、方法和技术,以更加符合自然规律地解决岩石力学领域世界性难题的深部工程灾害问题。
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金川二矿区多中段开采曾引起了许多研究焦点,尤其是多中段开采导致的围岩变形和灾变问题最为突出。本文以多年地表监测的结果验证了多中段开采至结束期间并没有造成地表岩体变形的异常或突变。研究认为开挖的地质力学模型内所赋存的岩体应变能是一定值,开挖活动是能量耗散和转移的动态过程。因此,在构造应力影响的开挖力学模型中,不能采用外力边界条件而应采用位移边界条件。小步距开采-充填有利于避免大幅度的岩移发生,矿岩才保持了相对缓慢的低能量释放率的松动、破裂,是矿岩未发生大的灾变失稳的关键因素。最后指出,地表岩移速率大小主要与地下开采速度和采充比有关,在金川二矿地下开采速度和采充比基本保持不变的情况下,地表岩体移动、变形速率不会发生突变现象。 金川二矿区多中段开采曾引起了许多研究焦点,尤其是多中段开采导致的围岩变形和灾变问题最为突出。本文以多年地表监测的结果验证了多中段开采至结束期间并没有造成地表岩体变形的异常或突变。研究认为开挖的地质力学模型内所赋存的岩体应变能是一定值,开挖活动是能量耗散和转移的动态过程。因此,在构造应力影响的开挖力学模型中,不能采用外力边界条件而应采用位移边界条件。小步距开采-充填有利于避免大幅度的岩移发生,矿岩才保持了相对缓慢的低能量释放率的松动、破裂,是矿岩未发生大的灾变失稳的关键因素。最后指出,地表岩移速率大小主要与地下开采速度和采充比有关,在金川二矿地下开采速度和采充比基本保持不变的情况下,地表岩体移动、变形速率不会发生突变现象。
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地震纵横波层析成像速度与岩土弹性力学参数有关,多道面波分析(MASW)采用类似二维反射地震处理,得到共中点互相关道集(CMPCC)提取面波频散曲线,由面波频散曲线反演二维速度结构,在岩土结构分层等方面有良好的效果。通过同一剖面的折射地震波层析成像得到纵波速度结构,对岩土层的动弹模量和泊松比等力学参数进行分析,为下一步地质工程设计及岩土力学试验提供参考。 地震纵横波层析成像速度与岩土弹性力学参数有关,多道面波分析(MASW)采用类似二维反射地震处理,得到共中点互相关道集(CMPCC)提取面波频散曲线,由面波频散曲线反演二维速度结构,在岩土结构分层等方面有良好的效果。通过同一剖面的折射地震波层析成像得到纵波速度结构,对岩土层的动弹模量和泊松比等力学参数进行分析,为下一步地质工程设计及岩土力学试验提供参考。
摘要:
世界地质公园大型古地下采石场长屿硐天位于浙江省温岭市新河镇。据调查,这一由28个洞室群,占地面积约16km2的大型古地下采石场的采石史可追溯到1500a前的南北朝。凌霄硐洞室群是上述28个洞室群之一。其主洞的高度、跨度分别达55m和28m。问题是这些巨型洞室何以千年不倒,为了回答这一问题,也为了为这些重要古洞室的保护和安全旅游提供基础资料,本文开展了以凌霄硐为例的有关长屿硐天大型古洞室群的工程地质条件的研究。 世界地质公园大型古地下采石场长屿硐天位于浙江省温岭市新河镇。据调查,这一由28个洞室群,占地面积约16km2的大型古地下采石场的采石史可追溯到1500a前的南北朝。凌霄硐洞室群是上述28个洞室群之一。其主洞的高度、跨度分别达55m和28m。问题是这些巨型洞室何以千年不倒,为了回答这一问题,也为了为这些重要古洞室的保护和安全旅游提供基础资料,本文开展了以凌霄硐为例的有关长屿硐天大型古洞室群的工程地质条件的研究。