2019年  27卷  第3期

岩体工程地质
摘要:
红层软岩具有遇水软化特性,在降雨条件下渗流、化学、力学损伤等多效应综合作用造成工程地质灾害,是岩土工程界广泛关注的热点和难点问题之一。基于能量耗散原理,研究了软岩软化过程中的渗流、化学、损伤效应,提取了主要的渗流、化学、损伤能量变量,讨论了渗流-化学-损伤效应对软岩软化过程的作用以及能量耗散的机制,结合软岩三轴试验分析了能量耗散过程。结果表明:在渗流-化学-损伤效应共同作用下,水在软岩中形成渗流,渗流的作用加速了软化进程;软岩与渗流之间的化学作用加速了裂隙-孔隙损伤的发展;软岩裂隙-孔隙损伤的发展反过来促进了渗流及化学的作用。从能量角度来看,软岩软化后可承受的极限应变能量减少,渗流提供了能量同时也通过化学效应消耗了软岩自身的能量,降低了强度并引发损伤,因此,软岩软化的过程是一个能量耗散的过程。在此过程中,渗流、化学、力学损伤等能量的涨落及耗散、物质交换、非线性正反馈作用,使得软岩经历从平衡态到非平衡态相变,最终软化破坏形成了耗散结构。 红层软岩具有遇水软化特性,在降雨条件下渗流、化学、力学损伤等多效应综合作用造成工程地质灾害,是岩土工程界广泛关注的热点和难点问题之一。基于能量耗散原理,研究了软岩软化过程中的渗流、化学、损伤效应,提取了主要的渗流、化学、损伤能量变量,讨论了渗流-化学-损伤效应对软岩软化过程的作用以及能量耗散的机制,结合软岩三轴试验分析了能量耗散过程。结果表明:在渗流-化学-损伤效应共同作用下,水在软岩中形成渗流,渗流的作用加速了软化进程;软岩与渗流之间的化学作用加速了裂隙-孔隙损伤的发展;软岩裂隙-孔隙损伤的发展反过来促进了渗流及化学的作用。从能量角度来看,软岩软化后可承受的极限应变能量减少,渗流提供了能量同时也通过化学效应消耗了软岩自身的能量,降低了强度并引发损伤,因此,软岩软化的过程是一个能量耗散的过程。在此过程中,渗流、化学、力学损伤等能量的涨落及耗散、物质交换、非线性正反馈作用,使得软岩经历从平衡态到非平衡态相变,最终软化破坏形成了耗散结构。
摘要:
对英安岩岩样开展单轴、常规三轴加荷和三轴卸荷试验,并对试验过程进行声发射监测,研究在3种应力路径下英安岩变形破坏过程的声发射b值特征差异,探索声发射b值在岩石破坏前兆方面的规律。研究结果表明:英安岩岩样的声发射b值特征与加载的应力路径关系密切,加荷路径即单轴路径和常规三轴路径下b值变化规律相似,加荷与卸荷路径下b值变化规律差异较大。单轴和常规三轴加荷试验中,围压对声发射b值特征有较大的影响。围压越大,岩样在破坏前,b值的整体水平越高。岩样在破坏时,声发射b值下降幅度越大、降低速率越快,且b值达到整个过程中的最小值。三轴卸荷试验中,围压对声发射b值特征影响不明显。与常规三轴试验相比,三轴卸荷试验在卸荷至一定水平后,其b值整体水平更低,最终破坏时b值的最小值更小。提出当岩样峰值强度后存在明显的应力跌落,此时声发射b值的快速下降可以作为破坏前兆。b值的临界值要通过大量室内岩石声发射试验的统计结果来确定。将声发射b值快速下降、临界值突破0.6作为试验英安岩岩样的破坏前兆。 对英安岩岩样开展单轴、常规三轴加荷和三轴卸荷试验,并对试验过程进行声发射监测,研究在3种应力路径下英安岩变形破坏过程的声发射b值特征差异,探索声发射b值在岩石破坏前兆方面的规律。研究结果表明:英安岩岩样的声发射b值特征与加载的应力路径关系密切,加荷路径即单轴路径和常规三轴路径下b值变化规律相似,加荷与卸荷路径下b值变化规律差异较大。单轴和常规三轴加荷试验中,围压对声发射b值特征有较大的影响。围压越大,岩样在破坏前,b值的整体水平越高。岩样在破坏时,声发射b值下降幅度越大、降低速率越快,且b值达到整个过程中的最小值。三轴卸荷试验中,围压对声发射b值特征影响不明显。与常规三轴试验相比,三轴卸荷试验在卸荷至一定水平后,其b值整体水平更低,最终破坏时b值的最小值更小。提出当岩样峰值强度后存在明显的应力跌落,此时声发射b值的快速下降可以作为破坏前兆。b值的临界值要通过大量室内岩石声发射试验的统计结果来确定。将声发射b值快速下降、临界值突破0.6作为试验英安岩岩样的破坏前兆。
摘要:
高放废物深部地质处置目前受到世界各国的高度重视。花岗岩是我国高放废物地质处置工程的候选围岩,深入了解处置库花岗岩的强度及破坏特性对于处置系统的设计及性能评价具有十分重要的意义。作为矿物颗粒的集合体,花岗岩是一种由石英、长石和黑云母等矿物组成的非均质岩石,矿物粒径对其宏观力学特性影响明显。以我国高放地质处置库预选区阿拉善花岗岩为例,选取矿物粒径差异明显的似斑状花岗岩和中粒花岗岩两类岩石,采用单轴压缩试验与数值模拟相结合的方式研究了矿物粒径对岩石力学特性的影响。单轴压缩试验在MTS815岩石力学试验系统进行,数值模拟采用基于离散元的颗粒流程序PFC2D完成。数值模拟过程中,以试件表面图像为基础,采用数字图像处理技术获取岩石内部矿物组分的实际空间分布,从而建立了精确反映花岗岩内部矿物种类及其空间位置的数值模型。利用该模型对花岗岩的单轴压缩试验进行了数值模拟,并与试验结果对比,论证了模型的可靠性。试验及模拟结果表明,阿拉善花岗岩破坏形式为脆性张拉破坏,裂纹大多平行于轴压方向,数字图像数值分析方法可真实地反映材料细观结构。矿物粒径对材料力学特性的影响主要表现为:细粒、等粒结构的岩石强度高,粗粒、不等粒结构的岩石强度低。研究成果可为掌握矿物粒径对岩石强度及变形特性的影响提供依据。 高放废物深部地质处置目前受到世界各国的高度重视。花岗岩是我国高放废物地质处置工程的候选围岩,深入了解处置库花岗岩的强度及破坏特性对于处置系统的设计及性能评价具有十分重要的意义。作为矿物颗粒的集合体,花岗岩是一种由石英、长石和黑云母等矿物组成的非均质岩石,矿物粒径对其宏观力学特性影响明显。以我国高放地质处置库预选区阿拉善花岗岩为例,选取矿物粒径差异明显的似斑状花岗岩和中粒花岗岩两类岩石,采用单轴压缩试验与数值模拟相结合的方式研究了矿物粒径对岩石力学特性的影响。单轴压缩试验在MTS815岩石力学试验系统进行,数值模拟采用基于离散元的颗粒流程序PFC2D完成。数值模拟过程中,以试件表面图像为基础,采用数字图像处理技术获取岩石内部矿物组分的实际空间分布,从而建立了精确反映花岗岩内部矿物种类及其空间位置的数值模型。利用该模型对花岗岩的单轴压缩试验进行了数值模拟,并与试验结果对比,论证了模型的可靠性。试验及模拟结果表明,阿拉善花岗岩破坏形式为脆性张拉破坏,裂纹大多平行于轴压方向,数字图像数值分析方法可真实地反映材料细观结构。矿物粒径对材料力学特性的影响主要表现为:细粒、等粒结构的岩石强度高,粗粒、不等粒结构的岩石强度低。研究成果可为掌握矿物粒径对岩石强度及变形特性的影响提供依据。
