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主编审稿2023年 31卷 第3期
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2023, 31(3): 689-705.
摘要
摘要:
红层是一种分布广泛，性质特殊的易灾地层组合，其灾变基础科学问题已成为工程地质学科领域迫切需要解决的前沿课题之一。我国红层分布区工程规模巨大，灾变问题突出，主要表现为地质灾害、工程病害、生态损害3大灾变类型，使得红层地区经济社会可持续发展面临着前所未有的灾变危害与风险，严重威胁着一系列国家重大战略的实施。传统红层灾变理论和防控技术难以适应复杂条件下人地失调带来的重大挑战，亟待突破。本文旨在通过对国内外研究现状分析、对基础性科学问题的深入思考与系统梳理，阐明中国红层灾变研究概况，分析红层灾变基础研究的国际学术前沿问题，提出红层灾变基础研究亟待解决的3个关键科学问题，阐述了主要研究思路与内容及方案。这些思考寄期于支持破解红层灾变地质基因、成因机理、韧性协调防控等难题，以保障红层地区国家重大战略的高效实施，保障人居安全、生态文明建设和社会经济可持续发展，使得我国红层灾变研究占领国际前沿高地。 红层是一种分布广泛，性质特殊的易灾地层组合，其灾变基础科学问题已成为工程地质学科领域迫切需要解决的前沿课题之一。我国红层分布区工程规模巨大，灾变问题突出，主要表现为地质灾害、工程病害、生态损害3大灾变类型，使得红层地区经济社会可持续发展面临着前所未有的灾变危害与风险，严重威胁着一系列国家重大战略的实施。传统红层灾变理论和防控技术难以适应复杂条件下人地失调带来的重大挑战，亟待突破。本文旨在通过对国内外研究现状分析、对基础性科学问题的深入思考与系统梳理，阐明中国红层灾变研究概况，分析红层灾变基础研究的国际学术前沿问题，提出红层灾变基础研究亟待解决的3个关键科学问题，阐述了主要研究思路与内容及方案。这些思考寄期于支持破解红层灾变地质基因、成因机理、韧性协调防控等难题，以保障红层地区国家重大战略的高效实施，保障人居安全、生态文明建设和社会经济可持续发展，使得我国红层灾变研究占领国际前沿高地。
红层是一种分布广泛，性质特殊的易灾地层组合，其灾变基础科学问题已成为工程地质学科领域迫切需要解决的前沿课题之一。我国红层分布区工程规模巨大，灾变问题突出，主要表现为地质灾害、工程病害、生态损害3大灾变类型，使得红层地区经济社会可持续发展面临着前所未有的灾变危害与风险，严重威胁着一系列国家重大战略的实施。传统红层灾变理论和防控技术难以适应复杂条件下人地失调带来的重大挑战，亟待突破。本文旨在通过对国内外研究现状分析、对基础性科学问题的深入思考与系统梳理，阐明中国红层灾变研究概况，分析红层灾变基础研究的国际学术前沿问题，提出红层灾变基础研究亟待解决的3个关键科学问题，阐述了主要研究思路与内容及方案。这些思考寄期于支持破解红层灾变地质基因、成因机理、韧性协调防控等难题，以保障红层地区国家重大战略的高效实施，保障人居安全、生态文明建设和社会经济可持续发展，使得我国红层灾变研究占领国际前沿高地。 红层是一种分布广泛，性质特殊的易灾地层组合，其灾变基础科学问题已成为工程地质学科领域迫切需要解决的前沿课题之一。我国红层分布区工程规模巨大，灾变问题突出，主要表现为地质灾害、工程病害、生态损害3大灾变类型，使得红层地区经济社会可持续发展面临着前所未有的灾变危害与风险，严重威胁着一系列国家重大战略的实施。传统红层灾变理论和防控技术难以适应复杂条件下人地失调带来的重大挑战，亟待突破。本文旨在通过对国内外研究现状分析、对基础性科学问题的深入思考与系统梳理，阐明中国红层灾变研究概况，分析红层灾变基础研究的国际学术前沿问题，提出红层灾变基础研究亟待解决的3个关键科学问题，阐述了主要研究思路与内容及方案。这些思考寄期于支持破解红层灾变地质基因、成因机理、韧性协调防控等难题，以保障红层地区国家重大战略的高效实施，保障人居安全、生态文明建设和社会经济可持续发展，使得我国红层灾变研究占领国际前沿高地。
2023, 31(3): 706-717.
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摘要:
实景三维是对人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间。我国的地质灾害点多面广，“点面双控”是今后防灾减灾的重要举措。如何有效获取广域尺度的地质体的动态变化信息以及重大地质灾害点的精细化地质信息，是实现“点面双控”的重要途径。本文在地质灾害隐患识别“三查”体系的基础上，提出进一步构建天-空-地-内滑坡协同观测体系，实现对地上+地下、水上+水下、室内+室外、致灾体+承灾体的全空间、全要素的动态观测和精细感知，以进一步提升我国地质灾害防治能力和水平。除构建天-空-地-内滑坡协同观测体系外，本文重点介绍了高分辨率贴近摄影测量技术、基于多波束测深的水下地形快速测绘技术、基于SLAM的建构筑物和洞穴等封闭空间形态快速精细化测绘技术。 实景三维是对人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间。我国的地质灾害点多面广，“点面双控”是今后防灾减灾的重要举措。如何有效获取广域尺度的地质体的动态变化信息以及重大地质灾害点的精细化地质信息，是实现“点面双控”的重要途径。本文在地质灾害隐患识别“三查”体系的基础上，提出进一步构建天-空-地-内滑坡协同观测体系，实现对地上+地下、水上+水下、室内+室外、致灾体+承灾体的全空间、全要素的动态观测和精细感知，以进一步提升我国地质灾害防治能力和水平。除构建天-空-地-内滑坡协同观测体系外，本文重点介绍了高分辨率贴近摄影测量技术、基于多波束测深的水下地形快速测绘技术、基于SLAM的建构筑物和洞穴等封闭空间形态快速精细化测绘技术。
实景三维是对人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间。我国的地质灾害点多面广，“点面双控”是今后防灾减灾的重要举措。如何有效获取广域尺度的地质体的动态变化信息以及重大地质灾害点的精细化地质信息，是实现“点面双控”的重要途径。本文在地质灾害隐患识别“三查”体系的基础上，提出进一步构建天-空-地-内滑坡协同观测体系，实现对地上+地下、水上+水下、室内+室外、致灾体+承灾体的全空间、全要素的动态观测和精细感知，以进一步提升我国地质灾害防治能力和水平。除构建天-空-地-内滑坡协同观测体系外，本文重点介绍了高分辨率贴近摄影测量技术、基于多波束测深的水下地形快速测绘技术、基于SLAM的建构筑物和洞穴等封闭空间形态快速精细化测绘技术。 实景三维是对人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间。我国的地质灾害点多面广，“点面双控”是今后防灾减灾的重要举措。如何有效获取广域尺度的地质体的动态变化信息以及重大地质灾害点的精细化地质信息，是实现“点面双控”的重要途径。本文在地质灾害隐患识别“三查”体系的基础上，提出进一步构建天-空-地-内滑坡协同观测体系，实现对地上+地下、水上+水下、室内+室外、致灾体+承灾体的全空间、全要素的动态观测和精细感知，以进一步提升我国地质灾害防治能力和水平。除构建天-空-地-内滑坡协同观测体系外，本文重点介绍了高分辨率贴近摄影测量技术、基于多波束测深的水下地形快速测绘技术、基于SLAM的建构筑物和洞穴等封闭空间形态快速精细化测绘技术。
2023, 31(3): 718-735.
摘要:
川藏交通廊道雅安到林芝段位于青藏高原东南部，沿线地质条件复杂、河流切割强烈、地质环境脆弱、新构造运动活跃，具有山高谷深、坡体稳定性差等特点，是我国崩滑灾害最发育、危害最严重的地区之一。为了保障廊道内相关工程的顺利建设和后期安全运营，本文以线路两侧一级分水岭为界，通过遥感解译和野外调查，获得川藏交通廊道雅安—林芝段崩滑灾害共4509处，在此基础上，选取高程、坡度、坡向、工程地质岩组、断裂、水系、公路、地震动峰值加速度、降雨共9个因子分析了灾害的空间分布规律及发育特征，建立了频率比法与逻辑回归方法耦合模型，并运用到高原山区重大交通廊道崩滑灾害危险性评价中。研究结果表明：(1)廊道沿线各县区段的崩滑灾害面密度在空间上总体呈从西向东递减的趋势。(2)有利于灾害发生的条件分别是：高程1~4 km，坡度大于20°，S、SW和W坡向，较软弱、较坚硬和坚硬岩组，距断裂6.4 km范围内，距水系3.2 km范围内，距公路800 m范围内，地震动峰值加速度0.20g，年均降雨量大于1100 mm。(3)将研究区危险性等级划分为极低危险(18.64%)、低危险(26.18%)、中等危险(24.75%)、高危险(19.82%)、极高危险(10.61%)5级，其中：极高危险区与高危险区主要分布在断裂附近和坡度较陡的区域。(4)耦合模型的AUC值达到了0.737，优于单一的频率比模型的0.712，表明耦合模型的评价结果具有更高的精度。该研究可为川藏交通廊道雅安到林芝段相关工程的规划、建设和未来运营过程中的防灾减灾工作提供重要参考。 川藏交通廊道雅安到林芝段位于青藏高原东南部，沿线地质条件复杂、河流切割强烈、地质环境脆弱、新构造运动活跃，具有山高谷深、坡体稳定性差等特点，是我国崩滑灾害最发育、危害最严重的地区之一。为了保障廊道内相关工程的顺利建设和后期安全运营，本文以线路两侧一级分水岭为界，通过遥感解译和野外调查，获得川藏交通廊道雅安—林芝段崩滑灾害共4509处，在此基础上，选取高程、坡度、坡向、工程地质岩组、断裂、水系、公路、地震动峰值加速度、降雨共9个因子分析了灾害的空间分布规律及发育特征，建立了频率比法与逻辑回归方法耦合模型，并运用到高原山区重大交通廊道崩滑灾害危险性评价中。研究结果表明：(1)廊道沿线各县区段的崩滑灾害面密度在空间上总体呈从西向东递减的趋势。(2)有利于灾害发生的条件分别是：高程1~4 km，坡度大于20°，S、SW和W坡向，较软弱、较坚硬和坚硬岩组，距断裂6.4 km范围内，距水系3.2 km范围内，距公路800 m范围内，地震动峰值加速度0.20g，年均降雨量大于1100 mm。(3)将研究区危险性等级划分为极低危险(18.64%)、低危险(26.18%)、中等危险(24.75%)、高危险(19.82%)、极高危险(10.61%)5级，其中：极高危险区与高危险区主要分布在断裂附近和坡度较陡的区域。(4)耦合模型的AUC值达到了0.737，优于单一的频率比模型的0.712，表明耦合模型的评价结果具有更高的精度。该研究可为川藏交通廊道雅安到林芝段相关工程的规划、建设和未来运营过程中的防灾减灾工作提供重要参考。
川藏交通廊道雅安到林芝段位于青藏高原东南部，沿线地质条件复杂、河流切割强烈、地质环境脆弱、新构造运动活跃，具有山高谷深、坡体稳定性差等特点，是我国崩滑灾害最发育、危害最严重的地区之一。为了保障廊道内相关工程的顺利建设和后期安全运营，本文以线路两侧一级分水岭为界，通过遥感解译和野外调查，获得川藏交通廊道雅安—林芝段崩滑灾害共4509处，在此基础上，选取高程、坡度、坡向、工程地质岩组、断裂、水系、公路、地震动峰值加速度、降雨共9个因子分析了灾害的空间分布规律及发育特征，建立了频率比法与逻辑回归方法耦合模型，并运用到高原山区重大交通廊道崩滑灾害危险性评价中。研究结果表明：(1)廊道沿线各县区段的崩滑灾害面密度在空间上总体呈从西向东递减的趋势。(2)有利于灾害发生的条件分别是：高程1~4 km，坡度大于20°，S、SW和W坡向，较软弱、较坚硬和坚硬岩组，距断裂6.4 km范围内，距水系3.2 km范围内，距公路800 m范围内，地震动峰值加速度0.20g，年均降雨量大于1100 mm。(3)将研究区危险性等级划分为极低危险(18.64%)、低危险(26.18%)、中等危险(24.75%)、高危险(19.82%)、极高危险(10.61%)5级，其中：极高危险区与高危险区主要分布在断裂附近和坡度较陡的区域。(4)耦合模型的AUC值达到了0.737，优于单一的频率比模型的0.712，表明耦合模型的评价结果具有更高的精度。该研究可为川藏交通廊道雅安到林芝段相关工程的规划、建设和未来运营过程中的防灾减灾工作提供重要参考。 川藏交通廊道雅安到林芝段位于青藏高原东南部，沿线地质条件复杂、河流切割强烈、地质环境脆弱、新构造运动活跃，具有山高谷深、坡体稳定性差等特点，是我国崩滑灾害最发育、危害最严重的地区之一。为了保障廊道内相关工程的顺利建设和后期安全运营，本文以线路两侧一级分水岭为界，通过遥感解译和野外调查，获得川藏交通廊道雅安—林芝段崩滑灾害共4509处，在此基础上，选取高程、坡度、坡向、工程地质岩组、断裂、水系、公路、地震动峰值加速度、降雨共9个因子分析了灾害的空间分布规律及发育特征，建立了频率比法与逻辑回归方法耦合模型，并运用到高原山区重大交通廊道崩滑灾害危险性评价中。研究结果表明：(1)廊道沿线各县区段的崩滑灾害面密度在空间上总体呈从西向东递减的趋势。(2)有利于灾害发生的条件分别是：高程1~4 km，坡度大于20°，S、SW和W坡向，较软弱、较坚硬和坚硬岩组，距断裂6.4 km范围内，距水系3.2 km范围内，距公路800 m范围内，地震动峰值加速度0.20g，年均降雨量大于1100 mm。(3)将研究区危险性等级划分为极低危险(18.64%)、低危险(26.18%)、中等危险(24.75%)、高危险(19.82%)、极高危险(10.61%)5级，其中：极高危险区与高危险区主要分布在断裂附近和坡度较陡的区域。(4)耦合模型的AUC值达到了0.737，优于单一的频率比模型的0.712，表明耦合模型的评价结果具有更高的精度。该研究可为川藏交通廊道雅安到林芝段相关工程的规划、建设和未来运营过程中的防灾减灾工作提供重要参考。
2023, 31(3): 736-749.
摘要:
青藏高原东缘广泛发育着深大活动断裂带，强烈控制着高原东缘区域应力场。本文基于收集的178个点位1181组原位应力数据，通过数值模拟反演得出青藏高原东缘活动断裂影响下青藏高原东缘地应力场，结果表明，青藏高原地应力场呈现出明显的非均匀性特征，应力量值由西向东逐渐减小。然后，利用ArcGIS分析青藏高原东缘埋深100~2000 m岩爆及大变形趋势，岩爆集中产生于次级板块内部，岩爆范围基本不随深度变化；而大变形产生于次级板块边界，并随深度增加面积逐渐向板块内部扩大；岩爆及大变形风险等级随埋深呈现规律性变化。最后，通过二郎山隧道隧址区以及双江口水电站两个工程实例探讨了本研究在工程建设中对岩爆及大变形趋势预测的适用性，结果表明，本文给出的青藏高原东缘地下工程灾害趋势与基于强度应力比方法获得的岩爆倾向性以及工程实例中岩爆现象基本一致。 青藏高原东缘广泛发育着深大活动断裂带，强烈控制着高原东缘区域应力场。本文基于收集的178个点位1181组原位应力数据，通过数值模拟反演得出青藏高原东缘活动断裂影响下青藏高原东缘地应力场，结果表明，青藏高原地应力场呈现出明显的非均匀性特征，应力量值由西向东逐渐减小。然后，利用ArcGIS分析青藏高原东缘埋深100~2000 m岩爆及大变形趋势，岩爆集中产生于次级板块内部，岩爆范围基本不随深度变化；而大变形产生于次级板块边界，并随深度增加面积逐渐向板块内部扩大；岩爆及大变形风险等级随埋深呈现规律性变化。最后，通过二郎山隧道隧址区以及双江口水电站两个工程实例探讨了本研究在工程建设中对岩爆及大变形趋势预测的适用性，结果表明，本文给出的青藏高原东缘地下工程灾害趋势与基于强度应力比方法获得的岩爆倾向性以及工程实例中岩爆现象基本一致。
青藏高原东缘广泛发育着深大活动断裂带，强烈控制着高原东缘区域应力场。本文基于收集的178个点位1181组原位应力数据，通过数值模拟反演得出青藏高原东缘活动断裂影响下青藏高原东缘地应力场，结果表明，青藏高原地应力场呈现出明显的非均匀性特征，应力量值由西向东逐渐减小。然后，利用ArcGIS分析青藏高原东缘埋深100~2000 m岩爆及大变形趋势，岩爆集中产生于次级板块内部，岩爆范围基本不随深度变化；而大变形产生于次级板块边界，并随深度增加面积逐渐向板块内部扩大；岩爆及大变形风险等级随埋深呈现规律性变化。最后，通过二郎山隧道隧址区以及双江口水电站两个工程实例探讨了本研究在工程建设中对岩爆及大变形趋势预测的适用性，结果表明，本文给出的青藏高原东缘地下工程灾害趋势与基于强度应力比方法获得的岩爆倾向性以及工程实例中岩爆现象基本一致。 青藏高原东缘广泛发育着深大活动断裂带，强烈控制着高原东缘区域应力场。本文基于收集的178个点位1181组原位应力数据，通过数值模拟反演得出青藏高原东缘活动断裂影响下青藏高原东缘地应力场，结果表明，青藏高原地应力场呈现出明显的非均匀性特征，应力量值由西向东逐渐减小。然后，利用ArcGIS分析青藏高原东缘埋深100~2000 m岩爆及大变形趋势，岩爆集中产生于次级板块内部，岩爆范围基本不随深度变化；而大变形产生于次级板块边界，并随深度增加面积逐渐向板块内部扩大；岩爆及大变形风险等级随埋深呈现规律性变化。最后，通过二郎山隧道隧址区以及双江口水电站两个工程实例探讨了本研究在工程建设中对岩爆及大变形趋势预测的适用性，结果表明，本文给出的青藏高原东缘地下工程灾害趋势与基于强度应力比方法获得的岩爆倾向性以及工程实例中岩爆现象基本一致。
2023, 31(3): 750-761.