摘要:
目前应用能量原理研究岩体结构的破坏、变形及稳定性是岩石力学领域研究的重点。为了研究泥质砂岩在循环荷载作用下3类能量——单位体积能、单位体积弹性能和单位体积耗散能的响应规律,开展了考虑动应力频率、围压和动应力幅值影响的循环加卸载试验。试验结果表明,3类能量在同一频率、不同围压下具有相同的能量响应规律。随着频率的增加,单位体积能、单位体积弹性能和单位体积耗散能随循环次数的响应规律呈现出有规律的波动性;累计单位体积能和单位体积弹性能随循环次数近似线性发展,而累计耗散能呈现出更强的非线性特点。采用了能量速率指标来衡量3类能量的变化程度,频率越高,3类能量的变化速率越大。在能量速率-时间曲线中存在明显的突变点,初步分析为岩样内部或表面裂缝发展的阈值点。通过对影响耗散能的因素分析可知,耗散能与围压、动应力频率和动应力幅值之间均为正增长趋势。结合相关文献的分析结果,综合分析了从循环开始到岩石最终破坏之间全部周期内的3类能量的响应规律,阐明了岩样在循环荷载作用下的能量响应规律,有助于深化对泥质砂岩能量响应规律、损伤及破坏的认识,为应用能量原理分析岩体工程的稳定性提供试验依据和应用指导。 目前应用能量原理研究岩体结构的破坏、变形及稳定性是岩石力学领域研究的重点。为了研究泥质砂岩在循环荷载作用下3类能量——单位体积能、单位体积弹性能和单位体积耗散能的响应规律,开展了考虑动应力频率、围压和动应力幅值影响的循环加卸载试验。试验结果表明,3类能量在同一频率、不同围压下具有相同的能量响应规律。随着频率的增加,单位体积能、单位体积弹性能和单位体积耗散能随循环次数的响应规律呈现出有规律的波动性;累计单位体积能和单位体积弹性能随循环次数近似线性发展,而累计耗散能呈现出更强的非线性特点。采用了能量速率指标来衡量3类能量的变化程度,频率越高,3类能量的变化速率越大。在能量速率-时间曲线中存在明显的突变点,初步分析为岩样内部或表面裂缝发展的阈值点。通过对影响耗散能的因素分析可知,耗散能与围压、动应力频率和动应力幅值之间均为正增长趋势。结合相关文献的分析结果,综合分析了从循环开始到岩石最终破坏之间全部周期内的3类能量的响应规律,阐明了岩样在循环荷载作用下的能量响应规律,有助于深化对泥质砂岩能量响应规律、损伤及破坏的认识,为应用能量原理分析岩体工程的稳定性提供试验依据和应用指导。
摘要:
灰岩在自然环境下易发生溶蚀,其中水是引起灰岩发生溶蚀的重要因素。在淋雨试验箱内利用纯净水冲刷鲕粒灰岩表面,研究动力水对鲕粒灰岩溶蚀的机理。实验共进行1200 h,每隔120 h(即为1个循环)后,测试试块的表面微观形貌、质量和波速等参数,并基于起伏度变化计算溶蚀速率。微观形貌的测试结果表明,淋雨可以导致试块表面的方解石基质溶解与鲕粒脱落。其中,第1~4次循环间,试块表面方解石基质缓慢溶解,溶蚀速率为0~0.05 μm ·h-1;第5次循环时,试块发生鲕粒脱落,溶蚀速率增大到0.08~0.47 μm ·h-1;第6~10次循环间,方解石基质缓慢溶解,溶蚀速率为0~0.06 μm ·h-1。同时,弹性波速在整个淋雨循环过程中没有变化,表明灰岩试块的内部没有发生劣化。 灰岩在自然环境下易发生溶蚀,其中水是引起灰岩发生溶蚀的重要因素。在淋雨试验箱内利用纯净水冲刷鲕粒灰岩表面,研究动力水对鲕粒灰岩溶蚀的机理。实验共进行1200 h,每隔120 h(即为1个循环)后,测试试块的表面微观形貌、质量和波速等参数,并基于起伏度变化计算溶蚀速率。微观形貌的测试结果表明,淋雨可以导致试块表面的方解石基质溶解与鲕粒脱落。其中,第1~4次循环间,试块表面方解石基质缓慢溶解,溶蚀速率为0~0.05 μm ·h-1;第5次循环时,试块发生鲕粒脱落,溶蚀速率增大到0.08~0.47 μm ·h-1;第6~10次循环间,方解石基质缓慢溶解,溶蚀速率为0~0.06 μm ·h-1。同时,弹性波速在整个淋雨循环过程中没有变化,表明灰岩试块的内部没有发生劣化。
摘要:
在微机控制岩石剪切试验机上,针对预裂的含薄层黏土充填结构面板岩试件,进行不同法向应力下的结构面直剪试验,发现:结构面直剪试验中,并不是整个结构面都参与抗剪工作,只有部分结构面发挥抗剪作用,而且发挥抗剪作用的有效摩擦面积随法向应力的增大而增大,但是增大速率逐渐减小。基于整个结构面发挥抗剪作用的假设,获得了结构面表观剪应力-剪位移关系曲线,拟合计算了结构面表观抗剪强度指标;同时基于每次直剪试验中结构面部分区域发挥抗剪作用的假设,获得了结构面有效剪应力-剪位移关系曲线,拟合计算了结构面有效抗剪强度指标。对比两者发现:结构面抗剪强度指标中,内摩擦角与发挥抗剪作用面积的选取无关,黏聚力则受发挥抗剪作用面积选取的影响;基于结构面有效摩擦面积计算得到的有效黏聚力,相比表观黏聚力,提高了95%。本文研究成果对于滑坡工程治理方案的评估与选择具有重要的意义和价值。 在微机控制岩石剪切试验机上,针对预裂的含薄层黏土充填结构面板岩试件,进行不同法向应力下的结构面直剪试验,发现:结构面直剪试验中,并不是整个结构面都参与抗剪工作,只有部分结构面发挥抗剪作用,而且发挥抗剪作用的有效摩擦面积随法向应力的增大而增大,但是增大速率逐渐减小。基于整个结构面发挥抗剪作用的假设,获得了结构面表观剪应力-剪位移关系曲线,拟合计算了结构面表观抗剪强度指标;同时基于每次直剪试验中结构面部分区域发挥抗剪作用的假设,获得了结构面有效剪应力-剪位移关系曲线,拟合计算了结构面有效抗剪强度指标。对比两者发现:结构面抗剪强度指标中,内摩擦角与发挥抗剪作用面积的选取无关,黏聚力则受发挥抗剪作用面积选取的影响;基于结构面有效摩擦面积计算得到的有效黏聚力,相比表观黏聚力,提高了95%。本文研究成果对于滑坡工程治理方案的评估与选择具有重要的意义和价值。
摘要:
北京有大量采用房山大理岩制造的石质文物,这使得北京大理岩力学性质的研究对于科学指导文物保护和修复具有重要意义。但由于文物本体取样困难,难以获得其力学参数。因此本文对北京大理岩的物理、力学参数进行测试,通过建立物理参数和力学参数的回归方程,实现利用物理参数评价力学参数的目的。以北京大理岩中的青白石和汉白玉为研究对象,对8个边长为150 mm立方体试样进行施密特回弹测试,对40个Ф50 mm×100 mm的圆柱体试样进行里氏硬度、纵波波速测试和单轴压缩试验,得到了大理岩的回弹值、里氏硬度值、纵波波速与单轴抗压强度、弹性模量。分别以单轴抗压强度和弹性模量为因变量,选择单个或两个物理参数作为自变量建立回归方程。通过对比相关系数发现:(1)对于单个物理参数,单轴抗压强度与D探头里氏硬度值的相关性最好,而弹性模量与回弹值的相关性最好;(2)对于两个物理参数,单轴抗压强度(或弹性模量)都与回弹值和D探头里氏硬度值的组合相关性最好。 北京有大量采用房山大理岩制造的石质文物,这使得北京大理岩力学性质的研究对于科学指导文物保护和修复具有重要意义。但由于文物本体取样困难,难以获得其力学参数。因此本文对北京大理岩的物理、力学参数进行测试,通过建立物理参数和力学参数的回归方程,实现利用物理参数评价力学参数的目的。以北京大理岩中的青白石和汉白玉为研究对象,对8个边长为150 mm立方体试样进行施密特回弹测试,对40个Ф50 mm×100 mm的圆柱体试样进行里氏硬度、纵波波速测试和单轴压缩试验,得到了大理岩的回弹值、里氏硬度值、纵波波速与单轴抗压强度、弹性模量。分别以单轴抗压强度和弹性模量为因变量,选择单个或两个物理参数作为自变量建立回归方程。通过对比相关系数发现:(1)对于单个物理参数,单轴抗压强度与D探头里氏硬度值的相关性最好,而弹性模量与回弹值的相关性最好;(2)对于两个物理参数,单轴抗压强度(或弹性模量)都与回弹值和D探头里氏硬度值的组合相关性最好。
土体工程地质
摘要:
水泥基固化剂封闭是近年来重金属污染修复治理的主要技术手段之一。冻融循环作用是影响水泥固化重金属污染土力学特性的重要外营力。本文以人工制备的铅污染土为研究对象,结合冻融实验和室内土工试验,研究冻融循环作用对铅污染土无侧限抗压强度的影响。结果表明:随着水泥掺量的增大,水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度增大,破坏应变减小;随着铅离子掺量的增大(污染程度升高),水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度qu降低,应力-应变曲线变化趋势更加相似;水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度qu随冻融频次的增大而降低;相同冻融频次条件下,随着水泥掺量的增加,水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度qu损失率降低。基于SEM图像对固化铅污染土进行微观结构定量分析,表明随着冻融次数的增加,试样中细颗粒(< 1 μm)和细孔隙(< 2 μm)所占比例均提高。冻融作用对土体结构的破坏可能是导致土样无侧限抗压强度qu降低的主要原因。 水泥基固化剂封闭是近年来重金属污染修复治理的主要技术手段之一。冻融循环作用是影响水泥固化重金属污染土力学特性的重要外营力。本文以人工制备的铅污染土为研究对象,结合冻融实验和室内土工试验,研究冻融循环作用对铅污染土无侧限抗压强度的影响。结果表明:随着水泥掺量的增大,水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度增大,破坏应变减小;随着铅离子掺量的增大(污染程度升高),水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度qu降低,应力-应变曲线变化趋势更加相似;水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度qu随冻融频次的增大而降低;相同冻融频次条件下,随着水泥掺量的增加,水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度qu损失率降低。基于SEM图像对固化铅污染土进行微观结构定量分析,表明随着冻融次数的增加,试样中细颗粒(< 1 μm)和细孔隙(< 2 μm)所占比例均提高。冻融作用对土体结构的破坏可能是导致土样无侧限抗压强度qu降低的主要原因。
摘要:
不同取样方法获得的同一饱和软土的物理力学指标存在一定的差异。以软土地区轨道交通岩土工程勘察项目为依托,采用岩芯管包样、厚壁取土器、敞口薄壁取土器等3种取样方法,对采取的软土土样开展室内对比试验。基于室内试验成果,从物理力学性质角度对比分析了3种取样方法下同一指标之间的规律性及差异性;在对试验成果综合分析的基础上,结合不同取样方法下饱和软土结构组成变化,对指标差异性的内在机理进行相关分析。结果表明:包样和厚壁样的物理性质指标基本一致,抗剪强度指标高于薄壁样2.1%~20.3%;与薄壁样相比,包样和厚壁样的含水量、孔隙比有所降低,降低幅度均为10%左右,密度有小幅度增大,幅度约为3%,抗剪强度指标有所提高,提高幅度6.9%~68.3%;取样方法引发饱和软土固、液组成成分的所占比例的变化是导致其物理力学性质指标产生差异的根本原因。 不同取样方法获得的同一饱和软土的物理力学指标存在一定的差异。以软土地区轨道交通岩土工程勘察项目为依托,采用岩芯管包样、厚壁取土器、敞口薄壁取土器等3种取样方法,对采取的软土土样开展室内对比试验。基于室内试验成果,从物理力学性质角度对比分析了3种取样方法下同一指标之间的规律性及差异性;在对试验成果综合分析的基础上,结合不同取样方法下饱和软土结构组成变化,对指标差异性的内在机理进行相关分析。结果表明:包样和厚壁样的物理性质指标基本一致,抗剪强度指标高于薄壁样2.1%~20.3%;与薄壁样相比,包样和厚壁样的含水量、孔隙比有所降低,降低幅度均为10%左右,密度有小幅度增大,幅度约为3%,抗剪强度指标有所提高,提高幅度6.9%~68.3%;取样方法引发饱和软土固、液组成成分的所占比例的变化是导致其物理力学性质指标产生差异的根本原因。