摘要:
勘探表明，在叶巴滩水电站坝址区岸坡石英闪长岩内广泛发育具有一定厚度和延伸长度的碎粒状岩屑条带——“挤压破裂带”，不仅使岩体完整性降低，而且劣化建基岩体质量。为了研究其发育特征、分布规律，基于野外调查、精细测量等方法，对施工期新揭露的典型挤压破裂带进行详细描述，揭示其发育特征、分布规律等。研究表明：叶巴滩水电站坝址区挤压破裂带在强弱卸荷带及以里均有发育，且空间分布不均匀，主要集中在左岸中高程；表现为有明显边界且具有一定厚度和延伸长度的碎粒状岩屑条带，一般发育在新鲜、完整的坚硬岩体内；可能为构造成因常依附于断层(或长度较大的结构面)，范围有限，产状不稳定；带内大多劈理岩化，部分可见颗粒定向排列，具有分带性，无明显错距，表现出高地应力下的挤压变形特征；易受后期改造影响，局部可见风化加剧、锈染和泥质条带；主要分布于断层(长大结构面)夹持或围限区、断层(长大结构面)的端部、长大结构面的一侧。 勘探表明，在叶巴滩水电站坝址区岸坡石英闪长岩内广泛发育具有一定厚度和延伸长度的碎粒状岩屑条带——“挤压破裂带”，不仅使岩体完整性降低，而且劣化建基岩体质量。为了研究其发育特征、分布规律，基于野外调查、精细测量等方法，对施工期新揭露的典型挤压破裂带进行详细描述，揭示其发育特征、分布规律等。研究表明：叶巴滩水电站坝址区挤压破裂带在强弱卸荷带及以里均有发育，且空间分布不均匀，主要集中在左岸中高程；表现为有明显边界且具有一定厚度和延伸长度的碎粒状岩屑条带，一般发育在新鲜、完整的坚硬岩体内；可能为构造成因常依附于断层(或长度较大的结构面)，范围有限，产状不稳定；带内大多劈理岩化，部分可见颗粒定向排列，具有分带性，无明显错距，表现出高地应力下的挤压变形特征；易受后期改造影响，局部可见风化加剧、锈染和泥质条带；主要分布于断层(长大结构面)夹持或围限区、断层(长大结构面)的端部、长大结构面的一侧。
勘探表明，在叶巴滩水电站坝址区岸坡石英闪长岩内广泛发育具有一定厚度和延伸长度的碎粒状岩屑条带——“挤压破裂带”，不仅使岩体完整性降低，而且劣化建基岩体质量。为了研究其发育特征、分布规律，基于野外调查、精细测量等方法，对施工期新揭露的典型挤压破裂带进行详细描述，揭示其发育特征、分布规律等。研究表明：叶巴滩水电站坝址区挤压破裂带在强弱卸荷带及以里均有发育，且空间分布不均匀，主要集中在左岸中高程；表现为有明显边界且具有一定厚度和延伸长度的碎粒状岩屑条带，一般发育在新鲜、完整的坚硬岩体内；可能为构造成因常依附于断层(或长度较大的结构面)，范围有限，产状不稳定；带内大多劈理岩化，部分可见颗粒定向排列，具有分带性，无明显错距，表现出高地应力下的挤压变形特征；易受后期改造影响，局部可见风化加剧、锈染和泥质条带；主要分布于断层(长大结构面)夹持或围限区、断层(长大结构面)的端部、长大结构面的一侧。 勘探表明，在叶巴滩水电站坝址区岸坡石英闪长岩内广泛发育具有一定厚度和延伸长度的碎粒状岩屑条带——“挤压破裂带”，不仅使岩体完整性降低，而且劣化建基岩体质量。为了研究其发育特征、分布规律，基于野外调查、精细测量等方法，对施工期新揭露的典型挤压破裂带进行详细描述，揭示其发育特征、分布规律等。研究表明：叶巴滩水电站坝址区挤压破裂带在强弱卸荷带及以里均有发育，且空间分布不均匀，主要集中在左岸中高程；表现为有明显边界且具有一定厚度和延伸长度的碎粒状岩屑条带，一般发育在新鲜、完整的坚硬岩体内；可能为构造成因常依附于断层(或长度较大的结构面)，范围有限，产状不稳定；带内大多劈理岩化，部分可见颗粒定向排列，具有分带性，无明显错距，表现出高地应力下的挤压变形特征；易受后期改造影响，局部可见风化加剧、锈染和泥质条带；主要分布于断层(长大结构面)夹持或围限区、断层(长大结构面)的端部、长大结构面的一侧。
2023, 31(3): 762-779.
摘要:
近年来，随着山区工程建设日益活跃，由滑坡转化为泥石流所导致的巨型远程沟谷灾害，因其超强的运动性和巨大的破坏性而引起广泛关注。与单灾种滑坡相比，转化后的泥石流灾害规模更大、运动距离更远、流动性更强、危害程度更严重。科学的认识滑坡-泥石流转化过程，对从起始环节降低远程沟谷灾害风险，进而采取针对性减灾措施具有重要意义。本文基于现阶段国内外研究成果，系统综述了滑坡-泥石流灾害转化的概念、转化条件和转化机理。首先，对比高速远程滑坡-碎屑流，明确了滑坡-泥石流转化的概念。随后，从物源、水源和地形3个角度梳理了滑坡-泥石流转化的宏观条件，进一步梳理了现阶段用于划分滑坡、泥石流的静态、动态指标和方法。基于典型滑坡-泥石流转化野外案例和模型实验，总结了滑坡-泥石流转化的两种模式：“静-动”转化和“动-动”转化，分别就不同转化模式所对应的孕灾条件和物理机制进行了探讨。最后，基于对现有成果的分析，提出了滑坡-泥石流转化研究所面临的3个关键科学问题，指出了滑坡-泥石流转化研究可借鉴的相关理论和方法，探讨了未来滑坡-泥石流转化过程及物理机制分析的研究方法。 近年来，随着山区工程建设日益活跃，由滑坡转化为泥石流所导致的巨型远程沟谷灾害，因其超强的运动性和巨大的破坏性而引起广泛关注。与单灾种滑坡相比，转化后的泥石流灾害规模更大、运动距离更远、流动性更强、危害程度更严重。科学的认识滑坡-泥石流转化过程，对从起始环节降低远程沟谷灾害风险，进而采取针对性减灾措施具有重要意义。本文基于现阶段国内外研究成果，系统综述了滑坡-泥石流灾害转化的概念、转化条件和转化机理。首先，对比高速远程滑坡-碎屑流，明确了滑坡-泥石流转化的概念。随后，从物源、水源和地形3个角度梳理了滑坡-泥石流转化的宏观条件，进一步梳理了现阶段用于划分滑坡、泥石流的静态、动态指标和方法。基于典型滑坡-泥石流转化野外案例和模型实验，总结了滑坡-泥石流转化的两种模式：“静-动”转化和“动-动”转化，分别就不同转化模式所对应的孕灾条件和物理机制进行了探讨。最后，基于对现有成果的分析，提出了滑坡-泥石流转化研究所面临的3个关键科学问题，指出了滑坡-泥石流转化研究可借鉴的相关理论和方法，探讨了未来滑坡-泥石流转化过程及物理机制分析的研究方法。
近年来，随着山区工程建设日益活跃，由滑坡转化为泥石流所导致的巨型远程沟谷灾害，因其超强的运动性和巨大的破坏性而引起广泛关注。与单灾种滑坡相比，转化后的泥石流灾害规模更大、运动距离更远、流动性更强、危害程度更严重。科学的认识滑坡-泥石流转化过程，对从起始环节降低远程沟谷灾害风险，进而采取针对性减灾措施具有重要意义。本文基于现阶段国内外研究成果，系统综述了滑坡-泥石流灾害转化的概念、转化条件和转化机理。首先，对比高速远程滑坡-碎屑流，明确了滑坡-泥石流转化的概念。随后，从物源、水源和地形3个角度梳理了滑坡-泥石流转化的宏观条件，进一步梳理了现阶段用于划分滑坡、泥石流的静态、动态指标和方法。基于典型滑坡-泥石流转化野外案例和模型实验，总结了滑坡-泥石流转化的两种模式：“静-动”转化和“动-动”转化，分别就不同转化模式所对应的孕灾条件和物理机制进行了探讨。最后，基于对现有成果的分析，提出了滑坡-泥石流转化研究所面临的3个关键科学问题，指出了滑坡-泥石流转化研究可借鉴的相关理论和方法，探讨了未来滑坡-泥石流转化过程及物理机制分析的研究方法。 近年来，随着山区工程建设日益活跃，由滑坡转化为泥石流所导致的巨型远程沟谷灾害，因其超强的运动性和巨大的破坏性而引起广泛关注。与单灾种滑坡相比，转化后的泥石流灾害规模更大、运动距离更远、流动性更强、危害程度更严重。科学的认识滑坡-泥石流转化过程，对从起始环节降低远程沟谷灾害风险，进而采取针对性减灾措施具有重要意义。本文基于现阶段国内外研究成果，系统综述了滑坡-泥石流灾害转化的概念、转化条件和转化机理。首先，对比高速远程滑坡-碎屑流，明确了滑坡-泥石流转化的概念。随后，从物源、水源和地形3个角度梳理了滑坡-泥石流转化的宏观条件，进一步梳理了现阶段用于划分滑坡、泥石流的静态、动态指标和方法。基于典型滑坡-泥石流转化野外案例和模型实验，总结了滑坡-泥石流转化的两种模式：“静-动”转化和“动-动”转化，分别就不同转化模式所对应的孕灾条件和物理机制进行了探讨。最后，基于对现有成果的分析，提出了滑坡-泥石流转化研究所面临的3个关键科学问题，指出了滑坡-泥石流转化研究可借鉴的相关理论和方法，探讨了未来滑坡-泥石流转化过程及物理机制分析的研究方法。
2023, 31(3): 780-795.
摘要:
高寒山区显著存在的季节性地貌变化，使得常规InSAR难以维持长时间相干性，不利于上述区域地质灾害的精准早期识别。针对该问题，本文提出并发展了一种利用InSAR季节相干性的高寒山区地质灾害早期识别方法。其基本思路为：首先获取研究区域InSAR时序干涉图与相干系数图，依据InSAR相干性变化趋势，将每年划分为夏季时段、过渡时段和冬季时段，并依据过渡时段InSAR相干性将其进一步纳入到夏季时段或冬季时段；分别对夏季时段和冬季时段InSAR干涉对开展Stacking-InSAR处理，并引入部分干涉质量较好的长时间基线InSAR干涉对；最终综合利用获取的夏季和冬季时段Stacking-InSAR成果，开展区域地质灾害的精准早期识别工作。本文以高寒高植被覆盖的东构造结地区为实验对象，利用本文发展的新方法开展了区域地质灾害的早期识别工作。结果显示，利用季节分区Stacking-InSAR进行区域地质灾害识别，冬夏时段识别灾害的重复率低于16%，表明上述区域不同时节地质灾害类型存在明显差异；进一步与常规全干涉Stacking-InSAR灾害识别成果对比发现，新方法识别灾害数量增加了28%。研究表明，发展新方法可更精准识别高寒山区地质灾害，并有效提高灾害识别率，为此类地区的地质灾害早期识别和预警预防提供了一种新思路和新方法，也为高寒山区地质灾害的防灾减灾提供了重要的技术支撑。 高寒山区显著存在的季节性地貌变化，使得常规InSAR难以维持长时间相干性，不利于上述区域地质灾害的精准早期识别。针对该问题，本文提出并发展了一种利用InSAR季节相干性的高寒山区地质灾害早期识别方法。其基本思路为：首先获取研究区域InSAR时序干涉图与相干系数图，依据InSAR相干性变化趋势，将每年划分为夏季时段、过渡时段和冬季时段，并依据过渡时段InSAR相干性将其进一步纳入到夏季时段或冬季时段；分别对夏季时段和冬季时段InSAR干涉对开展Stacking-InSAR处理，并引入部分干涉质量较好的长时间基线InSAR干涉对；最终综合利用获取的夏季和冬季时段Stacking-InSAR成果，开展区域地质灾害的精准早期识别工作。本文以高寒高植被覆盖的东构造结地区为实验对象，利用本文发展的新方法开展了区域地质灾害的早期识别工作。结果显示，利用季节分区Stacking-InSAR进行区域地质灾害识别，冬夏时段识别灾害的重复率低于16%，表明上述区域不同时节地质灾害类型存在明显差异；进一步与常规全干涉Stacking-InSAR灾害识别成果对比发现，新方法识别灾害数量增加了28%。研究表明，发展新方法可更精准识别高寒山区地质灾害，并有效提高灾害识别率，为此类地区的地质灾害早期识别和预警预防提供了一种新思路和新方法，也为高寒山区地质灾害的防灾减灾提供了重要的技术支撑。
高寒山区显著存在的季节性地貌变化，使得常规InSAR难以维持长时间相干性，不利于上述区域地质灾害的精准早期识别。针对该问题，本文提出并发展了一种利用InSAR季节相干性的高寒山区地质灾害早期识别方法。其基本思路为：首先获取研究区域InSAR时序干涉图与相干系数图，依据InSAR相干性变化趋势，将每年划分为夏季时段、过渡时段和冬季时段，并依据过渡时段InSAR相干性将其进一步纳入到夏季时段或冬季时段；分别对夏季时段和冬季时段InSAR干涉对开展Stacking-InSAR处理，并引入部分干涉质量较好的长时间基线InSAR干涉对；最终综合利用获取的夏季和冬季时段Stacking-InSAR成果，开展区域地质灾害的精准早期识别工作。本文以高寒高植被覆盖的东构造结地区为实验对象，利用本文发展的新方法开展了区域地质灾害的早期识别工作。结果显示，利用季节分区Stacking-InSAR进行区域地质灾害识别，冬夏时段识别灾害的重复率低于16%，表明上述区域不同时节地质灾害类型存在明显差异；进一步与常规全干涉Stacking-InSAR灾害识别成果对比发现，新方法识别灾害数量增加了28%。研究表明，发展新方法可更精准识别高寒山区地质灾害，并有效提高灾害识别率，为此类地区的地质灾害早期识别和预警预防提供了一种新思路和新方法，也为高寒山区地质灾害的防灾减灾提供了重要的技术支撑。 高寒山区显著存在的季节性地貌变化，使得常规InSAR难以维持长时间相干性，不利于上述区域地质灾害的精准早期识别。针对该问题，本文提出并发展了一种利用InSAR季节相干性的高寒山区地质灾害早期识别方法。其基本思路为：首先获取研究区域InSAR时序干涉图与相干系数图，依据InSAR相干性变化趋势，将每年划分为夏季时段、过渡时段和冬季时段，并依据过渡时段InSAR相干性将其进一步纳入到夏季时段或冬季时段；分别对夏季时段和冬季时段InSAR干涉对开展Stacking-InSAR处理，并引入部分干涉质量较好的长时间基线InSAR干涉对；最终综合利用获取的夏季和冬季时段Stacking-InSAR成果，开展区域地质灾害的精准早期识别工作。本文以高寒高植被覆盖的东构造结地区为实验对象，利用本文发展的新方法开展了区域地质灾害的早期识别工作。结果显示，利用季节分区Stacking-InSAR进行区域地质灾害识别，冬夏时段识别灾害的重复率低于16%，表明上述区域不同时节地质灾害类型存在明显差异；进一步与常规全干涉Stacking-InSAR灾害识别成果对比发现，新方法识别灾害数量增加了28%。研究表明，发展新方法可更精准识别高寒山区地质灾害，并有效提高灾害识别率，为此类地区的地质灾害早期识别和预警预防提供了一种新思路和新方法，也为高寒山区地质灾害的防灾减灾提供了重要的技术支撑。
2023, 31(3): 796-814.
摘要:
混杂岩是细粒破碎基质中包含外来或原位岩块的岩体，常具有物质组成多样、地质结构复杂、工程特性差异大的特点。混杂岩在岩性组成和力学性质上呈现出的内部异质性和空间变异性，会对工程选址及工程稳定性产生极大影响。目前，混杂岩分布区域已成为工程灾害和地质灾害的频发区。为满足该类区域工程快速安全建设的需求，亟需明确混杂岩的工程力学特性。为此，本文系统梳理了混杂岩力学特性的国内外研究文献，以混杂岩的非均质特性为切入点，首先总结了混杂岩非均质性的形成原因，并在此基础上归纳了目前的混杂岩分类方法；其次分析了混杂岩非均质特性的描述手段，并讨论了混杂岩非均质力学特性的影响因素及评价方法；最后，探讨了工程背景下的混杂岩岩体力学性质。将来还需要研究基于混杂岩力学性质的定量化分类方法；实现定量化归纳多因素影响下的混杂岩力学性质变化规律；采用不确定性分析方法，评估混杂岩的几何分布和力学性质特征。相关结果可为进一步明确混杂岩力学特性、降低同类地区工程建设风险提供参考。 混杂岩是细粒破碎基质中包含外来或原位岩块的岩体，常具有物质组成多样、地质结构复杂、工程特性差异大的特点。混杂岩在岩性组成和力学性质上呈现出的内部异质性和空间变异性，会对工程选址及工程稳定性产生极大影响。目前，混杂岩分布区域已成为工程灾害和地质灾害的频发区。为满足该类区域工程快速安全建设的需求，亟需明确混杂岩的工程力学特性。为此，本文系统梳理了混杂岩力学特性的国内外研究文献，以混杂岩的非均质特性为切入点，首先总结了混杂岩非均质性的形成原因，并在此基础上归纳了目前的混杂岩分类方法；其次分析了混杂岩非均质特性的描述手段，并讨论了混杂岩非均质力学特性的影响因素及评价方法；最后，探讨了工程背景下的混杂岩岩体力学性质。将来还需要研究基于混杂岩力学性质的定量化分类方法；实现定量化归纳多因素影响下的混杂岩力学性质变化规律；采用不确定性分析方法，评估混杂岩的几何分布和力学性质特征。相关结果可为进一步明确混杂岩力学特性、降低同类地区工程建设风险提供参考。
混杂岩是细粒破碎基质中包含外来或原位岩块的岩体，常具有物质组成多样、地质结构复杂、工程特性差异大的特点。混杂岩在岩性组成和力学性质上呈现出的内部异质性和空间变异性，会对工程选址及工程稳定性产生极大影响。目前，混杂岩分布区域已成为工程灾害和地质灾害的频发区。为满足该类区域工程快速安全建设的需求，亟需明确混杂岩的工程力学特性。为此，本文系统梳理了混杂岩力学特性的国内外研究文献，以混杂岩的非均质特性为切入点，首先总结了混杂岩非均质性的形成原因，并在此基础上归纳了目前的混杂岩分类方法；其次分析了混杂岩非均质特性的描述手段，并讨论了混杂岩非均质力学特性的影响因素及评价方法；最后，探讨了工程背景下的混杂岩岩体力学性质。将来还需要研究基于混杂岩力学性质的定量化分类方法；实现定量化归纳多因素影响下的混杂岩力学性质变化规律；采用不确定性分析方法，评估混杂岩的几何分布和力学性质特征。相关结果可为进一步明确混杂岩力学特性、降低同类地区工程建设风险提供参考。 混杂岩是细粒破碎基质中包含外来或原位岩块的岩体，常具有物质组成多样、地质结构复杂、工程特性差异大的特点。混杂岩在岩性组成和力学性质上呈现出的内部异质性和空间变异性，会对工程选址及工程稳定性产生极大影响。目前，混杂岩分布区域已成为工程灾害和地质灾害的频发区。为满足该类区域工程快速安全建设的需求，亟需明确混杂岩的工程力学特性。为此，本文系统梳理了混杂岩力学特性的国内外研究文献，以混杂岩的非均质特性为切入点，首先总结了混杂岩非均质性的形成原因，并在此基础上归纳了目前的混杂岩分类方法；其次分析了混杂岩非均质特性的描述手段，并讨论了混杂岩非均质力学特性的影响因素及评价方法；最后，探讨了工程背景下的混杂岩岩体力学性质。将来还需要研究基于混杂岩力学性质的定量化分类方法；实现定量化归纳多因素影响下的混杂岩力学性质变化规律；采用不确定性分析方法，评估混杂岩的几何分布和力学性质特征。相关结果可为进一步明确混杂岩力学特性、降低同类地区工程建设风险提供参考。
2023, 31(3): 815-829.