摘要:
桩基作为一种广泛使用的基础形式,其在如地震荷载、风荷载下的水平承载力确定十分重要。桩基水平承载能力主要由桩身及土体性质控制,而土体性质中密实度和含石量是影响碎石土场地上桩基水平承载能力的主要因素。为明确碎石土场地土性对桩基水平承载能力的影响,在室内开展5组不同土体密实度和含石量下的水平场地单桩水平静载试验,以此模型试验数据计算所得的临界荷载、极限荷载、水平扩散角、计算宽度和水平抗力系数的比例系数m值等为指标评价土体密实度和含石量对桩基水平承载能力的影响。试验结果表明增大密实度和含石量对各指标均有提升效果,但相比之下,密实度对各项指标的提升效果均明显优于含石量。综合考量下,碎石土密实度和含石量的增大均对桩基水平承载力有提升作用,但土体密实度的提升作用更明显。故对水平承载力要求较高的碎石土上桩基工程的选址中,应优先选择密实度较大的场地。 桩基作为一种广泛使用的基础形式,其在如地震荷载、风荷载下的水平承载力确定十分重要。桩基水平承载能力主要由桩身及土体性质控制,而土体性质中密实度和含石量是影响碎石土场地上桩基水平承载能力的主要因素。为明确碎石土场地土性对桩基水平承载能力的影响,在室内开展5组不同土体密实度和含石量下的水平场地单桩水平静载试验,以此模型试验数据计算所得的临界荷载、极限荷载、水平扩散角、计算宽度和水平抗力系数的比例系数m值等为指标评价土体密实度和含石量对桩基水平承载能力的影响。试验结果表明增大密实度和含石量对各指标均有提升效果,但相比之下,密实度对各项指标的提升效果均明显优于含石量。综合考量下,碎石土密实度和含石量的增大均对桩基水平承载力有提升作用,但土体密实度的提升作用更明显。故对水平承载力要求较高的碎石土上桩基工程的选址中,应优先选择密实度较大的场地。
摘要:
提出了基于CT扫描技术和PFC三维颗粒流程序建立含砾滑带土三维建模方法。首先,通过CT扫描技术获得含砾滑带土三轴试样的一系列二维切片图像,采用二值化和砾石边界识别方法,得到了砾石边界点云数据;其次,利用砾石边界点云数据,采用逆向重构得到各个砾石的三维模型;最后,将重构的三维砾石模型导入PFC三维颗粒流程序,建立颗粒流数值模型。计算结果表明:三轴剪切过程中,砾石的欧拉角随着试样剪切变形的发展而变化;与无砾石试样相比,砾石周围土体小球的运动方向更加杂乱,说明了砾石对含砾滑带土的剪切破坏有显著的影响。通过与三轴剪切试验过程中砾石的空间运动规律进行对比分析,验证了提出的建模方法是可行的。采用该方法研究砾石的空间运动特征,对于揭示砾石在含砾滑带土剪切破坏过程中的作用具有重要的意义。 提出了基于CT扫描技术和PFC三维颗粒流程序建立含砾滑带土三维建模方法。首先,通过CT扫描技术获得含砾滑带土三轴试样的一系列二维切片图像,采用二值化和砾石边界识别方法,得到了砾石边界点云数据;其次,利用砾石边界点云数据,采用逆向重构得到各个砾石的三维模型;最后,将重构的三维砾石模型导入PFC三维颗粒流程序,建立颗粒流数值模型。计算结果表明:三轴剪切过程中,砾石的欧拉角随着试样剪切变形的发展而变化;与无砾石试样相比,砾石周围土体小球的运动方向更加杂乱,说明了砾石对含砾滑带土的剪切破坏有显著的影响。通过与三轴剪切试验过程中砾石的空间运动规律进行对比分析,验证了提出的建模方法是可行的。采用该方法研究砾石的空间运动特征,对于揭示砾石在含砾滑带土剪切破坏过程中的作用具有重要的意义。
地质灾害
摘要:
危险性评价和预测是崩塌灾害防治工作的重要内容。为了解决传统危险性评价中指标权重确定方法的不足以及影响因素的不确定性,本文以G4217线汶川-理县段公路沿线发育的崩塌为例,据其特有的地质环境条件,选取坡向、坡度等12项影响因子作为崩塌危险性评价指标,并建立了危险性分级标准。将熵权法(EW)和层次分析法(AHP)耦合在一起,确定了崩塌影响因子的权重,采用基于EW-AHP和未确知测度理论的综合评价模型,对研究区内20个崩塌进行危险性评价,并与现场调查结果和熵权法(EW)的评价结果进行对比分析。研究结果表明:该模型的评价结果更符合实际情况,评价方法合理有效,可为今后崩塌危险性预测提供新思路。 危险性评价和预测是崩塌灾害防治工作的重要内容。为了解决传统危险性评价中指标权重确定方法的不足以及影响因素的不确定性,本文以G4217线汶川-理县段公路沿线发育的崩塌为例,据其特有的地质环境条件,选取坡向、坡度等12项影响因子作为崩塌危险性评价指标,并建立了危险性分级标准。将熵权法(EW)和层次分析法(AHP)耦合在一起,确定了崩塌影响因子的权重,采用基于EW-AHP和未确知测度理论的综合评价模型,对研究区内20个崩塌进行危险性评价,并与现场调查结果和熵权法(EW)的评价结果进行对比分析。研究结果表明:该模型的评价结果更符合实际情况,评价方法合理有效,可为今后崩塌危险性预测提供新思路。
摘要:
实时排出坡体地下水可减少降雨诱发型滑坡灾害的发生。仰斜排水孔是滑坡治理中常用的排水方法,但排水孔的淤堵问题影响了排水的效果,其使用的耐久性也得不到保证。论文提出一种俯倾排水孔负压排水法,将钻孔分为下部透水孔段和上部注浆封闭孔段,中间使用止浆体分隔,虹吸排水管穿过注浆封闭孔段进入透水孔段的底部。当坡内地下水位上升,引起排水管进水口的水头高程大于钻孔的孔口高程时,虹吸排水自然启动并在透水孔段内产生负压,从而加快排水速度。负压排水过程的抽吸作用可将孔内淤积物排出,而封闭孔段将钻孔透水孔段与大气隔离,有利于解决化学淤堵问题和生物淤堵问题。论文首先定性分析了该方法的作用原理和应用可行性,再在恒定水头条件下,进行了负压和排水能力的物理模型试验。试验表明:(1)排水过程可以产生必要的孔内负压条件;(2)排水一段时间后,透水空腔内的压强值不再变化,排水流量基本稳定;(3)增大排水管径或增大排水口与透水空腔高差,可使透水空腔内产生更大的负压值,从而提高排水效果。因此该方法是一种新型有效的排水方法,有较好的工程应用价值。 实时排出坡体地下水可减少降雨诱发型滑坡灾害的发生。仰斜排水孔是滑坡治理中常用的排水方法,但排水孔的淤堵问题影响了排水的效果,其使用的耐久性也得不到保证。论文提出一种俯倾排水孔负压排水法,将钻孔分为下部透水孔段和上部注浆封闭孔段,中间使用止浆体分隔,虹吸排水管穿过注浆封闭孔段进入透水孔段的底部。当坡内地下水位上升,引起排水管进水口的水头高程大于钻孔的孔口高程时,虹吸排水自然启动并在透水孔段内产生负压,从而加快排水速度。负压排水过程的抽吸作用可将孔内淤积物排出,而封闭孔段将钻孔透水孔段与大气隔离,有利于解决化学淤堵问题和生物淤堵问题。论文首先定性分析了该方法的作用原理和应用可行性,再在恒定水头条件下,进行了负压和排水能力的物理模型试验。试验表明:(1)排水过程可以产生必要的孔内负压条件;(2)排水一段时间后,透水空腔内的压强值不再变化,排水流量基本稳定;(3)增大排水管径或增大排水口与透水空腔高差,可使透水空腔内产生更大的负压值,从而提高排水效果。因此该方法是一种新型有效的排水方法,有较好的工程应用价值。
摘要:
思南县水麻坨堆积层斜坡受多期强降雨影响,从2011年初开始相继出现地表开裂、墙体倾斜、地坪及墙体裂缝变形加剧等地质灾害现象,危及大同社区93户509人、房屋556间,给当地社会稳定带来了极大的负面影响。一旦继续遭受强降雨等不利因素的影响,滑坡可能会变形滑动。基于现场调查和室内分析,本文在明确滑坡区地质结构和地形条件对坡体渗流场产生重要影响的基础上,立足于当地气象资料,利用SEEP/W模块和FLAC3D软件继续探究降雨工况下滑坡变形失稳的进程,初步阐述了多期降雨诱发该类推移式堆积层滑坡(H1)及其引发的次生牵引式滑坡(H2)的成因机理。研究成果表明,主滑坡受历史罕见的强降雨诱导开启失稳变形进程,但受制于地形条件,具有分段失稳、渐进破坏等特点。在滑坡长期蠕动变形过程中,多期降雨导致地下水位浮动变化,刺激滑体蠕变加剧。次级牵引式滑坡由于临空条件受主滑坡控制,其演化进程与主滑坡失稳变形表现出明显关联性和一定滞后性。推移式堆积层主滑坡受地形、地下水和荷载等因素影响,从滑带参数弱化到滑面蠕滑贯通需经历长期过程;而牵引式堆积层次级滑坡是由于关键阻滑体的缺失,导致坡体应力重分布产生的后退式滑动,一般历时较短。 思南县水麻坨堆积层斜坡受多期强降雨影响,从2011年初开始相继出现地表开裂、墙体倾斜、地坪及墙体裂缝变形加剧等地质灾害现象,危及大同社区93户509人、房屋556间,给当地社会稳定带来了极大的负面影响。一旦继续遭受强降雨等不利因素的影响,滑坡可能会变形滑动。基于现场调查和室内分析,本文在明确滑坡区地质结构和地形条件对坡体渗流场产生重要影响的基础上,立足于当地气象资料,利用SEEP/W模块和FLAC3D软件继续探究降雨工况下滑坡变形失稳的进程,初步阐述了多期降雨诱发该类推移式堆积层滑坡(H1)及其引发的次生牵引式滑坡(H2)的成因机理。研究成果表明,主滑坡受历史罕见的强降雨诱导开启失稳变形进程,但受制于地形条件,具有分段失稳、渐进破坏等特点。在滑坡长期蠕动变形过程中,多期降雨导致地下水位浮动变化,刺激滑体蠕变加剧。次级牵引式滑坡由于临空条件受主滑坡控制,其演化进程与主滑坡失稳变形表现出明显关联性和一定滞后性。推移式堆积层主滑坡受地形、地下水和荷载等因素影响,从滑带参数弱化到滑面蠕滑贯通需经历长期过程;而牵引式堆积层次级滑坡是由于关键阻滑体的缺失,导致坡体应力重分布产生的后退式滑动,一般历时较短。
摘要:
考虑水平地震力作用与锚框支护作用,分析微分形式的土条受力平衡,推导积分形式的滑体极限平衡,编程搜索求解相应方程组,提出一套基于通用条分原理的锚框支护边坡地震动力稳定分析方法。利用本文所述方法与数值模拟方法,分别计算了某高速公路锚框支护边坡的动力稳定安全系数,两者结果基本相同。进一步探讨了平均锚固力和地震作用系数对该边坡动力稳定安全系数的影响。本文所述基于通用条分原理的锚框支护边坡地震动力稳定分析方法,具有考虑因素全面、计算工作量小的优点,能够为边坡工程的初步设计,包括坡形设计、锚杆优化、抗震验算等,提供一种较为准确的简便计算手段。 考虑水平地震力作用与锚框支护作用,分析微分形式的土条受力平衡,推导积分形式的滑体极限平衡,编程搜索求解相应方程组,提出一套基于通用条分原理的锚框支护边坡地震动力稳定分析方法。利用本文所述方法与数值模拟方法,分别计算了某高速公路锚框支护边坡的动力稳定安全系数,两者结果基本相同。进一步探讨了平均锚固力和地震作用系数对该边坡动力稳定安全系数的影响。本文所述基于通用条分原理的锚框支护边坡地震动力稳定分析方法,具有考虑因素全面、计算工作量小的优点,能够为边坡工程的初步设计,包括坡形设计、锚杆优化、抗震验算等,提供一种较为准确的简便计算手段。
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地质灾害易发性和危险性评价对象相同但评价内容有差异,即两者表达地质灾害的时间、空间和强度信息各有不同。本文将崩塌滑坡易发性中的统计模型和危险性评价中的物理模型进行结合,综合统计模型客观预测空间位置信息的优点以及物理模型模拟包含地质灾害发生机制的优势,弥补了区域统计模型无法预测灾害强度信息的不足,也对物理模型模拟的空间位置进行了有效的控制和修正,进而完成区域崩塌滑坡的易发性和危险性等级综合分析,实现对区域崩塌滑坡潜在高风险位置的精细评估。本文以福建省福鼎市龙山社区为例,利用野外获取的高清影像、地形、钻孔和地质灾害等数据,通过综合统计模型评价和物理模型危险性评估,完成潜在高风险位置的精细化分析。研究结果表明:需要进行重点排查治理的区域约占社区附近山体总面积的26.92%;研究区域内需要进行集中排查与治理的区域有5个,其中3个区域需要进行重点治理,其潜在高风险区域与野外地质灾害调查区域隐患点吻合;5个高风险区域直接对180幢左右楼房(约360余户居民)的安全构成威胁,该评估将野外调研中划定的大范围高风险区域精细化处理,并验证了该评价方法体系的可行性。该评价方法体系为区域崩塌滑坡地质灾害精细化排查和治理提供了工作思路和指导。 