摘要:
高速远程滑坡具有体积大、速度高、运动距离远等特点,严重威胁着山区居民生命安全和重大工程建设。滑坡的碎屑化作用是滑坡高速运动过程中非常普遍且十分重要的现象,是滑体运动与堆积过程中特殊内部结构形成的前提条件,也被认为是可能促进高速远程滑坡超强流动性的物理力学机理。尽管滑坡碎屑化机制已经成为滑坡动力学机理研究的热点科学问题,然而对于滑坡碎屑化过程是促进滑坡运动还是阻碍滑坡运动,目前仍存在极大的争议,争议的焦点在于岩石破碎本身是耗能过程,如何能促进滑坡整体的远程运动？本文首先详细总结高速远程滑坡碎屑化作用的沉积学特征,包括反粒序、拼贴构造和局部剪切带等碎屑化堆积结构特征方面的研究,论述这些碎屑化沉积结构对于滑坡动力学的指示；其次,讨论与分析了滑坡碎屑化过程的影响因素、碎屑化过程的减阻机制研究进展；最后,归纳并阐述了高速远程滑坡动力破碎耗能和滑坡减阻这一争议性问题,提出今后高速远程滑坡碎屑化运动机理研究所面临的关键科学问题。 高速远程滑坡具有体积大、速度高、运动距离远等特点,严重威胁着山区居民生命安全和重大工程建设。滑坡的碎屑化作用是滑坡高速运动过程中非常普遍且十分重要的现象,是滑体运动与堆积过程中特殊内部结构形成的前提条件,也被认为是可能促进高速远程滑坡超强流动性的物理力学机理。尽管滑坡碎屑化机制已经成为滑坡动力学机理研究的热点科学问题,然而对于滑坡碎屑化过程是促进滑坡运动还是阻碍滑坡运动,目前仍存在极大的争议,争议的焦点在于岩石破碎本身是耗能过程,如何能促进滑坡整体的远程运动？本文首先详细总结高速远程滑坡碎屑化作用的沉积学特征,包括反粒序、拼贴构造和局部剪切带等碎屑化堆积结构特征方面的研究,论述这些碎屑化沉积结构对于滑坡动力学的指示；其次,讨论与分析了滑坡碎屑化过程的影响因素、碎屑化过程的减阻机制研究进展；最后,归纳并阐述了高速远程滑坡动力破碎耗能和滑坡减阻这一争议性问题,提出今后高速远程滑坡碎屑化运动机理研究所面临的关键科学问题。
高速远程滑坡具有体积大、速度高、运动距离远等特点,严重威胁着山区居民生命安全和重大工程建设。滑坡的碎屑化作用是滑坡高速运动过程中非常普遍且十分重要的现象,是滑体运动与堆积过程中特殊内部结构形成的前提条件,也被认为是可能促进高速远程滑坡超强流动性的物理力学机理。尽管滑坡碎屑化机制已经成为滑坡动力学机理研究的热点科学问题,然而对于滑坡碎屑化过程是促进滑坡运动还是阻碍滑坡运动,目前仍存在极大的争议,争议的焦点在于岩石破碎本身是耗能过程,如何能促进滑坡整体的远程运动？本文首先详细总结高速远程滑坡碎屑化作用的沉积学特征,包括反粒序、拼贴构造和局部剪切带等碎屑化堆积结构特征方面的研究,论述这些碎屑化沉积结构对于滑坡动力学的指示；其次,讨论与分析了滑坡碎屑化过程的影响因素、碎屑化过程的减阻机制研究进展；最后,归纳并阐述了高速远程滑坡动力破碎耗能和滑坡减阻这一争议性问题,提出今后高速远程滑坡碎屑化运动机理研究所面临的关键科学问题。 高速远程滑坡具有体积大、速度高、运动距离远等特点,严重威胁着山区居民生命安全和重大工程建设。滑坡的碎屑化作用是滑坡高速运动过程中非常普遍且十分重要的现象,是滑体运动与堆积过程中特殊内部结构形成的前提条件,也被认为是可能促进高速远程滑坡超强流动性的物理力学机理。尽管滑坡碎屑化机制已经成为滑坡动力学机理研究的热点科学问题,然而对于滑坡碎屑化过程是促进滑坡运动还是阻碍滑坡运动,目前仍存在极大的争议,争议的焦点在于岩石破碎本身是耗能过程,如何能促进滑坡整体的远程运动？本文首先详细总结高速远程滑坡碎屑化作用的沉积学特征,包括反粒序、拼贴构造和局部剪切带等碎屑化堆积结构特征方面的研究,论述这些碎屑化沉积结构对于滑坡动力学的指示；其次,讨论与分析了滑坡碎屑化过程的影响因素、碎屑化过程的减阻机制研究进展；最后,归纳并阐述了高速远程滑坡动力破碎耗能和滑坡减阻这一争议性问题,提出今后高速远程滑坡碎屑化运动机理研究所面临的关键科学问题。
2023, 31(3): 830-842.
摘要:
为了对深埋钻爆法施工隧道围岩稳定状态或灾害进行综合解译与判断。首先，基于震源参数空间提出了微震事件分类和围岩损伤等级划分方法；其次，构建了多微震参数的时间序列，对比揭示了爆破施工期间围岩稳定、塌方和岩爆3种状态的微震特征；最终，提出了钻爆法施工深埋隧道围岩稳定性的综合判断方法。这套方法适用于深埋隧道爆破施工期间围岩稳定状态、塌方和岩爆灾害的判断，并在此基础上结合地质条件对灾害风险等级进行判定。研究结果表明：钻爆法施工期间围岩稳定、塌方和岩爆3种状态在震源参数空间和微震时间序列趋势中均有独特的特征及规律；围岩稳定阶段仅在爆破后短时间内出现强烈的应力调整；围岩稳定性异常阶段在爆破后微震事件长时间持续活跃且累积能量、累积事件数、累积视体积曲线快速增长，能量指数曲线快速下降。研究结果可为钻爆法施工深埋隧道围岩稳定性判断、灾害预警及防控方案提供重要参考，也可为其他相似的工程提供借鉴。 为了对深埋钻爆法施工隧道围岩稳定状态或灾害进行综合解译与判断。首先，基于震源参数空间提出了微震事件分类和围岩损伤等级划分方法；其次，构建了多微震参数的时间序列，对比揭示了爆破施工期间围岩稳定、塌方和岩爆3种状态的微震特征；最终，提出了钻爆法施工深埋隧道围岩稳定性的综合判断方法。这套方法适用于深埋隧道爆破施工期间围岩稳定状态、塌方和岩爆灾害的判断，并在此基础上结合地质条件对灾害风险等级进行判定。研究结果表明：钻爆法施工期间围岩稳定、塌方和岩爆3种状态在震源参数空间和微震时间序列趋势中均有独特的特征及规律；围岩稳定阶段仅在爆破后短时间内出现强烈的应力调整；围岩稳定性异常阶段在爆破后微震事件长时间持续活跃且累积能量、累积事件数、累积视体积曲线快速增长，能量指数曲线快速下降。研究结果可为钻爆法施工深埋隧道围岩稳定性判断、灾害预警及防控方案提供重要参考，也可为其他相似的工程提供借鉴。
为了对深埋钻爆法施工隧道围岩稳定状态或灾害进行综合解译与判断。首先，基于震源参数空间提出了微震事件分类和围岩损伤等级划分方法；其次，构建了多微震参数的时间序列，对比揭示了爆破施工期间围岩稳定、塌方和岩爆3种状态的微震特征；最终，提出了钻爆法施工深埋隧道围岩稳定性的综合判断方法。这套方法适用于深埋隧道爆破施工期间围岩稳定状态、塌方和岩爆灾害的判断，并在此基础上结合地质条件对灾害风险等级进行判定。研究结果表明：钻爆法施工期间围岩稳定、塌方和岩爆3种状态在震源参数空间和微震时间序列趋势中均有独特的特征及规律；围岩稳定阶段仅在爆破后短时间内出现强烈的应力调整；围岩稳定性异常阶段在爆破后微震事件长时间持续活跃且累积能量、累积事件数、累积视体积曲线快速增长，能量指数曲线快速下降。研究结果可为钻爆法施工深埋隧道围岩稳定性判断、灾害预警及防控方案提供重要参考，也可为其他相似的工程提供借鉴。 为了对深埋钻爆法施工隧道围岩稳定状态或灾害进行综合解译与判断。首先，基于震源参数空间提出了微震事件分类和围岩损伤等级划分方法；其次，构建了多微震参数的时间序列，对比揭示了爆破施工期间围岩稳定、塌方和岩爆3种状态的微震特征；最终，提出了钻爆法施工深埋隧道围岩稳定性的综合判断方法。这套方法适用于深埋隧道爆破施工期间围岩稳定状态、塌方和岩爆灾害的判断，并在此基础上结合地质条件对灾害风险等级进行判定。研究结果表明：钻爆法施工期间围岩稳定、塌方和岩爆3种状态在震源参数空间和微震时间序列趋势中均有独特的特征及规律；围岩稳定阶段仅在爆破后短时间内出现强烈的应力调整；围岩稳定性异常阶段在爆破后微震事件长时间持续活跃且累积能量、累积事件数、累积视体积曲线快速增长，能量指数曲线快速下降。研究结果可为钻爆法施工深埋隧道围岩稳定性判断、灾害预警及防控方案提供重要参考，也可为其他相似的工程提供借鉴。
2023, 31(3): 843-853.
摘要:
脆性对岩石破裂模式及损伤演化过程具有重要影响。本文对采自某铁路隧道群的6种不同岩性的脆性岩石开展单轴压缩试验，在分析其应力-应变过程、破坏模式和能量演化特征的基础上，综合考量峰前弹性能积聚率、峰后能量耗散程度及耗散速率，建立一种基于岩石应力-应变曲线全过程的脆性指数计算方法，进一步基于能量耗散表征损伤变量，分析了脆性岩石损伤演化过程，并探讨了从损伤演化角度建立脆性评价指标的可行性和合理性。结果表明: (1)试验所采用的6种不同岩性岩石应力-应变曲线峰后段均表现出不同程度的脆性跌落现象。(2)基于本文建立的脆性指标对6种岩石进行脆性定量评价和比较，脆性程度由大到小依次为: 辉长岩、变质砂岩、石英片岩、粗粒花岗岩、板岩、大理岩。(3)单轴压缩条件下，基于能量耗散表征的脆性岩石损伤演化过程整体呈“S”型发展趋势，可分为初始损伤、损伤保持、损伤稳定发展、损伤加速发展以及损伤减缓至终止5个阶段，能够很好地反映岩石内部微裂纹压密闭合、萌生发育、扩展贯通直至宏观破坏的整个过程。 脆性对岩石破裂模式及损伤演化过程具有重要影响。本文对采自某铁路隧道群的6种不同岩性的脆性岩石开展单轴压缩试验，在分析其应力-应变过程、破坏模式和能量演化特征的基础上，综合考量峰前弹性能积聚率、峰后能量耗散程度及耗散速率，建立一种基于岩石应力-应变曲线全过程的脆性指数计算方法，进一步基于能量耗散表征损伤变量，分析了脆性岩石损伤演化过程，并探讨了从损伤演化角度建立脆性评价指标的可行性和合理性。结果表明: (1)试验所采用的6种不同岩性岩石应力-应变曲线峰后段均表现出不同程度的脆性跌落现象。(2)基于本文建立的脆性指标对6种岩石进行脆性定量评价和比较，脆性程度由大到小依次为: 辉长岩、变质砂岩、石英片岩、粗粒花岗岩、板岩、大理岩。(3)单轴压缩条件下，基于能量耗散表征的脆性岩石损伤演化过程整体呈“S”型发展趋势，可分为初始损伤、损伤保持、损伤稳定发展、损伤加速发展以及损伤减缓至终止5个阶段，能够很好地反映岩石内部微裂纹压密闭合、萌生发育、扩展贯通直至宏观破坏的整个过程。
脆性对岩石破裂模式及损伤演化过程具有重要影响。本文对采自某铁路隧道群的6种不同岩性的脆性岩石开展单轴压缩试验，在分析其应力-应变过程、破坏模式和能量演化特征的基础上，综合考量峰前弹性能积聚率、峰后能量耗散程度及耗散速率，建立一种基于岩石应力-应变曲线全过程的脆性指数计算方法，进一步基于能量耗散表征损伤变量，分析了脆性岩石损伤演化过程，并探讨了从损伤演化角度建立脆性评价指标的可行性和合理性。结果表明: (1)试验所采用的6种不同岩性岩石应力-应变曲线峰后段均表现出不同程度的脆性跌落现象。(2)基于本文建立的脆性指标对6种岩石进行脆性定量评价和比较，脆性程度由大到小依次为: 辉长岩、变质砂岩、石英片岩、粗粒花岗岩、板岩、大理岩。(3)单轴压缩条件下，基于能量耗散表征的脆性岩石损伤演化过程整体呈“S”型发展趋势，可分为初始损伤、损伤保持、损伤稳定发展、损伤加速发展以及损伤减缓至终止5个阶段，能够很好地反映岩石内部微裂纹压密闭合、萌生发育、扩展贯通直至宏观破坏的整个过程。 脆性对岩石破裂模式及损伤演化过程具有重要影响。本文对采自某铁路隧道群的6种不同岩性的脆性岩石开展单轴压缩试验，在分析其应力-应变过程、破坏模式和能量演化特征的基础上，综合考量峰前弹性能积聚率、峰后能量耗散程度及耗散速率，建立一种基于岩石应力-应变曲线全过程的脆性指数计算方法，进一步基于能量耗散表征损伤变量，分析了脆性岩石损伤演化过程，并探讨了从损伤演化角度建立脆性评价指标的可行性和合理性。结果表明: (1)试验所采用的6种不同岩性岩石应力-应变曲线峰后段均表现出不同程度的脆性跌落现象。(2)基于本文建立的脆性指标对6种岩石进行脆性定量评价和比较，脆性程度由大到小依次为: 辉长岩、变质砂岩、石英片岩、粗粒花岗岩、板岩、大理岩。(3)单轴压缩条件下，基于能量耗散表征的脆性岩石损伤演化过程整体呈“S”型发展趋势，可分为初始损伤、损伤保持、损伤稳定发展、损伤加速发展以及损伤减缓至终止5个阶段，能够很好地反映岩石内部微裂纹压密闭合、萌生发育、扩展贯通直至宏观破坏的整个过程。
2023, 31(3): 854-867.
摘要:
构造活跃区大量工程实例表明，地应力是影响深埋隧道稳定性的重要因素之一。应用三维应力场有限元数值模拟探讨了青藏高原及邻区最大水平主应力方向和隧道轴向夹角φ与侧压力系数KH耦合变化对深埋隧道应变能分布及岩爆倾向的影响。对不同地应力条件下深埋隧道围岩应变能密度分布特征进行了分析，并通过数值分析初步厘定最大水平主应力方向和隧道轴向夹角、侧压力系数与隧道不同关键位置应变能密度的多元回归方程。研究结果表明：最大水平主应力方向和隧道轴向夹角φ=45°左右时，隧道夹角变化对岩爆倾向性影响最大；最大水平主水平应力方向和隧道轴向垂直时，KH变化对围岩应变能密度影响最显著；当最大水平主应力方向和隧道轴向平行时，KH变化对围岩应变能密度影响最小。所厘定的多元回归方程已通过多条青藏高原及邻区典型深埋隧道验证，可用于快速评估夹角和侧压力系数对隧道稳定性的影响，高效服务隧道规划设计。 构造活跃区大量工程实例表明，地应力是影响深埋隧道稳定性的重要因素之一。应用三维应力场有限元数值模拟探讨了青藏高原及邻区最大水平主应力方向和隧道轴向夹角φ与侧压力系数KH耦合变化对深埋隧道应变能分布及岩爆倾向的影响。对不同地应力条件下深埋隧道围岩应变能密度分布特征进行了分析，并通过数值分析初步厘定最大水平主应力方向和隧道轴向夹角、侧压力系数与隧道不同关键位置应变能密度的多元回归方程。研究结果表明：最大水平主应力方向和隧道轴向夹角φ=45°左右时，隧道夹角变化对岩爆倾向性影响最大；最大水平主水平应力方向和隧道轴向垂直时，KH变化对围岩应变能密度影响最显著；当最大水平主应力方向和隧道轴向平行时，KH变化对围岩应变能密度影响最小。所厘定的多元回归方程已通过多条青藏高原及邻区典型深埋隧道验证，可用于快速评估夹角和侧压力系数对隧道稳定性的影响，高效服务隧道规划设计。
构造活跃区大量工程实例表明，地应力是影响深埋隧道稳定性的重要因素之一。应用三维应力场有限元数值模拟探讨了青藏高原及邻区最大水平主应力方向和隧道轴向夹角φ与侧压力系数KH耦合变化对深埋隧道应变能分布及岩爆倾向的影响。对不同地应力条件下深埋隧道围岩应变能密度分布特征进行了分析，并通过数值分析初步厘定最大水平主应力方向和隧道轴向夹角、侧压力系数与隧道不同关键位置应变能密度的多元回归方程。研究结果表明：最大水平主应力方向和隧道轴向夹角φ=45°左右时，隧道夹角变化对岩爆倾向性影响最大；最大水平主水平应力方向和隧道轴向垂直时，KH变化对围岩应变能密度影响最显著；当最大水平主应力方向和隧道轴向平行时，KH变化对围岩应变能密度影响最小。所厘定的多元回归方程已通过多条青藏高原及邻区典型深埋隧道验证，可用于快速评估夹角和侧压力系数对隧道稳定性的影响，高效服务隧道规划设计。 构造活跃区大量工程实例表明，地应力是影响深埋隧道稳定性的重要因素之一。应用三维应力场有限元数值模拟探讨了青藏高原及邻区最大水平主应力方向和隧道轴向夹角φ与侧压力系数KH耦合变化对深埋隧道应变能分布及岩爆倾向的影响。对不同地应力条件下深埋隧道围岩应变能密度分布特征进行了分析，并通过数值分析初步厘定最大水平主应力方向和隧道轴向夹角、侧压力系数与隧道不同关键位置应变能密度的多元回归方程。研究结果表明：最大水平主应力方向和隧道轴向夹角φ=45°左右时，隧道夹角变化对岩爆倾向性影响最大；最大水平主水平应力方向和隧道轴向垂直时，KH变化对围岩应变能密度影响最显著；当最大水平主应力方向和隧道轴向平行时，KH变化对围岩应变能密度影响最小。所厘定的多元回归方程已通过多条青藏高原及邻区典型深埋隧道验证，可用于快速评估夹角和侧压力系数对隧道稳定性的影响，高效服务隧道规划设计。
2023, 31(3): 868-879.
摘要:
传统滑坡深度探测方法只能确定坡体部分稀疏单点的深度，无法准确反应整个滑坡体的深度分布情况，且探测成本高昂。针对该问题，本文发展了一种基于升降轨InSAR形变的滑坡深度反演方法，其基本流程是:首先利用时序InSAR技术分别获取升轨和降轨卫星视线向形变速度场，再根据卫星视线向与滑坡的空间几何关系，解算获得滑坡表面沿坡向和法向的二维形变场，进一步在质量守恒准则下构建基于坡面二维形变的滑坡深度反演模型，实现滑坡深度的反演计算。本文以四川省理县桃坪乡古滑坡体为研究对象，InSAR成果显示该滑坡运动面积~2.9 km2，流变参数取0.7时，反演滑坡深度集中分布在9~33 m，滑坡体积约3.49×107 m3，结果与已有研究结论基本一致，证明了本文发展理论与方法的可靠性。且本文提出方法可获得滑坡体连续的深度数据，能更为直观地反映滑坡危险区域，可为滑坡灾害影响分析及灾害防治提供关键的数据支撑。 传统滑坡深度探测方法只能确定坡体部分稀疏单点的深度，无法准确反应整个滑坡体的深度分布情况，且探测成本高昂。针对该问题，本文发展了一种基于升降轨InSAR形变的滑坡深度反演方法，其基本流程是:首先利用时序InSAR技术分别获取升轨和降轨卫星视线向形变速度场，再根据卫星视线向与滑坡的空间几何关系，解算获得滑坡表面沿坡向和法向的二维形变场，进一步在质量守恒准则下构建基于坡面二维形变的滑坡深度反演模型，实现滑坡深度的反演计算。本文以四川省理县桃坪乡古滑坡体为研究对象，InSAR成果显示该滑坡运动面积~2.9 km2，流变参数取0.7时，反演滑坡深度集中分布在9~33 m，滑坡体积约3.49×107 m3，结果与已有研究结论基本一致，证明了本文发展理论与方法的可靠性。且本文提出方法可获得滑坡体连续的深度数据，能更为直观地反映滑坡危险区域，可为滑坡灾害影响分析及灾害防治提供关键的数据支撑。
传统滑坡深度探测方法只能确定坡体部分稀疏单点的深度，无法准确反应整个滑坡体的深度分布情况，且探测成本高昂。针对该问题，本文发展了一种基于升降轨InSAR形变的滑坡深度反演方法，其基本流程是:首先利用时序InSAR技术分别获取升轨和降轨卫星视线向形变速度场，再根据卫星视线向与滑坡的空间几何关系，解算获得滑坡表面沿坡向和法向的二维形变场，进一步在质量守恒准则下构建基于坡面二维形变的滑坡深度反演模型，实现滑坡深度的反演计算。本文以四川省理县桃坪乡古滑坡体为研究对象，InSAR成果显示该滑坡运动面积~2.9 km2，流变参数取0.7时，反演滑坡深度集中分布在9~33 m，滑坡体积约3.49×107 m3，结果与已有研究结论基本一致，证明了本文发展理论与方法的可靠性。且本文提出方法可获得滑坡体连续的深度数据，能更为直观地反映滑坡危险区域，可为滑坡灾害影响分析及灾害防治提供关键的数据支撑。 传统滑坡深度探测方法只能确定坡体部分稀疏单点的深度，无法准确反应整个滑坡体的深度分布情况，且探测成本高昂。针对该问题，本文发展了一种基于升降轨InSAR形变的滑坡深度反演方法，其基本流程是:首先利用时序InSAR技术分别获取升轨和降轨卫星视线向形变速度场，再根据卫星视线向与滑坡的空间几何关系，解算获得滑坡表面沿坡向和法向的二维形变场，进一步在质量守恒准则下构建基于坡面二维形变的滑坡深度反演模型，实现滑坡深度的反演计算。本文以四川省理县桃坪乡古滑坡体为研究对象，InSAR成果显示该滑坡运动面积~2.9 km2，流变参数取0.7时，反演滑坡深度集中分布在9~33 m，滑坡体积约3.49×107 m3，结果与已有研究结论基本一致，证明了本文发展理论与方法的可靠性。且本文提出方法可获得滑坡体连续的深度数据，能更为直观地反映滑坡危险区域，可为滑坡灾害影响分析及灾害防治提供关键的数据支撑。
2023, 31(3): 880-892.
摘要:
柱状节理岩体是一类典型的结构性岩体，具有柱状节理网络发育、岩体完整性差的特点，其力学和渗流特性呈现出显著的各向异性。在分析柱状节理成因的基础上，从现场试验、物理模型试验、数值试验和理论分析4个方面系统总结了柱状节理岩体力学和渗流各向异性的最新研究成果，分析了现有研究方法和研究成果的不足，探讨了今后柱状节理岩体力学和渗流各向异性特性研究的新方向，即：基于柱状节理冷却收缩形成机制研究一种模拟柱状节理岩体试件一次成型制备方法，在考虑柱状节理卸荷扩容特性的基础上重点开展卸荷条件下柱状节理岩体力学和渗流各向异性规律研究。 柱状节理岩体是一类典型的结构性岩体，具有柱状节理网络发育、岩体完整性差的特点，其力学和渗流特性呈现出显著的各向异性。在分析柱状节理成因的基础上，从现场试验、物理模型试验、数值试验和理论分析4个方面系统总结了柱状节理岩体力学和渗流各向异性的最新研究成果，分析了现有研究方法和研究成果的不足，探讨了今后柱状节理岩体力学和渗流各向异性特性研究的新方向，即：基于柱状节理冷却收缩形成机制研究一种模拟柱状节理岩体试件一次成型制备方法，在考虑柱状节理卸荷扩容特性的基础上重点开展卸荷条件下柱状节理岩体力学和渗流各向异性规律研究。
柱状节理岩体是一类典型的结构性岩体，具有柱状节理网络发育、岩体完整性差的特点，其力学和渗流特性呈现出显著的各向异性。在分析柱状节理成因的基础上，从现场试验、物理模型试验、数值试验和理论分析4个方面系统总结了柱状节理岩体力学和渗流各向异性的最新研究成果，分析了现有研究方法和研究成果的不足，探讨了今后柱状节理岩体力学和渗流各向异性特性研究的新方向，即：基于柱状节理冷却收缩形成机制研究一种模拟柱状节理岩体试件一次成型制备方法，在考虑柱状节理卸荷扩容特性的基础上重点开展卸荷条件下柱状节理岩体力学和渗流各向异性规律研究。 柱状节理岩体是一类典型的结构性岩体，具有柱状节理网络发育、岩体完整性差的特点，其力学和渗流特性呈现出显著的各向异性。在分析柱状节理成因的基础上，从现场试验、物理模型试验、数值试验和理论分析4个方面系统总结了柱状节理岩体力学和渗流各向异性的最新研究成果，分析了现有研究方法和研究成果的不足，探讨了今后柱状节理岩体力学和渗流各向异性特性研究的新方向，即：基于柱状节理冷却收缩形成机制研究一种模拟柱状节理岩体试件一次成型制备方法，在考虑柱状节理卸荷扩容特性的基础上重点开展卸荷条件下柱状节理岩体力学和渗流各向异性规律研究。
2023, 31(3): 893-904.
摘要:
泥石流断面内流速垂向分布是研究其流量、冲击力和沟床侵蚀过程的关键。然而，受限于测量装置布设条件，泥石流现场实测及水槽试验中常用的分层流速仪等设备仅能采集断面内少量样本点的流速数据，导致基于实测结果拟合回归的线性分布模型难以准确描述泥石流速度分布规律。对此，本文依托大比例尺泥石流水槽试验开展研究，利用所构建的基于HBP本构的光滑粒子流体动力学(SPH)数值模型反演泥石流三维动力过程，通过分层统计算法对大量粒子速度数据进行分析处理，获得了断面内速度垂向分布规律，并据此提出了基于对数函数的泥石流流速垂向非线性分布模型。为验证所提出模型的准确性，利用其他多组水槽试验数据进行了对比分析，结果表明，本文提出的对数分布模型比传统线性分布模型能够更准确地拟合速度剖面，并在模型参数敏感性方面具有更强鲁棒性。 泥石流断面内流速垂向分布是研究其流量、冲击力和沟床侵蚀过程的关键。然而，受限于测量装置布设条件，泥石流现场实测及水槽试验中常用的分层流速仪等设备仅能采集断面内少量样本点的流速数据，导致基于实测结果拟合回归的线性分布模型难以准确描述泥石流速度分布规律。对此，本文依托大比例尺泥石流水槽试验开展研究，利用所构建的基于HBP本构的光滑粒子流体动力学(SPH)数值模型反演泥石流三维动力过程，通过分层统计算法对大量粒子速度数据进行分析处理，获得了断面内速度垂向分布规律，并据此提出了基于对数函数的泥石流流速垂向非线性分布模型。为验证所提出模型的准确性，利用其他多组水槽试验数据进行了对比分析，结果表明，本文提出的对数分布模型比传统线性分布模型能够更准确地拟合速度剖面，并在模型参数敏感性方面具有更强鲁棒性。
泥石流断面内流速垂向分布是研究其流量、冲击力和沟床侵蚀过程的关键。然而，受限于测量装置布设条件，泥石流现场实测及水槽试验中常用的分层流速仪等设备仅能采集断面内少量样本点的流速数据，导致基于实测结果拟合回归的线性分布模型难以准确描述泥石流速度分布规律。对此，本文依托大比例尺泥石流水槽试验开展研究，利用所构建的基于HBP本构的光滑粒子流体动力学(SPH)数值模型反演泥石流三维动力过程，通过分层统计算法对大量粒子速度数据进行分析处理，获得了断面内速度垂向分布规律，并据此提出了基于对数函数的泥石流流速垂向非线性分布模型。为验证所提出模型的准确性，利用其他多组水槽试验数据进行了对比分析，结果表明，本文提出的对数分布模型比传统线性分布模型能够更准确地拟合速度剖面，并在模型参数敏感性方面具有更强鲁棒性。 泥石流断面内流速垂向分布是研究其流量、冲击力和沟床侵蚀过程的关键。然而，受限于测量装置布设条件，泥石流现场实测及水槽试验中常用的分层流速仪等设备仅能采集断面内少量样本点的流速数据，导致基于实测结果拟合回归的线性分布模型难以准确描述泥石流速度分布规律。对此，本文依托大比例尺泥石流水槽试验开展研究，利用所构建的基于HBP本构的光滑粒子流体动力学(SPH)数值模型反演泥石流三维动力过程，通过分层统计算法对大量粒子速度数据进行分析处理，获得了断面内速度垂向分布规律，并据此提出了基于对数函数的泥石流流速垂向非线性分布模型。为验证所提出模型的准确性，利用其他多组水槽试验数据进行了对比分析，结果表明，本文提出的对数分布模型比传统线性分布模型能够更准确地拟合速度剖面，并在模型参数敏感性方面具有更强鲁棒性。
2023, 31(3): 905-915.
摘要:
美姑河流域地处全球滑坡灾害密集的云贵高原与川西南山地过渡带，该地区因地貌类型特殊，大型-巨型滑坡数量多、危害重、成因机理复杂，成为河谷区重大工程和城镇建设的安全隐患。笔者在国内外古滑坡研究成果分析的基础上，总结了美姑河流域古滑坡时空展布、滑坡对顺构造地貌响应、滑坡孕灾-控灾机理，滑坡成灾模式与主控因素等方面的研究进展。结合当前滑坡防灾减灾实际需求，提出美姑河流域顺构造地貌控制下古滑坡孕灾模式研究的3个优选方向：(1)不同发育强度的顺构造地貌对滑坡孕灾-控灾模式，(2)构造差异隆升对顺构造地貌区大型滑坡发育的孕灾模式，(3)通过古滑坡年代学研究建立断裂、褶皱、古地震和古气候变化与滑坡发育的对应联系。破解这些研究方向的关键科学问题，将为西南山区古滑坡研究及防灾减灾起到积极指导作用。 美姑河流域地处全球滑坡灾害密集的云贵高原与川西南山地过渡带，该地区因地貌类型特殊，大型-巨型滑坡数量多、危害重、成因机理复杂，成为河谷区重大工程和城镇建设的安全隐患。笔者在国内外古滑坡研究成果分析的基础上，总结了美姑河流域古滑坡时空展布、滑坡对顺构造地貌响应、滑坡孕灾-控灾机理，滑坡成灾模式与主控因素等方面的研究进展。结合当前滑坡防灾减灾实际需求，提出美姑河流域顺构造地貌控制下古滑坡孕灾模式研究的3个优选方向：(1)不同发育强度的顺构造地貌对滑坡孕灾-控灾模式，(2)构造差异隆升对顺构造地貌区大型滑坡发育的孕灾模式，(3)通过古滑坡年代学研究建立断裂、褶皱、古地震和古气候变化与滑坡发育的对应联系。破解这些研究方向的关键科学问题，将为西南山区古滑坡研究及防灾减灾起到积极指导作用。
美姑河流域地处全球滑坡灾害密集的云贵高原与川西南山地过渡带，该地区因地貌类型特殊，大型-巨型滑坡数量多、危害重、成因机理复杂，成为河谷区重大工程和城镇建设的安全隐患。笔者在国内外古滑坡研究成果分析的基础上，总结了美姑河流域古滑坡时空展布、滑坡对顺构造地貌响应、滑坡孕灾-控灾机理，滑坡成灾模式与主控因素等方面的研究进展。结合当前滑坡防灾减灾实际需求，提出美姑河流域顺构造地貌控制下古滑坡孕灾模式研究的3个优选方向：(1)不同发育强度的顺构造地貌对滑坡孕灾-控灾模式，(2)构造差异隆升对顺构造地貌区大型滑坡发育的孕灾模式，(3)通过古滑坡年代学研究建立断裂、褶皱、古地震和古气候变化与滑坡发育的对应联系。破解这些研究方向的关键科学问题，将为西南山区古滑坡研究及防灾减灾起到积极指导作用。 美姑河流域地处全球滑坡灾害密集的云贵高原与川西南山地过渡带，该地区因地貌类型特殊，大型-巨型滑坡数量多、危害重、成因机理复杂，成为河谷区重大工程和城镇建设的安全隐患。笔者在国内外古滑坡研究成果分析的基础上，总结了美姑河流域古滑坡时空展布、滑坡对顺构造地貌响应、滑坡孕灾-控灾机理，滑坡成灾模式与主控因素等方面的研究进展。结合当前滑坡防灾减灾实际需求，提出美姑河流域顺构造地貌控制下古滑坡孕灾模式研究的3个优选方向：(1)不同发育强度的顺构造地貌对滑坡孕灾-控灾模式，(2)构造差异隆升对顺构造地貌区大型滑坡发育的孕灾模式，(3)通过古滑坡年代学研究建立断裂、褶皱、古地震和古气候变化与滑坡发育的对应联系。破解这些研究方向的关键科学问题，将为西南山区古滑坡研究及防灾减灾起到积极指导作用。
2023, 31(3): 916-923.
摘要:
川藏交通廊道规划路线沿线滑坡锚固工程在全生命周期内将不可避免受到季节性冻土冻胀融缩的不利影响。为减缓此不利影响，本文提出基于多个挤压摩擦型屈服套的屈服装置、消能蓄能型碟簧系统，形成可双向调节预应力的锚索新结构。并对该锚索进行室内张拉试验、极限承载力试验及工作机理研究，成功研制吨位500 kN级、行程100 mm的双向调节预应力锚索。室内试验证实，单个挤压摩擦型屈服套起始屈服力为120~135 kN，平稳行程可达255 mm；屈服装置由4个挤压摩擦型屈服套及P锚组成，起始屈服力为420~450 kN，行程可达到100 mm以上；碟簧系统可实现耗能(冻胀时可抵消约60%的预应力增长)与蓄能(融缩时可抵消约40%的预应力损失)的目的。屈服行程完结后，双向调节预应力锚索极限承载力为1050kN，与传统锚索极限承载力相当。该新型锚索起始屈服力及行程具有较好的可拓展性，性能参数优于市场同类产品，可用于冻融环境及地震、大变形情形下的滑坡边坡加固，为川藏交通廊道沿线季节性冻土区滑坡、边坡防护提供了一种新的解决方案。 川藏交通廊道规划路线沿线滑坡锚固工程在全生命周期内将不可避免受到季节性冻土冻胀融缩的不利影响。为减缓此不利影响，本文提出基于多个挤压摩擦型屈服套的屈服装置、消能蓄能型碟簧系统，形成可双向调节预应力的锚索新结构。并对该锚索进行室内张拉试验、极限承载力试验及工作机理研究，成功研制吨位500 kN级、行程100 mm的双向调节预应力锚索。室内试验证实，单个挤压摩擦型屈服套起始屈服力为120~135 kN，平稳行程可达255 mm；屈服装置由4个挤压摩擦型屈服套及P锚组成，起始屈服力为420~450 kN，行程可达到100 mm以上；碟簧系统可实现耗能(冻胀时可抵消约60%的预应力增长)与蓄能(融缩时可抵消约40%的预应力损失)的目的。屈服行程完结后，双向调节预应力锚索极限承载力为1050kN，与传统锚索极限承载力相当。该新型锚索起始屈服力及行程具有较好的可拓展性，性能参数优于市场同类产品，可用于冻融环境及地震、大变形情形下的滑坡边坡加固，为川藏交通廊道沿线季节性冻土区滑坡、边坡防护提供了一种新的解决方案。
川藏交通廊道规划路线沿线滑坡锚固工程在全生命周期内将不可避免受到季节性冻土冻胀融缩的不利影响。为减缓此不利影响，本文提出基于多个挤压摩擦型屈服套的屈服装置、消能蓄能型碟簧系统，形成可双向调节预应力的锚索新结构。并对该锚索进行室内张拉试验、极限承载力试验及工作机理研究，成功研制吨位500 kN级、行程100 mm的双向调节预应力锚索。室内试验证实，单个挤压摩擦型屈服套起始屈服力为120~135 kN，平稳行程可达255 mm；屈服装置由4个挤压摩擦型屈服套及P锚组成，起始屈服力为420~450 kN，行程可达到100 mm以上；碟簧系统可实现耗能(冻胀时可抵消约60%的预应力增长)与蓄能(融缩时可抵消约40%的预应力损失)的目的。屈服行程完结后，双向调节预应力锚索极限承载力为1050kN，与传统锚索极限承载力相当。该新型锚索起始屈服力及行程具有较好的可拓展性，性能参数优于市场同类产品，可用于冻融环境及地震、大变形情形下的滑坡边坡加固，为川藏交通廊道沿线季节性冻土区滑坡、边坡防护提供了一种新的解决方案。 川藏交通廊道规划路线沿线滑坡锚固工程在全生命周期内将不可避免受到季节性冻土冻胀融缩的不利影响。为减缓此不利影响，本文提出基于多个挤压摩擦型屈服套的屈服装置、消能蓄能型碟簧系统，形成可双向调节预应力的锚索新结构。并对该锚索进行室内张拉试验、极限承载力试验及工作机理研究，成功研制吨位500 kN级、行程100 mm的双向调节预应力锚索。室内试验证实，单个挤压摩擦型屈服套起始屈服力为120~135 kN，平稳行程可达255 mm；屈服装置由4个挤压摩擦型屈服套及P锚组成，起始屈服力为420~450 kN，行程可达到100 mm以上；碟簧系统可实现耗能(冻胀时可抵消约60%的预应力增长)与蓄能(融缩时可抵消约40%的预应力损失)的目的。屈服行程完结后，双向调节预应力锚索极限承载力为1050kN，与传统锚索极限承载力相当。该新型锚索起始屈服力及行程具有较好的可拓展性，性能参数优于市场同类产品，可用于冻融环境及地震、大变形情形下的滑坡边坡加固，为川藏交通廊道沿线季节性冻土区滑坡、边坡防护提供了一种新的解决方案。
2023, 31(3): 924-931.