地质灾害易发性和危险性评价对象相同但评价内容有差异,即两者表达地质灾害的时间、空间和强度信息各有不同。本文将崩塌滑坡易发性中的统计模型和危险性评价中的物理模型进行结合,综合统计模型客观预测空间位置信息的优点以及物理模型模拟包含地质灾害发生机制的优势,弥补了区域统计模型无法预测灾害强度信息的不足,也对物理模型模拟的空间位置进行了有效的控制和修正,进而完成区域崩塌滑坡的易发性和危险性等级综合分析,实现对区域崩塌滑坡潜在高风险位置的精细评估。本文以福建省福鼎市龙山社区为例,利用野外获取的高清影像、地形、钻孔和地质灾害等数据,通过综合统计模型评价和物理模型危险性评估,完成潜在高风险位置的精细化分析。研究结果表明:需要进行重点排查治理的区域约占社区附近山体总面积的26.92%;研究区域内需要进行集中排查与治理的区域有5个,其中3个区域需要进行重点治理,其潜在高风险区域与野外地质灾害调查区域隐患点吻合;5个高风险区域直接对180幢左右楼房(约360余户居民)的安全构成威胁,该评估将野外调研中划定的大范围高风险区域精细化处理,并验证了该评价方法体系的可行性。该评价方法体系为区域崩塌滑坡地质灾害精细化排查和治理提供了工作思路和指导。
摘要:
黄土边坡变形失稳机理研究对于黄土滑坡灾害防治具有重要意义。黄土-泥岩接触面滑坡作为黄土滑坡类型之一,研究人员已对其失稳基本过程与形成机理有较为清晰的认识。但对于其在不同降雨类型下,特别是强降雨条件下的变形破坏过程则有待进一步探讨。因此,本文对黄土-泥岩接触面边坡开展室内降雨模型试验,研究其在强降雨条件下斜坡变形破坏模式。试验设计连续强降雨和间断强降雨两种降雨条件,对比分析两种降雨条件下边坡雨水入渗规律及变形破坏模式。结果表明:在两种典型降雨模式下,雨水入渗速率由边坡前缘至后缘逐渐降低;在坡体表层,随着降雨由间断至连续过渡,入渗速率逐渐增加;在坡体深部,入渗速率受边坡结构影响;间断降雨下边坡呈现滑移-拉裂失稳;在连续降雨条件坡体则表现为蠕滑-拉裂破坏。 黄土边坡变形失稳机理研究对于黄土滑坡灾害防治具有重要意义。黄土-泥岩接触面滑坡作为黄土滑坡类型之一,研究人员已对其失稳基本过程与形成机理有较为清晰的认识。但对于其在不同降雨类型下,特别是强降雨条件下的变形破坏过程则有待进一步探讨。因此,本文对黄土-泥岩接触面边坡开展室内降雨模型试验,研究其在强降雨条件下斜坡变形破坏模式。试验设计连续强降雨和间断强降雨两种降雨条件,对比分析两种降雨条件下边坡雨水入渗规律及变形破坏模式。结果表明:在两种典型降雨模式下,雨水入渗速率由边坡前缘至后缘逐渐降低;在坡体表层,随着降雨由间断至连续过渡,入渗速率逐渐增加;在坡体深部,入渗速率受边坡结构影响;间断降雨下边坡呈现滑移-拉裂失稳;在连续降雨条件坡体则表现为蠕滑-拉裂破坏。
摘要:
悬索桥重力式锚碇边坡的长期变形与稳定性是影响该类桥梁结构正常使用的一个关键要素。为合理讨论这一问题,以泸定大渡河桥康定岸重力式锚碇边坡为例,首先开展了现场边坡土体剪切、压缩试验,通过三维弹塑性数值模拟方法确定坡体应力场,基于此确定直剪蠕变试验加载条件,进而针对主要由冰碛土构成的该坡体,进行直剪蠕变试验,根据试验结果揭示的土体蠕变特性随时间逐渐减弱的特征,结合Mohr-Coulomb强度准则,采用Burgers体与广义Kelvin体组成的两时段蠕变本构模型进行锚碇边坡的黏弹塑性分析。考虑锚碇发挥正常使用功能的要求,提出了特征点(散索鞍点)位移容许值判据,将强度折减法扩展应用于黏弹塑性坡体的长期变形与稳定性分析。实例分析表明,该锚碇在正常运营100 a时散索鞍点朝河侧水平位移为13.91 cm,在正常使用极限状态的条件下,锚碇边坡的长期稳定系数为1.71。 悬索桥重力式锚碇边坡的长期变形与稳定性是影响该类桥梁结构正常使用的一个关键要素。为合理讨论这一问题,以泸定大渡河桥康定岸重力式锚碇边坡为例,首先开展了现场边坡土体剪切、压缩试验,通过三维弹塑性数值模拟方法确定坡体应力场,基于此确定直剪蠕变试验加载条件,进而针对主要由冰碛土构成的该坡体,进行直剪蠕变试验,根据试验结果揭示的土体蠕变特性随时间逐渐减弱的特征,结合Mohr-Coulomb强度准则,采用Burgers体与广义Kelvin体组成的两时段蠕变本构模型进行锚碇边坡的黏弹塑性分析。考虑锚碇发挥正常使用功能的要求,提出了特征点(散索鞍点)位移容许值判据,将强度折减法扩展应用于黏弹塑性坡体的长期变形与稳定性分析。实例分析表明,该锚碇在正常运营100 a时散索鞍点朝河侧水平位移为13.91 cm,在正常使用极限状态的条件下,锚碇边坡的长期稳定系数为1.71。
摘要:
岷江上游地区地质环境条件复杂、脆弱,以滑坡、崩塌、泥石流为主的地质灾害数量多、规模大、危害严重,汶川地震又引发了大量崩滑地质灾害。本文根据汶川地震前和汶川地震地质灾害调查、排查等成果,采用GIS分析和编程计算相结合的方法,选取适宜的控制点间距、搜索半径编制了岷江上游汶川地震前、汶川地震地质灾害点密度、面积密度和体积密度图,提出利用点密度、面积密度和体积密度来综合评价地质灾害的发育强度,从弱到强划分为8个等级。分析认为,岷江上游地区地质灾害发育强度高,汶川地震前地质灾害累积发育强度达最高8级极端活动,汶川地震诱发崩滑地质灾害发育强度最高为7级极强活动,且2~6级区面积较大。岷江上游地区历史强震、暴雨等极端事件多发是地质灾害累积发育强度高的主要原因,而汶川地震单次事件引发的地质灾害发育强度总体较高,并主要沿龙门山断裂带、南部河谷区分布。 岷江上游地区地质环境条件复杂、脆弱,以滑坡、崩塌、泥石流为主的地质灾害数量多、规模大、危害严重,汶川地震又引发了大量崩滑地质灾害。本文根据汶川地震前和汶川地震地质灾害调查、排查等成果,采用GIS分析和编程计算相结合的方法,选取适宜的控制点间距、搜索半径编制了岷江上游汶川地震前、汶川地震地质灾害点密度、面积密度和体积密度图,提出利用点密度、面积密度和体积密度来综合评价地质灾害的发育强度,从弱到强划分为8个等级。分析认为,岷江上游地区地质灾害发育强度高,汶川地震前地质灾害累积发育强度达最高8级极端活动,汶川地震诱发崩滑地质灾害发育强度最高为7级极强活动,且2~6级区面积较大。岷江上游地区历史强震、暴雨等极端事件多发是地质灾害累积发育强度高的主要原因,而汶川地震单次事件引发的地质灾害发育强度总体较高,并主要沿龙门山断裂带、南部河谷区分布。