摘要:
具有较低强度、较高脆性和良好水稳性的岩石相似材料是在物理模型实验中重现滑坡-碎屑流成坝与溃坝全过程的关键条件之一，然而目前却极少有合适的岩石相似材料能够用于该过程的物理模拟，因此，本文以重晶石和钙砂为骨料，以石膏和硅酸钠为胶结剂，以羧甲基纤维素钠和甘油为辅助添加剂，并拌合一定的水进行岩石相似材料的配比实验。采用控制变量法研究了骨胶比、重砂比、硅膏比、羧甲基纤维素钠含量和拌合水量5种因素对相似材料物理力学性质的影响，初步探究了硅酸钠控制岩石相似材料水稳性的机理。实验结果表明：骨胶比主要控制弹性模量；重砂比对内摩擦角有较大影响；硅膏比控制水稳系数；羧甲基纤维素钠含量控制内摩擦角；拌合水量控制黏聚力和单轴抗压强度。硅酸钠在提高材料水稳性方面起到化学胶结作用、填充作用和骨架作用，是控制相似材料水稳性的关键因素。结合实验结果和理论分析，本文配制的相似材料具备较低强度、较高脆性和良好的水稳性，为在1︰400~1︰800的实验尺度下实现滑坡-碎屑流成坝溃坝全过程物理模型实验奠定基础。 具有较低强度、较高脆性和良好水稳性的岩石相似材料是在物理模型实验中重现滑坡-碎屑流成坝与溃坝全过程的关键条件之一，然而目前却极少有合适的岩石相似材料能够用于该过程的物理模拟，因此，本文以重晶石和钙砂为骨料，以石膏和硅酸钠为胶结剂，以羧甲基纤维素钠和甘油为辅助添加剂，并拌合一定的水进行岩石相似材料的配比实验。采用控制变量法研究了骨胶比、重砂比、硅膏比、羧甲基纤维素钠含量和拌合水量5种因素对相似材料物理力学性质的影响，初步探究了硅酸钠控制岩石相似材料水稳性的机理。实验结果表明：骨胶比主要控制弹性模量；重砂比对内摩擦角有较大影响；硅膏比控制水稳系数；羧甲基纤维素钠含量控制内摩擦角；拌合水量控制黏聚力和单轴抗压强度。硅酸钠在提高材料水稳性方面起到化学胶结作用、填充作用和骨架作用，是控制相似材料水稳性的关键因素。结合实验结果和理论分析，本文配制的相似材料具备较低强度、较高脆性和良好的水稳性，为在1︰400~1︰800的实验尺度下实现滑坡-碎屑流成坝溃坝全过程物理模型实验奠定基础。
具有较低强度、较高脆性和良好水稳性的岩石相似材料是在物理模型实验中重现滑坡-碎屑流成坝与溃坝全过程的关键条件之一，然而目前却极少有合适的岩石相似材料能够用于该过程的物理模拟，因此，本文以重晶石和钙砂为骨料，以石膏和硅酸钠为胶结剂，以羧甲基纤维素钠和甘油为辅助添加剂，并拌合一定的水进行岩石相似材料的配比实验。采用控制变量法研究了骨胶比、重砂比、硅膏比、羧甲基纤维素钠含量和拌合水量5种因素对相似材料物理力学性质的影响，初步探究了硅酸钠控制岩石相似材料水稳性的机理。实验结果表明：骨胶比主要控制弹性模量；重砂比对内摩擦角有较大影响；硅膏比控制水稳系数；羧甲基纤维素钠含量控制内摩擦角；拌合水量控制黏聚力和单轴抗压强度。硅酸钠在提高材料水稳性方面起到化学胶结作用、填充作用和骨架作用，是控制相似材料水稳性的关键因素。结合实验结果和理论分析，本文配制的相似材料具备较低强度、较高脆性和良好的水稳性，为在1︰400~1︰800的实验尺度下实现滑坡-碎屑流成坝溃坝全过程物理模型实验奠定基础。 具有较低强度、较高脆性和良好水稳性的岩石相似材料是在物理模型实验中重现滑坡-碎屑流成坝与溃坝全过程的关键条件之一，然而目前却极少有合适的岩石相似材料能够用于该过程的物理模拟，因此，本文以重晶石和钙砂为骨料，以石膏和硅酸钠为胶结剂，以羧甲基纤维素钠和甘油为辅助添加剂，并拌合一定的水进行岩石相似材料的配比实验。采用控制变量法研究了骨胶比、重砂比、硅膏比、羧甲基纤维素钠含量和拌合水量5种因素对相似材料物理力学性质的影响，初步探究了硅酸钠控制岩石相似材料水稳性的机理。实验结果表明：骨胶比主要控制弹性模量；重砂比对内摩擦角有较大影响；硅膏比控制水稳系数；羧甲基纤维素钠含量控制内摩擦角；拌合水量控制黏聚力和单轴抗压强度。硅酸钠在提高材料水稳性方面起到化学胶结作用、填充作用和骨架作用，是控制相似材料水稳性的关键因素。结合实验结果和理论分析，本文配制的相似材料具备较低强度、较高脆性和良好的水稳性，为在1︰400~1︰800的实验尺度下实现滑坡-碎屑流成坝溃坝全过程物理模型实验奠定基础。
2023, 31(3): 932-948.
摘要:
斜坡灾变过程地面形态和地下结构(形态结构)数据对斜坡稳定性评价和灾害防治有重要作用，基于空中遥测、地面勘测、内部实探和反演的“空-地-内”多源数据联合探测是形态结构研究的有效手段。茂县石大关变形体是发育在岷江右岸变质岩反倾斜坡上的特大型倾倒体(1388×104m3)；2013年出现变形以来，最大位移量达40m，监测期间最大变形速率达156mm ·d-1，对岷江下游茂县、汶川县、都江堰市构成严重威胁。本文通过开展无人机(UAV)航测、人工地面调查、表面位移监测(GNSS)、钻孔、探井和高密度电法(ERT)勘察手段，对石大关倾倒体形态结构进行了调查。结果表明：(1)石大关倾倒体上游(北侧)以前缘碎块石土滑塌、中后部多级拉裂、侧缘雁列状剪切，下游(南侧)以前缘全风化段鼓胀和侧向裂解为特征，上游最大位移量达下游的24倍。(2)倾倒折断带埋深范围35~75m，上游向下游倾倒深度增加；折断带厚度0.8~10.3m，在倾倒方向上呈阶梯形态；进一步调查表明，上游折断带内发生以次级剪切带和擦痕为主要标志的剪切滑移，下游以折断带反翘和岩体原位风化为主要特征。从而认为，石大关倾倒体上游变形过程属于传统“岩层倾倒→后缘拉裂→基部折断→整体滑移”模式；下游倾倒因受前缘山体阻挡而被抑制，导致前部压应力集中，前缘岩体因受长期挤压、破碎而加速风化，斜坡整体滑移发生在挤压部位剪切破坏后，下游风化段鼓胀和侧向裂解是下游侧斜坡失稳的前兆；本文提出了石大关变形体“岩层倾倒→后缘拉裂、前部挤压应力集中-基部折断→前部鼓胀、侧向裂解、反翘剪出→整体滑移”新模式。所采用形态结构调查方法和结果有助于类似斜坡灾变过程分析。
斜坡灾变过程地面形态和地下结构(形态结构)数据对斜坡稳定性评价和灾害防治有重要作用，基于空中遥测、地面勘测、内部实探和反演的“空-地-内”多源数据联合探测是形态结构研究的有效手段。茂县石大关变形体是发育在岷江右岸变质岩反倾斜坡上的特大型倾倒体(1388×104m3)；2013年出现变形以来，最大位移量达40m，监测期间最大变形速率达156mm ·d-1，对岷江下游茂县、汶川县、都江堰市构成严重威胁。本文通过开展无人机(UAV)航测、人工地面调查、表面位移监测(GNSS)、钻孔、探井和高密度电法(ERT)勘察手段，对石大关倾倒体形态结构进行了调查。结果表明：(1)石大关倾倒体上游(北侧)以前缘碎块石土滑塌、中后部多级拉裂、侧缘雁列状剪切，下游(南侧)以前缘全风化段鼓胀和侧向裂解为特征，上游最大位移量达下游的24倍。(2)倾倒折断带埋深范围35~75m，上游向下游倾倒深度增加；折断带厚度0.8~10.3m，在倾倒方向上呈阶梯形态；进一步调查表明，上游折断带内发生以次级剪切带和擦痕为主要标志的剪切滑移，下游以折断带反翘和岩体原位风化为主要特征。从而认为，石大关倾倒体上游变形过程属于传统“岩层倾倒→后缘拉裂→基部折断→整体滑移”模式；下游倾倒因受前缘山体阻挡而被抑制，导致前部压应力集中，前缘岩体因受长期挤压、破碎而加速风化，斜坡整体滑移发生在挤压部位剪切破坏后，下游风化段鼓胀和侧向裂解是下游侧斜坡失稳的前兆；本文提出了石大关变形体“岩层倾倒→后缘拉裂、前部挤压应力集中-基部折断→前部鼓胀、侧向裂解、反翘剪出→整体滑移”新模式。所采用形态结构调查方法和结果有助于类似斜坡灾变过程分析。
2023, 31(3): 949-958.
摘要:
基于边坡监测数据建立数学模型，是边坡变形和稳定性分析的重要方法。但是单一预测模型的形式和应用范围具有一定的确定性，不同模型对数据的利用程度也有所差别，往往不能充分运用已知信息，导致模型精度不高，适用性不强。针对单一预测模型存在的问题，提出一种基于熵权法的PSO-SVR-NGM优化组合模型。该模型结合高精度变权缓冲NGM(1，1，k，c)模型和PSO-SVR模型，能够减小单一预测模型的误差，大幅度提高预测精度。首先通过引入变权缓冲算子λ和背景值权重系数η、κ改进无偏NGM(1，1，k，c)模型，构建新的3参数变权缓冲NGM(1，1，k，c)模型。结合最大灰色关联度和最小平均相对拟合误差重新构造粒子群算法的适应度函数，利用改进的粒子群算法对提出的变权缓冲模型进行搜索寻优，确定最佳的参数组合。然后通过熵权法对改进的变权缓冲NGM(1，1，k，c)模型和PSO-SVR模型进行赋权建立优化组合模型。最后，将该组合模型应用于3个不同变形特征的边坡工程中，并与其他单一模型进行对比分析。结果表明，相对于单一模型，本文所提出的组合模型的拟合和预测误差较小，与原始位移数据的相关性较好，能够更真实地反映边坡变形规律，具有较强的工程适应性。同时组合模型的提出与发展也促进了单一模型的优化改进，为解决实际工程问题提供了良好的思路。 基于边坡监测数据建立数学模型，是边坡变形和稳定性分析的重要方法。但是单一预测模型的形式和应用范围具有一定的确定性，不同模型对数据的利用程度也有所差别，往往不能充分运用已知信息，导致模型精度不高，适用性不强。针对单一预测模型存在的问题，提出一种基于熵权法的PSO-SVR-NGM优化组合模型。该模型结合高精度变权缓冲NGM(1，1，k，c)模型和PSO-SVR模型，能够减小单一预测模型的误差，大幅度提高预测精度。首先通过引入变权缓冲算子λ和背景值权重系数η、κ改进无偏NGM(1，1，k，c)模型，构建新的3参数变权缓冲NGM(1，1，k，c)模型。结合最大灰色关联度和最小平均相对拟合误差重新构造粒子群算法的适应度函数，利用改进的粒子群算法对提出的变权缓冲模型进行搜索寻优，确定最佳的参数组合。然后通过熵权法对改进的变权缓冲NGM(1，1，k，c)模型和PSO-SVR模型进行赋权建立优化组合模型。最后，将该组合模型应用于3个不同变形特征的边坡工程中，并与其他单一模型进行对比分析。结果表明，相对于单一模型，本文所提出的组合模型的拟合和预测误差较小，与原始位移数据的相关性较好，能够更真实地反映边坡变形规律，具有较强的工程适应性。同时组合模型的提出与发展也促进了单一模型的优化改进，为解决实际工程问题提供了良好的思路。
基于边坡监测数据建立数学模型，是边坡变形和稳定性分析的重要方法。但是单一预测模型的形式和应用范围具有一定的确定性，不同模型对数据的利用程度也有所差别，往往不能充分运用已知信息，导致模型精度不高，适用性不强。针对单一预测模型存在的问题，提出一种基于熵权法的PSO-SVR-NGM优化组合模型。该模型结合高精度变权缓冲NGM(1，1，k，c)模型和PSO-SVR模型，能够减小单一预测模型的误差，大幅度提高预测精度。首先通过引入变权缓冲算子λ和背景值权重系数η、κ改进无偏NGM(1，1，k，c)模型，构建新的3参数变权缓冲NGM(1，1，k，c)模型。结合最大灰色关联度和最小平均相对拟合误差重新构造粒子群算法的适应度函数，利用改进的粒子群算法对提出的变权缓冲模型进行搜索寻优，确定最佳的参数组合。然后通过熵权法对改进的变权缓冲NGM(1，1，k，c)模型和PSO-SVR模型进行赋权建立优化组合模型。最后，将该组合模型应用于3个不同变形特征的边坡工程中，并与其他单一模型进行对比分析。结果表明，相对于单一模型，本文所提出的组合模型的拟合和预测误差较小，与原始位移数据的相关性较好，能够更真实地反映边坡变形规律，具有较强的工程适应性。同时组合模型的提出与发展也促进了单一模型的优化改进，为解决实际工程问题提供了良好的思路。 基于边坡监测数据建立数学模型，是边坡变形和稳定性分析的重要方法。但是单一预测模型的形式和应用范围具有一定的确定性，不同模型对数据的利用程度也有所差别，往往不能充分运用已知信息，导致模型精度不高，适用性不强。针对单一预测模型存在的问题，提出一种基于熵权法的PSO-SVR-NGM优化组合模型。该模型结合高精度变权缓冲NGM(1，1，k，c)模型和PSO-SVR模型，能够减小单一预测模型的误差，大幅度提高预测精度。首先通过引入变权缓冲算子λ和背景值权重系数η、κ改进无偏NGM(1，1，k，c)模型，构建新的3参数变权缓冲NGM(1，1，k，c)模型。结合最大灰色关联度和最小平均相对拟合误差重新构造粒子群算法的适应度函数，利用改进的粒子群算法对提出的变权缓冲模型进行搜索寻优，确定最佳的参数组合。然后通过熵权法对改进的变权缓冲NGM(1，1，k，c)模型和PSO-SVR模型进行赋权建立优化组合模型。最后，将该组合模型应用于3个不同变形特征的边坡工程中，并与其他单一模型进行对比分析。结果表明，相对于单一模型，本文所提出的组合模型的拟合和预测误差较小，与原始位移数据的相关性较好，能够更真实地反映边坡变形规律，具有较强的工程适应性。同时组合模型的提出与发展也促进了单一模型的优化改进，为解决实际工程问题提供了良好的思路。
2023, 31(3): 959-967.
摘要:
为了解决传统三维地质建模方法对复杂地质条件场地的建模效率低的问题，基于指示克里金法(indicator kriging)实现复杂地质条件下的三维地质模型的快速构建，以及空间中岩性分布的准确表征；通过二次开发，实现复杂地质情况下三维表观模型与数值模型的融合。以围岩分级修正与高地应力隧道岩爆灾害预测为例，开展三维地质模型的属性分析。最后，结合地应力属性模型与开挖计算得到的隧道围岩应力分布情况实现对某隧道岩爆发生区域、等级的工程预测分析。结果表明，该隧道通过硬岩段易发生中等至强烈岩爆。 为了解决传统三维地质建模方法对复杂地质条件场地的建模效率低的问题，基于指示克里金法(indicator kriging)实现复杂地质条件下的三维地质模型的快速构建，以及空间中岩性分布的准确表征；通过二次开发，实现复杂地质情况下三维表观模型与数值模型的融合。以围岩分级修正与高地应力隧道岩爆灾害预测为例，开展三维地质模型的属性分析。最后，结合地应力属性模型与开挖计算得到的隧道围岩应力分布情况实现对某隧道岩爆发生区域、等级的工程预测分析。结果表明，该隧道通过硬岩段易发生中等至强烈岩爆。
为了解决传统三维地质建模方法对复杂地质条件场地的建模效率低的问题，基于指示克里金法(indicator kriging)实现复杂地质条件下的三维地质模型的快速构建，以及空间中岩性分布的准确表征；通过二次开发，实现复杂地质情况下三维表观模型与数值模型的融合。以围岩分级修正与高地应力隧道岩爆灾害预测为例，开展三维地质模型的属性分析。最后，结合地应力属性模型与开挖计算得到的隧道围岩应力分布情况实现对某隧道岩爆发生区域、等级的工程预测分析。结果表明，该隧道通过硬岩段易发生中等至强烈岩爆。 为了解决传统三维地质建模方法对复杂地质条件场地的建模效率低的问题，基于指示克里金法(indicator kriging)实现复杂地质条件下的三维地质模型的快速构建，以及空间中岩性分布的准确表征；通过二次开发，实现复杂地质情况下三维表观模型与数值模型的融合。以围岩分级修正与高地应力隧道岩爆灾害预测为例，开展三维地质模型的属性分析。最后，结合地应力属性模型与开挖计算得到的隧道围岩应力分布情况实现对某隧道岩爆发生区域、等级的工程预测分析。结果表明，该隧道通过硬岩段易发生中等至强烈岩爆。
2023, 31(3): 968-980.
摘要:
为了揭示不同裂纹贯通模式的细观演化机理，采用颗粒流程序(PFC)模拟含平行双裂隙石膏试样的单轴压缩试验。对双预制裂隙在不同相对位置时试样内出现的裂纹贯通模式进行分类，并对不同贯通模式形成过程中预制裂隙周围的力链和颗粒位移场进行分析。研究发现预制裂隙的相对位置会改变压缩过程中其周围的接触力分布以及颗粒位移趋势，进而影响预制裂隙端部以及岩桥区域裂纹的扩展路径。当两预制裂隙几乎共面时，在岩桥区域存在接触力集中情况，岩桥区域首先出现微张拉裂纹，随着加载，这些微张拉裂纹逐渐演化为宏观剪切带并连接两个预制裂隙端点，形成Ⅰ型贯通。当岩桥倾角较大且两个预制裂隙不重叠时，岩桥区域的接触力集中程度增大，岩桥区域首先出现竖向的微张拉裂纹并演化为竖向的宏观裂纹连接两个预制裂隙端点，导致Ⅱ或Ⅶb型贯通。当两个预制裂隙的端部部分重叠时，由于应力屏蔽效应，重叠端部的压缩接触力集中程度小于未重叠端部，导致翼裂纹成为主导贯通的裂纹。当两个预制裂隙在竖直方向完全重叠时，两预制裂隙同侧端点之间的接触力集中导致出现由压致拉的张拉裂纹连接预制裂隙同侧端点，形成Ⅴ型贯通。出现Ⅱ、Ⅴ和Ⅶb型贯通试样的微裂纹数量曲线呈现阶梯状增长的趋势，表明这3类贯通中宏观裂纹的扩展是由应变能的突然释放导致的。 为了揭示不同裂纹贯通模式的细观演化机理，采用颗粒流程序(PFC)模拟含平行双裂隙石膏试样的单轴压缩试验。对双预制裂隙在不同相对位置时试样内出现的裂纹贯通模式进行分类，并对不同贯通模式形成过程中预制裂隙周围的力链和颗粒位移场进行分析。研究发现预制裂隙的相对位置会改变压缩过程中其周围的接触力分布以及颗粒位移趋势，进而影响预制裂隙端部以及岩桥区域裂纹的扩展路径。当两预制裂隙几乎共面时，在岩桥区域存在接触力集中情况，岩桥区域首先出现微张拉裂纹，随着加载，这些微张拉裂纹逐渐演化为宏观剪切带并连接两个预制裂隙端点，形成Ⅰ型贯通。当岩桥倾角较大且两个预制裂隙不重叠时，岩桥区域的接触力集中程度增大，岩桥区域首先出现竖向的微张拉裂纹并演化为竖向的宏观裂纹连接两个预制裂隙端点，导致Ⅱ或Ⅶb型贯通。当两个预制裂隙的端部部分重叠时，由于应力屏蔽效应，重叠端部的压缩接触力集中程度小于未重叠端部，导致翼裂纹成为主导贯通的裂纹。当两个预制裂隙在竖直方向完全重叠时，两预制裂隙同侧端点之间的接触力集中导致出现由压致拉的张拉裂纹连接预制裂隙同侧端点，形成Ⅴ型贯通。出现Ⅱ、Ⅴ和Ⅶb型贯通试样的微裂纹数量曲线呈现阶梯状增长的趋势，表明这3类贯通中宏观裂纹的扩展是由应变能的突然释放导致的。
为了揭示不同裂纹贯通模式的细观演化机理，采用颗粒流程序(PFC)模拟含平行双裂隙石膏试样的单轴压缩试验。对双预制裂隙在不同相对位置时试样内出现的裂纹贯通模式进行分类，并对不同贯通模式形成过程中预制裂隙周围的力链和颗粒位移场进行分析。研究发现预制裂隙的相对位置会改变压缩过程中其周围的接触力分布以及颗粒位移趋势，进而影响预制裂隙端部以及岩桥区域裂纹的扩展路径。当两预制裂隙几乎共面时，在岩桥区域存在接触力集中情况，岩桥区域首先出现微张拉裂纹，随着加载，这些微张拉裂纹逐渐演化为宏观剪切带并连接两个预制裂隙端点，形成Ⅰ型贯通。当岩桥倾角较大且两个预制裂隙不重叠时，岩桥区域的接触力集中程度增大，岩桥区域首先出现竖向的微张拉裂纹并演化为竖向的宏观裂纹连接两个预制裂隙端点，导致Ⅱ或Ⅶb型贯通。当两个预制裂隙的端部部分重叠时，由于应力屏蔽效应，重叠端部的压缩接触力集中程度小于未重叠端部，导致翼裂纹成为主导贯通的裂纹。当两个预制裂隙在竖直方向完全重叠时，两预制裂隙同侧端点之间的接触力集中导致出现由压致拉的张拉裂纹连接预制裂隙同侧端点，形成Ⅴ型贯通。出现Ⅱ、Ⅴ和Ⅶb型贯通试样的微裂纹数量曲线呈现阶梯状增长的趋势，表明这3类贯通中宏观裂纹的扩展是由应变能的突然释放导致的。 为了揭示不同裂纹贯通模式的细观演化机理，采用颗粒流程序(PFC)模拟含平行双裂隙石膏试样的单轴压缩试验。对双预制裂隙在不同相对位置时试样内出现的裂纹贯通模式进行分类，并对不同贯通模式形成过程中预制裂隙周围的力链和颗粒位移场进行分析。研究发现预制裂隙的相对位置会改变压缩过程中其周围的接触力分布以及颗粒位移趋势，进而影响预制裂隙端部以及岩桥区域裂纹的扩展路径。当两预制裂隙几乎共面时，在岩桥区域存在接触力集中情况，岩桥区域首先出现微张拉裂纹，随着加载，这些微张拉裂纹逐渐演化为宏观剪切带并连接两个预制裂隙端点，形成Ⅰ型贯通。当岩桥倾角较大且两个预制裂隙不重叠时，岩桥区域的接触力集中程度增大，岩桥区域首先出现竖向的微张拉裂纹并演化为竖向的宏观裂纹连接两个预制裂隙端点，导致Ⅱ或Ⅶb型贯通。当两个预制裂隙的端部部分重叠时，由于应力屏蔽效应，重叠端部的压缩接触力集中程度小于未重叠端部，导致翼裂纹成为主导贯通的裂纹。当两个预制裂隙在竖直方向完全重叠时，两预制裂隙同侧端点之间的接触力集中导致出现由压致拉的张拉裂纹连接预制裂隙同侧端点，形成Ⅴ型贯通。出现Ⅱ、Ⅴ和Ⅶb型贯通试样的微裂纹数量曲线呈现阶梯状增长的趋势，表明这3类贯通中宏观裂纹的扩展是由应变能的突然释放导致的。
2023, 31(3): 981-998.
摘要:
混杂岩作为一种形成于板块俯冲和碰撞边界的特殊地质体，是由成分、时代、来源不同的岩块混杂堆积组成，岩体具有结构复杂、空间变化快、易蚀变、力学性质差异大等特点，在我国青藏高原地区广泛分布。受青藏高原复杂地质环境影响，混杂岩带往往是地质灾害频发带，对人类的生命财产和工程建设产生了巨大影响。基于此，本文对混杂岩的成因机制和地质特征进行了分析研究，阐述了青藏高原混杂岩带分布、地质特征以及混杂岩带典型地质灾害发育情况。在此基础上，对青藏高原混杂岩带地质灾害研究中存在的问题提出了研究方向，其研究结果可为青藏高原混杂岩带地质灾害研究提供参考。 混杂岩作为一种形成于板块俯冲和碰撞边界的特殊地质体，是由成分、时代、来源不同的岩块混杂堆积组成，岩体具有结构复杂、空间变化快、易蚀变、力学性质差异大等特点，在我国青藏高原地区广泛分布。受青藏高原复杂地质环境影响，混杂岩带往往是地质灾害频发带，对人类的生命财产和工程建设产生了巨大影响。基于此，本文对混杂岩的成因机制和地质特征进行了分析研究，阐述了青藏高原混杂岩带分布、地质特征以及混杂岩带典型地质灾害发育情况。在此基础上，对青藏高原混杂岩带地质灾害研究中存在的问题提出了研究方向，其研究结果可为青藏高原混杂岩带地质灾害研究提供参考。
混杂岩作为一种形成于板块俯冲和碰撞边界的特殊地质体，是由成分、时代、来源不同的岩块混杂堆积组成，岩体具有结构复杂、空间变化快、易蚀变、力学性质差异大等特点，在我国青藏高原地区广泛分布。受青藏高原复杂地质环境影响，混杂岩带往往是地质灾害频发带，对人类的生命财产和工程建设产生了巨大影响。基于此，本文对混杂岩的成因机制和地质特征进行了分析研究，阐述了青藏高原混杂岩带分布、地质特征以及混杂岩带典型地质灾害发育情况。在此基础上，对青藏高原混杂岩带地质灾害研究中存在的问题提出了研究方向，其研究结果可为青藏高原混杂岩带地质灾害研究提供参考。 混杂岩作为一种形成于板块俯冲和碰撞边界的特殊地质体，是由成分、时代、来源不同的岩块混杂堆积组成，岩体具有结构复杂、空间变化快、易蚀变、力学性质差异大等特点，在我国青藏高原地区广泛分布。受青藏高原复杂地质环境影响，混杂岩带往往是地质灾害频发带，对人类的生命财产和工程建设产生了巨大影响。基于此，本文对混杂岩的成因机制和地质特征进行了分析研究，阐述了青藏高原混杂岩带分布、地质特征以及混杂岩带典型地质灾害发育情况。在此基础上，对青藏高原混杂岩带地质灾害研究中存在的问题提出了研究方向，其研究结果可为青藏高原混杂岩带地质灾害研究提供参考。
2023, 31(3): 999-1017.
摘要:
高速远程滑坡基底层与其下伏层之间存在复杂多变的摩擦生热过程和作用，由此将产生一系列摩擦生热现象及其高速远程滑坡运动的减阻机理。这是国内外最近几十年来滑坡动力学研究领域广泛关注的重要科学问题。本文对滑坡摩擦生热减阻机理研究的发展历程与研究现状进行了述评。首先，回顾了高速远程滑坡摩擦生热现象的研究历史，重点介绍了滑坡摩擦岩术语的由来与发展历程；其次，根据摩擦生热减阻产物及过程，基于最新报道的全球典型实例，分别介绍了热熔融、热孔压、热分解与热润滑4类滑坡减阻机理的研究现状；第三，提出了下一步研究应重点关注的关键科学问题，亦即：在野外进一步发现和准确鉴定滑坡摩擦生热减阻的地质证据，在室内强化摩擦生热相关参数的定量化动态实时监测与表征，并进行多过程多场耦合的摩擦生热减阻机理研究；最后，本文对高速远程滑坡摩擦生热减阻机理的发展趋势进行了讨论与展望。 高速远程滑坡基底层与其下伏层之间存在复杂多变的摩擦生热过程和作用，由此将产生一系列摩擦生热现象及其高速远程滑坡运动的减阻机理。这是国内外最近几十年来滑坡动力学研究领域广泛关注的重要科学问题。本文对滑坡摩擦生热减阻机理研究的发展历程与研究现状进行了述评。首先，回顾了高速远程滑坡摩擦生热现象的研究历史，重点介绍了滑坡摩擦岩术语的由来与发展历程；其次，根据摩擦生热减阻产物及过程，基于最新报道的全球典型实例，分别介绍了热熔融、热孔压、热分解与热润滑4类滑坡减阻机理的研究现状；第三，提出了下一步研究应重点关注的关键科学问题，亦即：在野外进一步发现和准确鉴定滑坡摩擦生热减阻的地质证据，在室内强化摩擦生热相关参数的定量化动态实时监测与表征，并进行多过程多场耦合的摩擦生热减阻机理研究；最后，本文对高速远程滑坡摩擦生热减阻机理的发展趋势进行了讨论与展望。
高速远程滑坡基底层与其下伏层之间存在复杂多变的摩擦生热过程和作用，由此将产生一系列摩擦生热现象及其高速远程滑坡运动的减阻机理。这是国内外最近几十年来滑坡动力学研究领域广泛关注的重要科学问题。本文对滑坡摩擦生热减阻机理研究的发展历程与研究现状进行了述评。首先，回顾了高速远程滑坡摩擦生热现象的研究历史，重点介绍了滑坡摩擦岩术语的由来与发展历程；其次，根据摩擦生热减阻产物及过程，基于最新报道的全球典型实例，分别介绍了热熔融、热孔压、热分解与热润滑4类滑坡减阻机理的研究现状；第三，提出了下一步研究应重点关注的关键科学问题，亦即：在野外进一步发现和准确鉴定滑坡摩擦生热减阻的地质证据，在室内强化摩擦生热相关参数的定量化动态实时监测与表征，并进行多过程多场耦合的摩擦生热减阻机理研究；最后，本文对高速远程滑坡摩擦生热减阻机理的发展趋势进行了讨论与展望。 高速远程滑坡基底层与其下伏层之间存在复杂多变的摩擦生热过程和作用，由此将产生一系列摩擦生热现象及其高速远程滑坡运动的减阻机理。这是国内外最近几十年来滑坡动力学研究领域广泛关注的重要科学问题。本文对滑坡摩擦生热减阻机理研究的发展历程与研究现状进行了述评。首先，回顾了高速远程滑坡摩擦生热现象的研究历史，重点介绍了滑坡摩擦岩术语的由来与发展历程；其次，根据摩擦生热减阻产物及过程，基于最新报道的全球典型实例，分别介绍了热熔融、热孔压、热分解与热润滑4类滑坡减阻机理的研究现状；第三，提出了下一步研究应重点关注的关键科学问题，亦即：在野外进一步发现和准确鉴定滑坡摩擦生热减阻的地质证据，在室内强化摩擦生热相关参数的定量化动态实时监测与表征，并进行多过程多场耦合的摩擦生热减阻机理研究；最后，本文对高速远程滑坡摩擦生热减阻机理的发展趋势进行了讨论与展望。
2023, 31(3): 1018-1026.
摘要:
马查拉煤系地层是昌都赋煤带主要煤系地层之一。为明确风化对西藏马查拉煤系地层孔隙结构特征的影响，本文以西藏早石炭世马查拉组剖面不同类型风化岩石为研究对象，利用氮气吸附试验及分形理论对微观孔隙结构及其复杂程度进行研究。试验结果表明：岩石的吸脱附等温线都呈现反“S”型，孔隙结构呈现同质化发展趋势。相对压力(P/P0)可以根据岩样吸脱附曲线的上升趋势分为小于0.1、0.1~0.45及大于0.45 3个阶段。岩样孔径结构集中分布在1~5 nm范围内，其中泥质碎屑灰岩、粉矿质泥岩、粉砂岩、泥岩和灰岩在1~2 nm范围内孔隙体积较大，煤层的比表面积和孔体积与相邻岩层相比较低。风化煤岩大孔分形维数明显高于小孔，孔隙结构复杂程度更高，煤层及碳质泥岩的孔隙分形维数相较其他类型岩石更低。研究结果可服务于昌都地区开发和灾害防治。 马查拉煤系地层是昌都赋煤带主要煤系地层之一。为明确风化对西藏马查拉煤系地层孔隙结构特征的影响，本文以西藏早石炭世马查拉组剖面不同类型风化岩石为研究对象，利用氮气吸附试验及分形理论对微观孔隙结构及其复杂程度进行研究。试验结果表明：岩石的吸脱附等温线都呈现反“S”型，孔隙结构呈现同质化发展趋势。相对压力(P/P0)可以根据岩样吸脱附曲线的上升趋势分为小于0.1、0.1~0.45及大于0.45 3个阶段。岩样孔径结构集中分布在1~5 nm范围内，其中泥质碎屑灰岩、粉矿质泥岩、粉砂岩、泥岩和灰岩在1~2 nm范围内孔隙体积较大，煤层的比表面积和孔体积与相邻岩层相比较低。风化煤岩大孔分形维数明显高于小孔，孔隙结构复杂程度更高，煤层及碳质泥岩的孔隙分形维数相较其他类型岩石更低。研究结果可服务于昌都地区开发和灾害防治。
马查拉煤系地层是昌都赋煤带主要煤系地层之一。为明确风化对西藏马查拉煤系地层孔隙结构特征的影响，本文以西藏早石炭世马查拉组剖面不同类型风化岩石为研究对象，利用氮气吸附试验及分形理论对微观孔隙结构及其复杂程度进行研究。试验结果表明：岩石的吸脱附等温线都呈现反“S”型，孔隙结构呈现同质化发展趋势。相对压力(P/P0)可以根据岩样吸脱附曲线的上升趋势分为小于0.1、0.1~0.45及大于0.45 3个阶段。岩样孔径结构集中分布在1~5 nm范围内，其中泥质碎屑灰岩、粉矿质泥岩、粉砂岩、泥岩和灰岩在1~2 nm范围内孔隙体积较大，煤层的比表面积和孔体积与相邻岩层相比较低。风化煤岩大孔分形维数明显高于小孔，孔隙结构复杂程度更高，煤层及碳质泥岩的孔隙分形维数相较其他类型岩石更低。研究结果可服务于昌都地区开发和灾害防治。 马查拉煤系地层是昌都赋煤带主要煤系地层之一。为明确风化对西藏马查拉煤系地层孔隙结构特征的影响，本文以西藏早石炭世马查拉组剖面不同类型风化岩石为研究对象，利用氮气吸附试验及分形理论对微观孔隙结构及其复杂程度进行研究。试验结果表明：岩石的吸脱附等温线都呈现反“S”型，孔隙结构呈现同质化发展趋势。相对压力(P/P0)可以根据岩样吸脱附曲线的上升趋势分为小于0.1、0.1~0.45及大于0.45 3个阶段。岩样孔径结构集中分布在1~5 nm范围内，其中泥质碎屑灰岩、粉矿质泥岩、粉砂岩、泥岩和灰岩在1~2 nm范围内孔隙体积较大，煤层的比表面积和孔体积与相邻岩层相比较低。风化煤岩大孔分形维数明显高于小孔，孔隙结构复杂程度更高，煤层及碳质泥岩的孔隙分形维数相较其他类型岩石更低。研究结果可服务于昌都地区开发和灾害防治。
2023, 31(3): 1027-1037.
摘要:
为探讨黑色页岩层理对其力学特征与能量耗散过程的影响，以龙马溪组黑色页岩为研究对象，采用室内常规三轴压缩试验，得到了不同围压、不同层理倾角的特征应力、体积应变、裂纹应变，再根据能量平衡原理分析了裂纹应变与能量演化机制。研究结果表明：在相同围压值下，特征应力以及特征应力比随着层理面倾角的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势；随着围压的增加，耗散能突变点能量密度会逐渐增大；耗散比随轴向裂纹应变的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势；试样破坏前后，弹性应变能与耗散能受层理面倾角影响具有一定的转换关系。本研究成果对于进一步探明黑色页岩层理效应对其力学特征与能量演化机制的影响提供了参考。 为探讨黑色页岩层理对其力学特征与能量耗散过程的影响，以龙马溪组黑色页岩为研究对象，采用室内常规三轴压缩试验，得到了不同围压、不同层理倾角的特征应力、体积应变、裂纹应变，再根据能量平衡原理分析了裂纹应变与能量演化机制。研究结果表明：在相同围压值下，特征应力以及特征应力比随着层理面倾角的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势；随着围压的增加，耗散能突变点能量密度会逐渐增大；耗散比随轴向裂纹应变的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势；试样破坏前后，弹性应变能与耗散能受层理面倾角影响具有一定的转换关系。本研究成果对于进一步探明黑色页岩层理效应对其力学特征与能量演化机制的影响提供了参考。
为探讨黑色页岩层理对其力学特征与能量耗散过程的影响，以龙马溪组黑色页岩为研究对象，采用室内常规三轴压缩试验，得到了不同围压、不同层理倾角的特征应力、体积应变、裂纹应变，再根据能量平衡原理分析了裂纹应变与能量演化机制。研究结果表明：在相同围压值下，特征应力以及特征应力比随着层理面倾角的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势；随着围压的增加，耗散能突变点能量密度会逐渐增大；耗散比随轴向裂纹应变的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势；试样破坏前后，弹性应变能与耗散能受层理面倾角影响具有一定的转换关系。本研究成果对于进一步探明黑色页岩层理效应对其力学特征与能量演化机制的影响提供了参考。 为探讨黑色页岩层理对其力学特征与能量耗散过程的影响，以龙马溪组黑色页岩为研究对象，采用室内常规三轴压缩试验，得到了不同围压、不同层理倾角的特征应力、体积应变、裂纹应变，再根据能量平衡原理分析了裂纹应变与能量演化机制。研究结果表明：在相同围压值下，特征应力以及特征应力比随着层理面倾角的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势；随着围压的增加，耗散能突变点能量密度会逐渐增大；耗散比随轴向裂纹应变的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势；试样破坏前后，弹性应变能与耗散能受层理面倾角影响具有一定的转换关系。本研究成果对于进一步探明黑色页岩层理效应对其力学特征与能量演化机制的影响提供了参考。
2023, 31(3): 1038-1048.