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高速远程滑坡具有较强的灾害性,已逐渐成为国内外地质灾害领域研究的热点。大型滑坡滑动过程中滑带剧烈摩擦和生热,使得局部温度升高,改变岩土体的抗剪强度等性质、以及产生气垫效应等,可能促进高速远程滑坡运动。为了定量地研究滑坡滑带中热量的生成和温度场分布规律,本研究改进自主开发的MatDEM离散元软件,建立了约23万单元的二维边坡模型,对滑坡的启动、高速滑动和堆积全过程进行了数值模拟。结果表明:MatDEM较为准确地模拟了滑坡典型特征,同时展示了边坡模型的热量生成特征;模拟结果表明滑带附近形成明显的"核形"高热量带,100 m高的边坡滑带单元热量增加值最高达3×105 J,理想条件下造成比热容为550 J/kg·℃的1 kg土体升高545.5 ℃左右;高热量带依附于滑带并随着滑体最厚处向前扩展;MatDEM单元连接状态图和热量场图直观地展现了滑体和滑床中的裂隙发育过程。本研究为滑坡数值模拟研究提供了一个新手段。 高速远程滑坡具有较强的灾害性,已逐渐成为国内外地质灾害领域研究的热点。大型滑坡滑动过程中滑带剧烈摩擦和生热,使得局部温度升高,改变岩土体的抗剪强度等性质、以及产生气垫效应等,可能促进高速远程滑坡运动。为了定量地研究滑坡滑带中热量的生成和温度场分布规律,本研究改进自主开发的MatDEM离散元软件,建立了约23万单元的二维边坡模型,对滑坡的启动、高速滑动和堆积全过程进行了数值模拟。结果表明:MatDEM较为准确地模拟了滑坡典型特征,同时展示了边坡模型的热量生成特征;模拟结果表明滑带附近形成明显的"核形"高热量带,100 m高的边坡滑带单元热量增加值最高达3×105 J,理想条件下造成比热容为550 J/kg·℃的1 kg土体升高545.5 ℃左右;高热量带依附于滑带并随着滑体最厚处向前扩展;MatDEM单元连接状态图和热量场图直观地展现了滑体和滑床中的裂隙发育过程。本研究为滑坡数值模拟研究提供了一个新手段。
摘要:
本文以福建省龙岩市永定区樟坑村岩溶塌陷地质灾害点为研究对象,通过开展室内物理模型试验,研究了水位波动条件下岩溶覆盖层孔隙水压力和沉降的变化规律,结果表明:(1)孔隙水压力响应情况与水位波动呈现良好的一致性,根据孔隙水压力的变化可基本判断岩溶土洞内部土体的塌陷发展情况;(2)土洞内部塌陷同时向上部及水平方向扩展,但向上部扩展速度大于水平方向;(3)塌陷发展不规律,地表形成的近似圆形塌陷坑中心与原始空洞中心不在同一垂线上。同时,在分析覆盖型岩溶土洞发育特征的基础上,总结出覆盖型岩溶土洞在水位循环波动条件下的致塌模式,提出了岩溶土洞塌陷变形发展经历了土洞发育、土洞扩展和地表塌陷3个演化阶段。研究结果对岩溶土洞塌陷的监测预警具有理论及实际意义。 本文以福建省龙岩市永定区樟坑村岩溶塌陷地质灾害点为研究对象,通过开展室内物理模型试验,研究了水位波动条件下岩溶覆盖层孔隙水压力和沉降的变化规律,结果表明:(1)孔隙水压力响应情况与水位波动呈现良好的一致性,根据孔隙水压力的变化可基本判断岩溶土洞内部土体的塌陷发展情况;(2)土洞内部塌陷同时向上部及水平方向扩展,但向上部扩展速度大于水平方向;(3)塌陷发展不规律,地表形成的近似圆形塌陷坑中心与原始空洞中心不在同一垂线上。同时,在分析覆盖型岩溶土洞发育特征的基础上,总结出覆盖型岩溶土洞在水位循环波动条件下的致塌模式,提出了岩溶土洞塌陷变形发展经历了土洞发育、土洞扩展和地表塌陷3个演化阶段。研究结果对岩溶土洞塌陷的监测预警具有理论及实际意义。
摘要:
极低频电磁方法是近几年来在我国首先发展起来的地球物理新方法,可以应用于资源、能源及深部工程地质勘查中,其特色之处是在高阻区建立近南北方向和近东西方向两个长达上百公里的人工固定发射源,发射大功率电磁信号。2015年11月底发射台建设完成后,首要任务是检测远处记录的极低频电磁信号的强度和有效性,为此,我们在距发射源960 km的华北油田任丘盆地开展了首次信号测试试验:用高精度采集站接收发射信号,然后进行分段频谱分析,获得接收信号的频率谱,通过分析接收信号频谱的强度与信噪比评价发射信号的质量和有效性。在试验正式开始之前,先用10个均匀分布的频率确定最佳发射时间长度,其他频率的发射时间长度通过内插获得,以节省发射时间。通过试验,在离发射源960 km处成功检测到了电磁场有效信号。当东西方向天线发射频率高于0.353 78 Hz和南北方向天线发射频率高于1.4151 Hz时,与发射源方向一致的电磁场分量的信噪比都大于3,认为信号可靠可测。这次试验初步认定建成的发射台能够发射有效信号,可允许在全国各地进一步实施各种检测和联调试验研究。 极低频电磁方法是近几年来在我国首先发展起来的地球物理新方法,可以应用于资源、能源及深部工程地质勘查中,其特色之处是在高阻区建立近南北方向和近东西方向两个长达上百公里的人工固定发射源,发射大功率电磁信号。2015年11月底发射台建设完成后,首要任务是检测远处记录的极低频电磁信号的强度和有效性,为此,我们在距发射源960 km的华北油田任丘盆地开展了首次信号测试试验:用高精度采集站接收发射信号,然后进行分段频谱分析,获得接收信号的频率谱,通过分析接收信号频谱的强度与信噪比评价发射信号的质量和有效性。在试验正式开始之前,先用10个均匀分布的频率确定最佳发射时间长度,其他频率的发射时间长度通过内插获得,以节省发射时间。通过试验,在离发射源960 km处成功检测到了电磁场有效信号。当东西方向天线发射频率高于0.353 78 Hz和南北方向天线发射频率高于1.4151 Hz时,与发射源方向一致的电磁场分量的信噪比都大于3,认为信号可靠可测。这次试验初步认定建成的发射台能够发射有效信号,可允许在全国各地进一步实施各种检测和联调试验研究。
摘要:
随着振动台、离心机等动力学模型试验方法的不断发展,对于动力学相似材料的要求也愈加精细。在满足动力学相似理论的基础上,如何快速、准确地配制出性质合理的相似材料是试验中至关重要的一步。本文以粒度不同的河沙、重晶石粉、铁粉、云母片为原料,以速干水泥为胶结物,对不同材料混合的动力学相似材料性质进行了试验研究。试验结果表明:(1)级配良好的骨料所配置的相似材料密度较大,且颗粒间断级配越大,骨胶比对相似材料密度影响越大;(2)以河砂为骨料、水泥为胶结物,可以配制出密度为1.5~2.2g ·cm-3、动泊松比0.2~0.4、动弹性模量2.5~5.5 GPa的动相似材料;(3)铁粉的增重效果比重晶石粉显著,且铁粉试件的动、静弹性模量随铁粉增加而显著增大,而重晶石粉比例的变化对重晶石粉试件的动、静弹性模量影响不大,在配制"高重低强"的动力学相似材料时,重晶石粉是更理想的原料;(4)随着云母用量的不断增加,试件的密度、动泊松比和动、静弹性模量均显著降低,云母片是很好的减强剂,可以用来模拟岩体间软弱夹层或结构面。 随着振动台、离心机等动力学模型试验方法的不断发展,对于动力学相似材料的要求也愈加精细。在满足动力学相似理论的基础上,如何快速、准确地配制出性质合理的相似材料是试验中至关重要的一步。本文以粒度不同的河沙、重晶石粉、铁粉、云母片为原料,以速干水泥为胶结物,对不同材料混合的动力学相似材料性质进行了试验研究。试验结果表明:(1)级配良好的骨料所配置的相似材料密度较大,且颗粒间断级配越大,骨胶比对相似材料密度影响越大;(2)以河砂为骨料、水泥为胶结物,可以配制出密度为1.5~2.2g ·cm-3、动泊松比0.2~0.4、动弹性模量2.5~5.5 GPa的动相似材料;(3)铁粉的增重效果比重晶石粉显著,且铁粉试件的动、静弹性模量随铁粉增加而显著增大,而重晶石粉比例的变化对重晶石粉试件的动、静弹性模量影响不大,在配制"高重低强"的动力学相似材料时,重晶石粉是更理想的原料;(4)随着云母用量的不断增加,试件的密度、动泊松比和动、静弹性模量均显著降低,云母片是很好的减强剂,可以用来模拟岩体间软弱夹层或结构面。
摘要:
以西安地铁临潼线穿越骊山山前断裂为研究背景,采用数值模拟方法,通过建立地铁隧道-断裂-地层三维有限元模型,研究了骊山山前断裂错动作用下隧道结构的变形受力特征,以此揭示了骊山山前断裂错动作用对西安地铁临潼线的影响机制以及重点设防位置,确定了地铁临潼线的设防范围,提出了相应防治建议措施。研究结果表明:断裂错动作用造成地铁隧道沿纵向发生弯曲变形,大致可分为3个变形区域:下盘稳定区、剪切拉张区和整体沉降区。断裂附近地层竖向应力和隧道拱底接触压力均表现为上盘减小而下盘增大,而隧道拱顶接触压力在上盘增大下盘减小。同时,沿纵向隧道顶部结构在上盘受压而下盘受拉,底部结构受力刚好相反,在上盘受拉下盘受压;隧道受剪区范围随断裂位错量变化基本保持不变,且最大值均出现在与断裂相交位置处。最后,综合确定了西安地铁临潼线跨越骊山山前断裂的纵向设防长度至少为80 m,并给出了跨断裂西安地铁临潼线的防治措施。研究结果可为西安地铁临潼线跨越骊山山前断裂带设计及其病害防治提供科学参考。 以西安地铁临潼线穿越骊山山前断裂为研究背景,采用数值模拟方法,通过建立地铁隧道-断裂-地层三维有限元模型,研究了骊山山前断裂错动作用下隧道结构的变形受力特征,以此揭示了骊山山前断裂错动作用对西安地铁临潼线的影响机制以及重点设防位置,确定了地铁临潼线的设防范围,提出了相应防治建议措施。研究结果表明:断裂错动作用造成地铁隧道沿纵向发生弯曲变形,大致可分为3个变形区域:下盘稳定区、剪切拉张区和整体沉降区。断裂附近地层竖向应力和隧道拱底接触压力均表现为上盘减小而下盘增大,而隧道拱顶接触压力在上盘增大下盘减小。同时,沿纵向隧道顶部结构在上盘受压而下盘受拉,底部结构受力刚好相反,在上盘受拉下盘受压;隧道受剪区范围随断裂位错量变化基本保持不变,且最大值均出现在与断裂相交位置处。最后,综合确定了西安地铁临潼线跨越骊山山前断裂的纵向设防长度至少为80 m,并给出了跨断裂西安地铁临潼线的防治措施。研究结果可为西安地铁临潼线跨越骊山山前断裂带设计及其病害防治提供科学参考。
摘要:
内蒙古阿拉善塔木素地区是我国高放废物地质处置预选地段之一,开展相应的水文地质特性评价研究对于科学评估其适宜性尤为重要,而充分认识地下水的补给来源与演化过程是了解地下水的形成机制与更新能力的基础。结合塔木素地区水文地质条件,利用水化学与同位素技术对研究区26组水样进行分析,结果显示:研究区地下水氢氧同位素与西北地区大气降水氢氧特征类似,表明区内地下水主要受到当地大气降水补给,这也与水文地质条件认识相符;区内地下水呈现高矿化度特征,TDS均值达到了2.9 g · L-1,地下水化学类型为Na+-Cl-型,表现出干旱区地下水的典型特征;此外,地下水的氯碱指数均大于0,且Mg2++Ca2+-HCO3--SO42-与Na++K+-Cl-呈线性关系且斜率接近-1,说明了阳离子交换反应普遍发生在地下水化学演化过程中。塔木素重点地段地下水属于不适宜利用的高矿化度地下水,且深部地下水年龄大于5000年,循环交替能力较差。这一认识为该地段处置库选址和场址评价提供了重要的水文地质依据。 内蒙古阿拉善塔木素地区是我国高放废物地质处置预选地段之一,开展相应的水文地质特性评价研究对于科学评估其适宜性尤为重要,而充分认识地下水的补给来源与演化过程是了解地下水的形成机制与更新能力的基础。结合塔木素地区水文地质条件,利用水化学与同位素技术对研究区26组水样进行分析,结果显示:研究区地下水氢氧同位素与西北地区大气降水氢氧特征类似,表明区内地下水主要受到当地大气降水补给,这也与水文地质条件认识相符;区内地下水呈现高矿化度特征,TDS均值达到了2.9 g · L-1,地下水化学类型为Na+-Cl-型,表现出干旱区地下水的典型特征;此外,地下水的氯碱指数均大于0,且Mg2++Ca2+-HCO3--SO42-与Na++K+-Cl-呈线性关系且斜率接近-1,说明了阳离子交换反应普遍发生在地下水化学演化过程中。塔木素重点地段地下水属于不适宜利用的高矿化度地下水,且深部地下水年龄大于5000年,循环交替能力较差。这一认识为该地段处置库选址和场址评价提供了重要的水文地质依据。