摘要:
吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层是我国典型的陆相咸化湖盆页岩油藏，甜点体呈现典型的薄互层特征，岩性组合变化迅速，非均质性强烈，储层改造难度较大。其中：芦草沟组储层地质力学参数垂向分布特征及对水力裂缝拓展的影响亟需进一步研究。本文针对芦草沟组页岩油储层下甜点段，对钻井岩芯样品进行高密度取样和力学测试，揭示了芦草沟下甜点段地质力学参数在垂向上的非均匀分布特征，基于数值模拟研究了非均匀分布的力学参数对水力裂缝拓展过程的影响规律。结果表明：(1)芦草沟组地层地质力学参数在垂向上变化剧烈，呈现明显的薄互层特征；(2)芦草沟组地应力和破裂压力变化剧烈，对水力裂缝穿层拓展具有较大的潜在影响；(3)储层非均匀分布的地质力学参数对裂缝垂向拓展影响显著，提高压裂液排量和黏度均可有效促进裂缝穿层。本文研究内容为芦草沟组页岩油有效开发提供了地质力学参数基础，可为储层压裂改造提供重要的理论支撑和设计依据。 吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层是我国典型的陆相咸化湖盆页岩油藏，甜点体呈现典型的薄互层特征，岩性组合变化迅速，非均质性强烈，储层改造难度较大。其中：芦草沟组储层地质力学参数垂向分布特征及对水力裂缝拓展的影响亟需进一步研究。本文针对芦草沟组页岩油储层下甜点段，对钻井岩芯样品进行高密度取样和力学测试，揭示了芦草沟下甜点段地质力学参数在垂向上的非均匀分布特征，基于数值模拟研究了非均匀分布的力学参数对水力裂缝拓展过程的影响规律。结果表明：(1)芦草沟组地层地质力学参数在垂向上变化剧烈，呈现明显的薄互层特征；(2)芦草沟组地应力和破裂压力变化剧烈，对水力裂缝穿层拓展具有较大的潜在影响；(3)储层非均匀分布的地质力学参数对裂缝垂向拓展影响显著，提高压裂液排量和黏度均可有效促进裂缝穿层。本文研究内容为芦草沟组页岩油有效开发提供了地质力学参数基础，可为储层压裂改造提供重要的理论支撑和设计依据。
吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层是我国典型的陆相咸化湖盆页岩油藏，甜点体呈现典型的薄互层特征，岩性组合变化迅速，非均质性强烈，储层改造难度较大。其中：芦草沟组储层地质力学参数垂向分布特征及对水力裂缝拓展的影响亟需进一步研究。本文针对芦草沟组页岩油储层下甜点段，对钻井岩芯样品进行高密度取样和力学测试，揭示了芦草沟下甜点段地质力学参数在垂向上的非均匀分布特征，基于数值模拟研究了非均匀分布的力学参数对水力裂缝拓展过程的影响规律。结果表明：(1)芦草沟组地层地质力学参数在垂向上变化剧烈，呈现明显的薄互层特征；(2)芦草沟组地应力和破裂压力变化剧烈，对水力裂缝穿层拓展具有较大的潜在影响；(3)储层非均匀分布的地质力学参数对裂缝垂向拓展影响显著，提高压裂液排量和黏度均可有效促进裂缝穿层。本文研究内容为芦草沟组页岩油有效开发提供了地质力学参数基础，可为储层压裂改造提供重要的理论支撑和设计依据。 吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层是我国典型的陆相咸化湖盆页岩油藏，甜点体呈现典型的薄互层特征，岩性组合变化迅速，非均质性强烈，储层改造难度较大。其中：芦草沟组储层地质力学参数垂向分布特征及对水力裂缝拓展的影响亟需进一步研究。本文针对芦草沟组页岩油储层下甜点段，对钻井岩芯样品进行高密度取样和力学测试，揭示了芦草沟下甜点段地质力学参数在垂向上的非均匀分布特征，基于数值模拟研究了非均匀分布的力学参数对水力裂缝拓展过程的影响规律。结果表明：(1)芦草沟组地层地质力学参数在垂向上变化剧烈，呈现明显的薄互层特征；(2)芦草沟组地应力和破裂压力变化剧烈，对水力裂缝穿层拓展具有较大的潜在影响；(3)储层非均匀分布的地质力学参数对裂缝垂向拓展影响显著，提高压裂液排量和黏度均可有效促进裂缝穿层。本文研究内容为芦草沟组页岩油有效开发提供了地质力学参数基础，可为储层压裂改造提供重要的理论支撑和设计依据。
2023, 31(3): 1049-1058.
摘要:
为了探究加筋对钙质砂力学性质及颗粒破碎的影响，使用大型三轴仪对加筋钙质砂和素钙质砂进行了一系列不同加筋层数、加筋材料种类及围压的三轴固结排水试验。研究方法如下：首先通过三轴试验及筛分试验，得到了不同试验条件下钙质砂的主应力差-轴向应变曲线、体应变-轴向应变曲线以及试验后的级配曲线；其次通过试验结果，分析了加筋对钙质砂强度、变形及颗粒破碎的影响；最后通过将钙质砂颗粒破碎与输入能量相关联，得到了钙质砂颗粒破碎的规律。研究结果表明：加筋钙质砂强度明显高于素钙质砂，且加筋效果随加筋层数与筋材2%延伸率割线刚度的增加而增加，但随围压的增加而减少。加筋同时也可以有效抑制钙质砂的剪胀，且加筋层数越多抑制效果越明显。另外，试验结果也表明钙质砂颗粒破碎程度与输入能量之间存在特定的关系，输入能量越大颗粒破碎程度越大，且这种关系与钙质砂加筋与否关系不大。 为了探究加筋对钙质砂力学性质及颗粒破碎的影响，使用大型三轴仪对加筋钙质砂和素钙质砂进行了一系列不同加筋层数、加筋材料种类及围压的三轴固结排水试验。研究方法如下：首先通过三轴试验及筛分试验，得到了不同试验条件下钙质砂的主应力差-轴向应变曲线、体应变-轴向应变曲线以及试验后的级配曲线；其次通过试验结果，分析了加筋对钙质砂强度、变形及颗粒破碎的影响；最后通过将钙质砂颗粒破碎与输入能量相关联，得到了钙质砂颗粒破碎的规律。研究结果表明：加筋钙质砂强度明显高于素钙质砂，且加筋效果随加筋层数与筋材2%延伸率割线刚度的增加而增加，但随围压的增加而减少。加筋同时也可以有效抑制钙质砂的剪胀，且加筋层数越多抑制效果越明显。另外，试验结果也表明钙质砂颗粒破碎程度与输入能量之间存在特定的关系，输入能量越大颗粒破碎程度越大，且这种关系与钙质砂加筋与否关系不大。
为了探究加筋对钙质砂力学性质及颗粒破碎的影响，使用大型三轴仪对加筋钙质砂和素钙质砂进行了一系列不同加筋层数、加筋材料种类及围压的三轴固结排水试验。研究方法如下：首先通过三轴试验及筛分试验，得到了不同试验条件下钙质砂的主应力差-轴向应变曲线、体应变-轴向应变曲线以及试验后的级配曲线；其次通过试验结果，分析了加筋对钙质砂强度、变形及颗粒破碎的影响；最后通过将钙质砂颗粒破碎与输入能量相关联，得到了钙质砂颗粒破碎的规律。研究结果表明：加筋钙质砂强度明显高于素钙质砂，且加筋效果随加筋层数与筋材2%延伸率割线刚度的增加而增加，但随围压的增加而减少。加筋同时也可以有效抑制钙质砂的剪胀，且加筋层数越多抑制效果越明显。另外，试验结果也表明钙质砂颗粒破碎程度与输入能量之间存在特定的关系，输入能量越大颗粒破碎程度越大，且这种关系与钙质砂加筋与否关系不大。 为了探究加筋对钙质砂力学性质及颗粒破碎的影响，使用大型三轴仪对加筋钙质砂和素钙质砂进行了一系列不同加筋层数、加筋材料种类及围压的三轴固结排水试验。研究方法如下：首先通过三轴试验及筛分试验，得到了不同试验条件下钙质砂的主应力差-轴向应变曲线、体应变-轴向应变曲线以及试验后的级配曲线；其次通过试验结果，分析了加筋对钙质砂强度、变形及颗粒破碎的影响；最后通过将钙质砂颗粒破碎与输入能量相关联，得到了钙质砂颗粒破碎的规律。研究结果表明：加筋钙质砂强度明显高于素钙质砂，且加筋效果随加筋层数与筋材2%延伸率割线刚度的增加而增加，但随围压的增加而减少。加筋同时也可以有效抑制钙质砂的剪胀，且加筋层数越多抑制效果越明显。另外，试验结果也表明钙质砂颗粒破碎程度与输入能量之间存在特定的关系，输入能量越大颗粒破碎程度越大，且这种关系与钙质砂加筋与否关系不大。
2023, 31(3): 1059-1072.
摘要:
将纺织坯布进行开松、分梳、切断形成纤维纱，将纤维纱按照一定掺加比例与素黄土拌合制备成纤维纱加筋黄土。利用伺服液压加载双室高压三轴仪对纤维纱加筋黄土进行等向压缩试验及三轴剪切试验，系统分析纤维纱加筋黄土的压缩变形及应力-应变特性。试验结果表明：在等向压缩试验中，随着素黄土中纤维纱掺加比例的增大，其压缩变形量减小；确定出纤维纱加筋黄土的屈服压力，屈服压力随素黄土中纤维纱掺加比例的增大而提高。根据纤维纱加筋黄土三轴剪切试验应力-应变关系发现，在相同的固结压力作用下，随着素黄土中纤维纱掺加比例的增大，反映出的剪应力也随之增大；在相同的纤维纱掺加比例条件下，随着固结压力的增大，反映出的剪应力也随之增大。构建一个可以综合反映纤维纱加筋黄土实际加固效果的指标——纤维加筋指数Ir，通过三轴剪切试验数据分析得到纤维加筋指数Ir随着轴向应变的增大而逐渐减小；黏聚力随着纤维加筋指数Ir的增大呈双曲线增大的变化趋势，内摩擦角随着纤维加筋指数Ir的增大基本保持不变。基于修正剑桥模型的理论基础，根据纤维加筋指数Ir的不同，确定出随着纤维加筋指数Ir变化而变化的等向压缩球应力以及临界状态线，以塑性体积应变为硬化参量，推导出纤维纱加筋黄土弹塑性本构模型。通过试验验证，证明了本构模型可以较为合理地描述纤维纱加筋黄土的力学变形特性。 将纺织坯布进行开松、分梳、切断形成纤维纱，将纤维纱按照一定掺加比例与素黄土拌合制备成纤维纱加筋黄土。利用伺服液压加载双室高压三轴仪对纤维纱加筋黄土进行等向压缩试验及三轴剪切试验，系统分析纤维纱加筋黄土的压缩变形及应力-应变特性。试验结果表明：在等向压缩试验中，随着素黄土中纤维纱掺加比例的增大，其压缩变形量减小；确定出纤维纱加筋黄土的屈服压力，屈服压力随素黄土中纤维纱掺加比例的增大而提高。根据纤维纱加筋黄土三轴剪切试验应力-应变关系发现，在相同的固结压力作用下，随着素黄土中纤维纱掺加比例的增大，反映出的剪应力也随之增大；在相同的纤维纱掺加比例条件下，随着固结压力的增大，反映出的剪应力也随之增大。构建一个可以综合反映纤维纱加筋黄土实际加固效果的指标——纤维加筋指数Ir，通过三轴剪切试验数据分析得到纤维加筋指数Ir随着轴向应变的增大而逐渐减小；黏聚力随着纤维加筋指数Ir的增大呈双曲线增大的变化趋势，内摩擦角随着纤维加筋指数Ir的增大基本保持不变。基于修正剑桥模型的理论基础，根据纤维加筋指数Ir的不同，确定出随着纤维加筋指数Ir变化而变化的等向压缩球应力以及临界状态线，以塑性体积应变为硬化参量，推导出纤维纱加筋黄土弹塑性本构模型。通过试验验证，证明了本构模型可以较为合理地描述纤维纱加筋黄土的力学变形特性。
将纺织坯布进行开松、分梳、切断形成纤维纱，将纤维纱按照一定掺加比例与素黄土拌合制备成纤维纱加筋黄土。利用伺服液压加载双室高压三轴仪对纤维纱加筋黄土进行等向压缩试验及三轴剪切试验，系统分析纤维纱加筋黄土的压缩变形及应力-应变特性。试验结果表明：在等向压缩试验中，随着素黄土中纤维纱掺加比例的增大，其压缩变形量减小；确定出纤维纱加筋黄土的屈服压力，屈服压力随素黄土中纤维纱掺加比例的增大而提高。根据纤维纱加筋黄土三轴剪切试验应力-应变关系发现，在相同的固结压力作用下，随着素黄土中纤维纱掺加比例的增大，反映出的剪应力也随之增大；在相同的纤维纱掺加比例条件下，随着固结压力的增大，反映出的剪应力也随之增大。构建一个可以综合反映纤维纱加筋黄土实际加固效果的指标——纤维加筋指数Ir，通过三轴剪切试验数据分析得到纤维加筋指数Ir随着轴向应变的增大而逐渐减小；黏聚力随着纤维加筋指数Ir的增大呈双曲线增大的变化趋势，内摩擦角随着纤维加筋指数Ir的增大基本保持不变。基于修正剑桥模型的理论基础，根据纤维加筋指数Ir的不同，确定出随着纤维加筋指数Ir变化而变化的等向压缩球应力以及临界状态线，以塑性体积应变为硬化参量，推导出纤维纱加筋黄土弹塑性本构模型。通过试验验证，证明了本构模型可以较为合理地描述纤维纱加筋黄土的力学变形特性。 将纺织坯布进行开松、分梳、切断形成纤维纱，将纤维纱按照一定掺加比例与素黄土拌合制备成纤维纱加筋黄土。利用伺服液压加载双室高压三轴仪对纤维纱加筋黄土进行等向压缩试验及三轴剪切试验，系统分析纤维纱加筋黄土的压缩变形及应力-应变特性。试验结果表明：在等向压缩试验中，随着素黄土中纤维纱掺加比例的增大，其压缩变形量减小；确定出纤维纱加筋黄土的屈服压力，屈服压力随素黄土中纤维纱掺加比例的增大而提高。根据纤维纱加筋黄土三轴剪切试验应力-应变关系发现，在相同的固结压力作用下，随着素黄土中纤维纱掺加比例的增大，反映出的剪应力也随之增大；在相同的纤维纱掺加比例条件下，随着固结压力的增大，反映出的剪应力也随之增大。构建一个可以综合反映纤维纱加筋黄土实际加固效果的指标——纤维加筋指数Ir，通过三轴剪切试验数据分析得到纤维加筋指数Ir随着轴向应变的增大而逐渐减小；黏聚力随着纤维加筋指数Ir的增大呈双曲线增大的变化趋势，内摩擦角随着纤维加筋指数Ir的增大基本保持不变。基于修正剑桥模型的理论基础，根据纤维加筋指数Ir的不同，确定出随着纤维加筋指数Ir变化而变化的等向压缩球应力以及临界状态线，以塑性体积应变为硬化参量，推导出纤维纱加筋黄土弹塑性本构模型。通过试验验证，证明了本构模型可以较为合理地描述纤维纱加筋黄土的力学变形特性。
2023, 31(3): 1073-1083.
摘要:
主动加热光纤布拉格光栅法(Actively Heated Fiber-Optic method based on Fiber Bragg grating method，AHFO-FBG method)因具有体积小、测温精度高、准分布式测量、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点，近年来成为含水率测量技术的研究热点。研究该技术的率定方法对提高含水率测量的精准性和适用性是十分关键的，但现有研究中均未涉及到此内容。因此，本文采用自主研发的AHFO-FBG传感器对黄土开展了一系列率定试验，研究了ΔTmax和ΔTcum两种率定方法的含水率率定结果，对此两种方法进行了对比分析。同时，进一步探究了不同加热时长和不同加热功率对ΔTmax法和ΔTcum法率定结果的影响。研究结果表明：ΔTmax和ΔTcum法均可得到良好的含水率率定结果，ΔTmax法的RMSE比ΔTcum法高0.001 m3·m-3，ΔTcum法的测量优势不是很显著。在相同加热功率下，ΔTmax法和ΔTcum法均在较短加热时间下的测量误差较小，且加热时间越短，ΔTcum法较ΔTmax法的优势越明显；在相同加热时间下，低功率(5~10 W·m-1)时ΔTmax法的RMSE较小，高功率(15~35 W·m-1)时ΔTcum法的RMSE较小，且适当的增加热功率有助于减少含水率率定误差。研究成果为AHFO-FBG技术实现土体含水率的精确测量和进一步应用提供了依据。 主动加热光纤布拉格光栅法(Actively Heated Fiber-Optic method based on Fiber Bragg grating method，AHFO-FBG method)因具有体积小、测温精度高、准分布式测量、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点，近年来成为含水率测量技术的研究热点。研究该技术的率定方法对提高含水率测量的精准性和适用性是十分关键的，但现有研究中均未涉及到此内容。因此，本文采用自主研发的AHFO-FBG传感器对黄土开展了一系列率定试验，研究了ΔTmax和ΔTcum两种率定方法的含水率率定结果，对此两种方法进行了对比分析。同时，进一步探究了不同加热时长和不同加热功率对ΔTmax法和ΔTcum法率定结果的影响。研究结果表明：ΔTmax和ΔTcum法均可得到良好的含水率率定结果，ΔTmax法的RMSE比ΔTcum法高0.001 m3·m-3，ΔTcum法的测量优势不是很显著。在相同加热功率下，ΔTmax法和ΔTcum法均在较短加热时间下的测量误差较小，且加热时间越短，ΔTcum法较ΔTmax法的优势越明显；在相同加热时间下，低功率(5~10 W·m-1)时ΔTmax法的RMSE较小，高功率(15~35 W·m-1)时ΔTcum法的RMSE较小，且适当的增加热功率有助于减少含水率率定误差。研究成果为AHFO-FBG技术实现土体含水率的精确测量和进一步应用提供了依据。
主动加热光纤布拉格光栅法(Actively Heated Fiber-Optic method based on Fiber Bragg grating method，AHFO-FBG method)因具有体积小、测温精度高、准分布式测量、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点，近年来成为含水率测量技术的研究热点。研究该技术的率定方法对提高含水率测量的精准性和适用性是十分关键的，但现有研究中均未涉及到此内容。因此，本文采用自主研发的AHFO-FBG传感器对黄土开展了一系列率定试验，研究了ΔTmax和ΔTcum两种率定方法的含水率率定结果，对此两种方法进行了对比分析。同时，进一步探究了不同加热时长和不同加热功率对ΔTmax法和ΔTcum法率定结果的影响。研究结果表明：ΔTmax和ΔTcum法均可得到良好的含水率率定结果，ΔTmax法的RMSE比ΔTcum法高0.001 m3·m-3，ΔTcum法的测量优势不是很显著。在相同加热功率下，ΔTmax法和ΔTcum法均在较短加热时间下的测量误差较小，且加热时间越短，ΔTcum法较ΔTmax法的优势越明显；在相同加热时间下，低功率(5~10 W·m-1)时ΔTmax法的RMSE较小，高功率(15~35 W·m-1)时ΔTcum法的RMSE较小，且适当的增加热功率有助于减少含水率率定误差。研究成果为AHFO-FBG技术实现土体含水率的精确测量和进一步应用提供了依据。 主动加热光纤布拉格光栅法(Actively Heated Fiber-Optic method based on Fiber Bragg grating method，AHFO-FBG method)因具有体积小、测温精度高、准分布式测量、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点，近年来成为含水率测量技术的研究热点。研究该技术的率定方法对提高含水率测量的精准性和适用性是十分关键的，但现有研究中均未涉及到此内容。因此，本文采用自主研发的AHFO-FBG传感器对黄土开展了一系列率定试验，研究了ΔTmax和ΔTcum两种率定方法的含水率率定结果，对此两种方法进行了对比分析。同时，进一步探究了不同加热时长和不同加热功率对ΔTmax法和ΔTcum法率定结果的影响。研究结果表明：ΔTmax和ΔTcum法均可得到良好的含水率率定结果，ΔTmax法的RMSE比ΔTcum法高0.001 m3·m-3，ΔTcum法的测量优势不是很显著。在相同加热功率下，ΔTmax法和ΔTcum法均在较短加热时间下的测量误差较小，且加热时间越短，ΔTcum法较ΔTmax法的优势越明显；在相同加热时间下，低功率(5~10 W·m-1)时ΔTmax法的RMSE较小，高功率(15~35 W·m-1)时ΔTcum法的RMSE较小，且适当的增加热功率有助于减少含水率率定误差。研究成果为AHFO-FBG技术实现土体含水率的精确测量和进一步应用提供了依据。
2023, 31(3): 1084-1096.
摘要:
我国首个GCS示范工程神华多储层场地出现了单储层吸气量剧增的现象，在其原设计方案下，压缩后变冷的CO2被注入至深部高温含水层中，引起首层含水层中流体压力和温度应力急剧变化，从而导致大量裂隙产生，增加了单储层的可注入性的同时，降低了系统总体封存能力，并带来了泄露风险。本文基于TOUGH-FLAC三维多相多组分THM耦合数值模拟程序，开发了场地尺度岩体开裂模块来研究CO2注入方案对目标含水层耦合特性和开裂特性的综合影响，并设计了定速率、先增速后定速、间歇定速、间歇变速、二次变速等多类型注入方案，分别计算分析了储层岩体的热力学特性、多相流特性与开裂情况。结果表明：设计方案下含水层产生了较多的开裂现象，是导致其可注入性增大的根本原因，持续注入CO2引起含水层岩体中有效应力大幅度降低，渗透率增加，定速率方案产生的温度应力最小，在设计各类注入方案中，定速率注入方案下储层的裂缝发育最少。 我国首个GCS示范工程神华多储层场地出现了单储层吸气量剧增的现象，在其原设计方案下，压缩后变冷的CO2被注入至深部高温含水层中，引起首层含水层中流体压力和温度应力急剧变化，从而导致大量裂隙产生，增加了单储层的可注入性的同时，降低了系统总体封存能力，并带来了泄露风险。本文基于TOUGH-FLAC三维多相多组分THM耦合数值模拟程序，开发了场地尺度岩体开裂模块来研究CO2注入方案对目标含水层耦合特性和开裂特性的综合影响，并设计了定速率、先增速后定速、间歇定速、间歇变速、二次变速等多类型注入方案，分别计算分析了储层岩体的热力学特性、多相流特性与开裂情况。结果表明：设计方案下含水层产生了较多的开裂现象，是导致其可注入性增大的根本原因，持续注入CO2引起含水层岩体中有效应力大幅度降低，渗透率增加，定速率方案产生的温度应力最小，在设计各类注入方案中，定速率注入方案下储层的裂缝发育最少。
我国首个GCS示范工程神华多储层场地出现了单储层吸气量剧增的现象，在其原设计方案下，压缩后变冷的CO2被注入至深部高温含水层中，引起首层含水层中流体压力和温度应力急剧变化，从而导致大量裂隙产生，增加了单储层的可注入性的同时，降低了系统总体封存能力，并带来了泄露风险。本文基于TOUGH-FLAC三维多相多组分THM耦合数值模拟程序，开发了场地尺度岩体开裂模块来研究CO2注入方案对目标含水层耦合特性和开裂特性的综合影响，并设计了定速率、先增速后定速、间歇定速、间歇变速、二次变速等多类型注入方案，分别计算分析了储层岩体的热力学特性、多相流特性与开裂情况。结果表明：设计方案下含水层产生了较多的开裂现象，是导致其可注入性增大的根本原因，持续注入CO2引起含水层岩体中有效应力大幅度降低，渗透率增加，定速率方案产生的温度应力最小，在设计各类注入方案中，定速率注入方案下储层的裂缝发育最少。 我国首个GCS示范工程神华多储层场地出现了单储层吸气量剧增的现象，在其原设计方案下，压缩后变冷的CO2被注入至深部高温含水层中，引起首层含水层中流体压力和温度应力急剧变化，从而导致大量裂隙产生，增加了单储层的可注入性的同时，降低了系统总体封存能力，并带来了泄露风险。本文基于TOUGH-FLAC三维多相多组分THM耦合数值模拟程序，开发了场地尺度岩体开裂模块来研究CO2注入方案对目标含水层耦合特性和开裂特性的综合影响，并设计了定速率、先增速后定速、间歇定速、间歇变速、二次变速等多类型注入方案，分别计算分析了储层岩体的热力学特性、多相流特性与开裂情况。结果表明：设计方案下含水层产生了较多的开裂现象，是导致其可注入性增大的根本原因，持续注入CO2引起含水层岩体中有效应力大幅度降低，渗透率增加，定速率方案产生的温度应力最小，在设计各类注入方案中，定速率注入方案下储层的裂缝发育最少。
2023, 31(3): 1097-1104.
摘要:
地面沉降是我国主要的地质灾害之一，评价和预测地面沉降的发展趋势十分必要。本文引入实测沉降数学模型中的双曲线型沉降模型、指数型沉降模型和成长曲线型沉降模型，结合钻孔全断面分布式精细化监测系统获取地表以下不同层位连续的变形情况，建立了基于分布式光纤监测地层变形数据的地面沉降预测模型，可精细化实现地面沉降潜力评价。以天津市滨海新区G06光纤监测钻孔结果为例，对比了3种沉降模型的预测效果，结果表明：天津滨海地区地面沉降曲线呈现非线性衰减特征，2017年10月至2019年12月，累计沉降量已达52.4 mm，预计极限沉降量约为92.6 mm，仍有约43.4%的沉降潜力，沉降空间较大，并预计将于2050年进入沉降稳定阶段。该地区3.4~18.4 m的黏土质粉砂和粉细砂层当前沉降量较大，是目前地面沉降的主要层位，即“优势层”；18.4~38.4 m的粉质黏土和黏土质粉砂层虽当前沉降量较小但其剩余沉降量较大且沉降持续时间较长，需长期重点关注其沉降变形情况，是后期监测的“优先层”。 地面沉降是我国主要的地质灾害之一，评价和预测地面沉降的发展趋势十分必要。本文引入实测沉降数学模型中的双曲线型沉降模型、指数型沉降模型和成长曲线型沉降模型，结合钻孔全断面分布式精细化监测系统获取地表以下不同层位连续的变形情况，建立了基于分布式光纤监测地层变形数据的地面沉降预测模型，可精细化实现地面沉降潜力评价。以天津市滨海新区G06光纤监测钻孔结果为例，对比了3种沉降模型的预测效果，结果表明：天津滨海地区地面沉降曲线呈现非线性衰减特征，2017年10月至2019年12月，累计沉降量已达52.4 mm，预计极限沉降量约为92.6 mm，仍有约43.4%的沉降潜力，沉降空间较大，并预计将于2050年进入沉降稳定阶段。该地区3.4~18.4 m的黏土质粉砂和粉细砂层当前沉降量较大，是目前地面沉降的主要层位，即“优势层”；18.4~38.4 m的粉质黏土和黏土质粉砂层虽当前沉降量较小但其剩余沉降量较大且沉降持续时间较长，需长期重点关注其沉降变形情况，是后期监测的“优先层”。
地面沉降是我国主要的地质灾害之一，评价和预测地面沉降的发展趋势十分必要。本文引入实测沉降数学模型中的双曲线型沉降模型、指数型沉降模型和成长曲线型沉降模型，结合钻孔全断面分布式精细化监测系统获取地表以下不同层位连续的变形情况，建立了基于分布式光纤监测地层变形数据的地面沉降预测模型，可精细化实现地面沉降潜力评价。以天津市滨海新区G06光纤监测钻孔结果为例，对比了3种沉降模型的预测效果，结果表明：天津滨海地区地面沉降曲线呈现非线性衰减特征，2017年10月至2019年12月，累计沉降量已达52.4 mm，预计极限沉降量约为92.6 mm，仍有约43.4%的沉降潜力，沉降空间较大，并预计将于2050年进入沉降稳定阶段。该地区3.4~18.4 m的黏土质粉砂和粉细砂层当前沉降量较大，是目前地面沉降的主要层位，即“优势层”；18.4~38.4 m的粉质黏土和黏土质粉砂层虽当前沉降量较小但其剩余沉降量较大且沉降持续时间较长，需长期重点关注其沉降变形情况，是后期监测的“优先层”。 地面沉降是我国主要的地质灾害之一，评价和预测地面沉降的发展趋势十分必要。本文引入实测沉降数学模型中的双曲线型沉降模型、指数型沉降模型和成长曲线型沉降模型，结合钻孔全断面分布式精细化监测系统获取地表以下不同层位连续的变形情况，建立了基于分布式光纤监测地层变形数据的地面沉降预测模型，可精细化实现地面沉降潜力评价。以天津市滨海新区G06光纤监测钻孔结果为例，对比了3种沉降模型的预测效果，结果表明：天津滨海地区地面沉降曲线呈现非线性衰减特征，2017年10月至2019年12月，累计沉降量已达52.4 mm，预计极限沉降量约为92.6 mm，仍有约43.4%的沉降潜力，沉降空间较大，并预计将于2050年进入沉降稳定阶段。该地区3.4~18.4 m的黏土质粉砂和粉细砂层当前沉降量较大，是目前地面沉降的主要层位，即“优势层”；18.4~38.4 m的粉质黏土和黏土质粉砂层虽当前沉降量较小但其剩余沉降量较大且沉降持续时间较长，需长期重点关注其沉降变形情况，是后期监测的“优先层”。
2023, 31(3): 1105-1115.
摘要:
浅层气是一种自然资源，同时也是一种地质灾害，在工程卸荷扰动下，浅层气在地层压力作用下逸出，进而诱发工程危害和事故。以广西宁明盆地内纳利大桥建设中遭遇到浅层气地质灾害为研究背景，通过地质钻孔取样和地球化学实验相结合的研究手段，对研究区超浅层天然气的赋存特征及其工程危害进行研究。结果表明：(1)区域构造活动频繁，裂缝发育，泥岩所夹的薄层粉砂、粉砂岩和粉砂质泥岩厚度2~200 mm不等，实测孔隙度约25.6%，渗透率约37.2~46.8 μm2，浅层气以相控、缝控、壳控以及它们之间的过渡等形态赋存于各类储层中，呈独立、不连续、交错分布特征；(2)区域内泥岩层深厚，有机碳含量(TOC)为0.61% ~1.24%，有机质丰度较高，产气能力良好，是浅层气的烃源岩，泥岩盖层实测孔隙度22.8% ~34%，渗透率(2.4~22.2)×10-3μm2，封闭能力一般；(3)区域内超浅层天然气的地质赋存特征使得在工程勘探和施工深度(10~100 m)范围内难以形成异常压力，桥梁钻孔灌注桩成桩过程中虽不会出现强烈的井喷事故，但会对桩基混凝土造成气侵危害，影响桩身完整性，建议采用超前排气和改善施工工艺等处置措施。 浅层气是一种自然资源，同时也是一种地质灾害，在工程卸荷扰动下，浅层气在地层压力作用下逸出，进而诱发工程危害和事故。以广西宁明盆地内纳利大桥建设中遭遇到浅层气地质灾害为研究背景，通过地质钻孔取样和地球化学实验相结合的研究手段，对研究区超浅层天然气的赋存特征及其工程危害进行研究。结果表明：(1)区域构造活动频繁，裂缝发育，泥岩所夹的薄层粉砂、粉砂岩和粉砂质泥岩厚度2~200 mm不等，实测孔隙度约25.6%，渗透率约37.2~46.8 μm2，浅层气以相控、缝控、壳控以及它们之间的过渡等形态赋存于各类储层中，呈独立、不连续、交错分布特征；(2)区域内泥岩层深厚，有机碳含量(TOC)为0.61% ~1.24%，有机质丰度较高，产气能力良好，是浅层气的烃源岩，泥岩盖层实测孔隙度22.8% ~34%，渗透率(2.4~22.2)×10-3μm2，封闭能力一般；(3)区域内超浅层天然气的地质赋存特征使得在工程勘探和施工深度(10~100 m)范围内难以形成异常压力，桥梁钻孔灌注桩成桩过程中虽不会出现强烈的井喷事故，但会对桩基混凝土造成气侵危害，影响桩身完整性，建议采用超前排气和改善施工工艺等处置措施。
浅层气是一种自然资源，同时也是一种地质灾害，在工程卸荷扰动下，浅层气在地层压力作用下逸出，进而诱发工程危害和事故。以广西宁明盆地内纳利大桥建设中遭遇到浅层气地质灾害为研究背景，通过地质钻孔取样和地球化学实验相结合的研究手段，对研究区超浅层天然气的赋存特征及其工程危害进行研究。结果表明：(1)区域构造活动频繁，裂缝发育，泥岩所夹的薄层粉砂、粉砂岩和粉砂质泥岩厚度2~200 mm不等，实测孔隙度约25.6%，渗透率约37.2~46.8 μm2，浅层气以相控、缝控、壳控以及它们之间的过渡等形态赋存于各类储层中，呈独立、不连续、交错分布特征；(2)区域内泥岩层深厚，有机碳含量(TOC)为0.61% ~1.24%，有机质丰度较高，产气能力良好，是浅层气的烃源岩，泥岩盖层实测孔隙度22.8% ~34%，渗透率(2.4~22.2)×10-3μm2，封闭能力一般；(3)区域内超浅层天然气的地质赋存特征使得在工程勘探和施工深度(10~100 m)范围内难以形成异常压力，桥梁钻孔灌注桩成桩过程中虽不会出现强烈的井喷事故，但会对桩基混凝土造成气侵危害，影响桩身完整性，建议采用超前排气和改善施工工艺等处置措施。 浅层气是一种自然资源，同时也是一种地质灾害，在工程卸荷扰动下，浅层气在地层压力作用下逸出，进而诱发工程危害和事故。以广西宁明盆地内纳利大桥建设中遭遇到浅层气地质灾害为研究背景，通过地质钻孔取样和地球化学实验相结合的研究手段，对研究区超浅层天然气的赋存特征及其工程危害进行研究。结果表明：(1)区域构造活动频繁，裂缝发育，泥岩所夹的薄层粉砂、粉砂岩和粉砂质泥岩厚度2~200 mm不等，实测孔隙度约25.6%，渗透率约37.2~46.8 μm2，浅层气以相控、缝控、壳控以及它们之间的过渡等形态赋存于各类储层中，呈独立、不连续、交错分布特征；(2)区域内泥岩层深厚，有机碳含量(TOC)为0.61% ~1.24%，有机质丰度较高，产气能力良好，是浅层气的烃源岩，泥岩盖层实测孔隙度22.8% ~34%，渗透率(2.4~22.2)×10-3μm2，封闭能力一般；(3)区域内超浅层天然气的地质赋存特征使得在工程勘探和施工深度(10~100 m)范围内难以形成异常压力，桥梁钻孔灌注桩成桩过程中虽不会出现强烈的井喷事故，但会对桩基混凝土造成气侵危害，影响桩身完整性，建议采用超前排气和改善施工工艺等处置措施。
2023, 31(3): 1116-1123.
摘要:
复杂地质条件大断面隧道斜井进正洞挑顶施工风险高，交叉口处空间结构复杂、应力转化频繁，支护结构强度难以有效抑制围岩变形，导致塌方事故威胁施工安全。为了提高软弱富水地层大断面隧道挑顶施工的安全性，本研究以三清高速公路西山营隧道斜井进正洞段挑顶施工为例，提出了在交叉口处采用门架上部拱架和门架加强环联合支护的新型支护结构，优化了门架加强环支护强度及挑顶施工工艺，阐述了垂直挑顶进洞施工方案、施工流程和施工要点。研究结果表明，所提的新型支护结构减少了开挖面围岩的超挖面积与变形量，加强了应力集中部位的支护强度与稳定性。所提工法的施工用时仅20余天，相较于传统工法节约近一倍工期，通过合理组织工序加快了斜井进正洞段交叉口处的施工进度。隧道现场监测结果表明，挑顶施工期间交叉口处围岩收敛变形及稳定性控制满足施工要求。总体上所提工法的技术原理简单、实际操作性强，可为类似工程地质条件下大断面隧道挑顶施工提供经验参考与技术指导。 复杂地质条件大断面隧道斜井进正洞挑顶施工风险高，交叉口处空间结构复杂、应力转化频繁，支护结构强度难以有效抑制围岩变形，导致塌方事故威胁施工安全。为了提高软弱富水地层大断面隧道挑顶施工的安全性，本研究以三清高速公路西山营隧道斜井进正洞段挑顶施工为例，提出了在交叉口处采用门架上部拱架和门架加强环联合支护的新型支护结构，优化了门架加强环支护强度及挑顶施工工艺，阐述了垂直挑顶进洞施工方案、施工流程和施工要点。研究结果表明，所提的新型支护结构减少了开挖面围岩的超挖面积与变形量，加强了应力集中部位的支护强度与稳定性。所提工法的施工用时仅20余天，相较于传统工法节约近一倍工期，通过合理组织工序加快了斜井进正洞段交叉口处的施工进度。隧道现场监测结果表明，挑顶施工期间交叉口处围岩收敛变形及稳定性控制满足施工要求。总体上所提工法的技术原理简单、实际操作性强，可为类似工程地质条件下大断面隧道挑顶施工提供经验参考与技术指导。
复杂地质条件大断面隧道斜井进正洞挑顶施工风险高，交叉口处空间结构复杂、应力转化频繁，支护结构强度难以有效抑制围岩变形，导致塌方事故威胁施工安全。为了提高软弱富水地层大断面隧道挑顶施工的安全性，本研究以三清高速公路西山营隧道斜井进正洞段挑顶施工为例，提出了在交叉口处采用门架上部拱架和门架加强环联合支护的新型支护结构，优化了门架加强环支护强度及挑顶施工工艺，阐述了垂直挑顶进洞施工方案、施工流程和施工要点。研究结果表明，所提的新型支护结构减少了开挖面围岩的超挖面积与变形量，加强了应力集中部位的支护强度与稳定性。所提工法的施工用时仅20余天，相较于传统工法节约近一倍工期，通过合理组织工序加快了斜井进正洞段交叉口处的施工进度。隧道现场监测结果表明，挑顶施工期间交叉口处围岩收敛变形及稳定性控制满足施工要求。总体上所提工法的技术原理简单、实际操作性强，可为类似工程地质条件下大断面隧道挑顶施工提供经验参考与技术指导。 复杂地质条件大断面隧道斜井进正洞挑顶施工风险高，交叉口处空间结构复杂、应力转化频繁，支护结构强度难以有效抑制围岩变形，导致塌方事故威胁施工安全。为了提高软弱富水地层大断面隧道挑顶施工的安全性，本研究以三清高速公路西山营隧道斜井进正洞段挑顶施工为例，提出了在交叉口处采用门架上部拱架和门架加强环联合支护的新型支护结构，优化了门架加强环支护强度及挑顶施工工艺，阐述了垂直挑顶进洞施工方案、施工流程和施工要点。研究结果表明，所提的新型支护结构减少了开挖面围岩的超挖面积与变形量，加强了应力集中部位的支护强度与稳定性。所提工法的施工用时仅20余天，相较于传统工法节约近一倍工期，通过合理组织工序加快了斜井进正洞段交叉口处的施工进度。隧道现场监测结果表明，挑顶施工期间交叉口处围岩收敛变形及稳定性控制满足施工要求。总体上所提工法的技术原理简单、实际操作性强，可为类似工程地质条件下大断面隧道挑顶施工提供经验参考与技术指导。
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