基于三维地质建模的岩土体结构划分

利用海量地质资料构建高精度三维地质模型, 首先需要对建模区的地质资料进行规范化、标准化处理, 而进行岩土体结构划分则是其首要环节。以成都市中心城区为例, 在充分研究成都市中心城区基础地质、工程地质、水文地质资料和大量工勘资料的基础上, 结合国家、行业和地方相关标准, 建立了满足不同尺度、不同精度三维地质建模需要的岩土体结构分层方案。通过典型区域的三维地质模型建模示范应用, 岩土体分层物理力学指标离散性分析和工程地质问题分析, 可以看出该岩土体结构划分方案合理。研究成果对海量地质资料的标准化建库和三维地质模型建立, 以及提高地质资料利用率等方面具有重要意义, 对城市规划建设、重大工程选址和岩土工程勘察也具有一定的指导作用。     

圆拱形断面隧道开挖对周围岩土环境安全评价

基于随机介质理论研究了圆拱形断面隧道开挖对周围岩土体的影响问题,推导了隧道上覆岩土体移动及变形的计算公式,对其求解方法进行了一定的探讨,获得了该问题的半解析解,并编写了相关计算机程序。提出了随机介质变形破坏判据,并应用于隧道开挖对周围岩土环境的安全评价中。通过工程实例,理论预测结果和现场实测资料比较吻合,证明该地表移动及变形预测方法的可靠性及周围岩土环境的安全评价方法的可行性。     

西秦岭吴家山群地层时代及物源特征:来自碎屑锆石U-Pb年龄证据

对西秦岭吴家山群4件样品碎屑锆石进行LA-ICP-MS U-Pb定年研究,限定地层沉积时代并示踪沉积物源。锆石U-Pb年龄介于(399±3)～(2 858±43)Ma,主要集中分布在0.40～0.50、0.70～1.05 Ga两个年龄段,少量分布在1.10～1.40、1.45～1.85、2.35～2.65 Ga等年龄区间。其中两粒锆石的最小年龄为399 Ma和401 Ma,限定了吴家山群地层沉积的最大年龄约为400 Ma,由此推断沉积地层形成于早—中泥盆世。吴家山群碎屑锆石U-Pb年龄谱与北秦岭地体、华北地块、南秦岭地体、华南(扬子)地块岩浆活动U-Pb年龄对比结果表明:0.40～0.50 Ga锆石碎屑源区应主要为北秦岭地体;0.70～1.05 Ga锆石主体应来自北秦岭地体,有少量南秦岭地体或扬子地块物质的加入;1.10～1.85 Ga锆石应来自北秦岭地体;而2.35～2.65 Ga锆石来自南秦岭地体或扬子地块,也可能来自华北地块。总体来看,吴家山群源区主要为北秦岭地体,少量来自南秦岭地体或扬子地块。结合吴家山群地层时代及陆源物质源区的示踪结果,秦岭早古生代洋盆在西秦岭地区闭合时间应不晚于泥盆纪。     

FLAC3D在库岸斜坡稳定性分析中的应用

水库库岸滑坡是水利水电工程中常出现的重大工程地质问题之一,库岸滑坡集普遍性、危害性和特殊性于一体,深入研究其诱发机理及变形破坏特征,对评价滑坡的稳定性以及制定经济有效处理措施具有重大意义.本文针对库岸边坡在库水位陡降时易发生失稳破坏的特点,分析了库水诱发滑坡的破坏机制,并运用数值模拟方法对某库岸边坡工程进行分析,验证了所得结论:边坡岩土体因饱水软化作用,其滑动面的力学参数数值降低;库水的浮托力在某种程度上又有利于边坡的稳定;而当库水位陡变时,坡体内产生的渗透力又容易导致边坡失稳.     

地下不同目标体的探地雷达图像特征研究

探地雷达的资料解释过程主要是通过分析探地雷达接收到的有效反射电磁波的特征来推断被测地下介质的空间分布状态。不同的地下目标体对高频电磁波具有不同反射特性,表现在探地雷达探测图像上具有不同的图像特征。本文经过对层状介质、地下管道、CFG桩、碎石夯扩桩、水泥土桩和洞穴等典型地下目标体的雷达图像特征进行较系统的研究,分析和总结了它们各自的规律和特点,以指导我们在工程勘察、地基基础检测和其它各类工程探测中能够快速准确地识别各类地下异常体的探地雷达图像,为最终进行正确的地质解释打下基础。     

探地雷达方法及在井下工程探测中的实际应用

大简要介绍探地雷达仪器组成，方法原理及应用特点的基础上，分析了其在井下岩土工程探测中应用的可行性，结合几个探测实例分析了探地雷达在井下工程探测中的应用情况。     

分形几何在工程地质中的应用

岩土体由于各种结构面切割而形成不同的岩土体结构类型,岩块和土块还具有复杂的组构。不同结构和组构类型的岩土体在工程力的作用下有不同的强度、变形和破坏机理,因此结构和组构的划分及识别是岩土体稳定性分析的关键。目前,国内外对岩土体结构的划分还停留在间接指标和定性的凭经验阶段,这是因为岩土体是一种复杂的分形几何体,传统的几何方法很难从本质上描述其综合的几何特征。而利用分维的概念,可以研究岩土体结构及组构要素的复杂几何特征,求得其分形几何特征的参数,为岩土体结构类型的划分提供定量指标。     

FLAC^3D在库岸斜坡稳定性分析中的应用

水库库岸滑坡是水利水电工程中常出现的重大工程地质问题之一，库岸滑坡集普遍性、危害性和特殊性于一体，深入研究其诱发机理及变形破坏特征，对评价滑坡的稳定性以及制定经济有效处理措施具有重大意义．本文针对库岸边坡在库水位陡降时易发生失稳破坏的特点，分析了库水诱发滑坡的破坏机制，并运用数值模拟方法对某库岸边坡工程进行分析，验证了所得结论；边坡岩土体因饱水软化作用，其滑动面的力学参数数值降低；库水的浮托力在某种程度上又有利于边坡的稳定；而当库水位陡变时，坡体内产生的渗透力又容易导致边坡失稳．     

对岩土体屈服强度准则的探讨(Ⅱ)--模型及其应用

从满足边界条件、光滑对称性和外凸性三个方面,对目前岩土工程常用的8种角隅模型进行了论述,系统地评估了每种角隅的适用范围,通过将岩土体屈服强度准则和角隅模型有机地相结合,进一步揭示了岩土体的强度特性。     

地源热泵地埋管随机热阻及可靠性分析

分析了地源热泵地埋管周围岩土热阻的随机性,研究了岩土随机热阻及负荷对地源热泵地埋管换热性能的影响。基于热阻随机分析,提出了地源热泵地埋管的可靠性设计方法,得出了可靠度计算公式。结合工程实例进行计算,并与确定性设计方法进行了对比分析。计算结果表明,岩土热阻的变异性对地源热泵地埋管的设计影响较大,可靠性理论对地源热泵地埋管的随机传热性能研究有重要意义。     

某工程土壤源热泵新风系统设计及应用

介绍了土壤源热泵空调系统的工作原理、优缺点.并通过工程实例,阐明了系统的设计方法.通过与常规空调方案的比较,对其能效和经济性进行了分析,得出土壤源热泵空调系统增加的初投资可在较短年限内回收,是一种高效节能环保的绿色空调系统.     

土壤冻结对地热换热器传热的影响

研究了土壤冻结对地源热泵系统中的地热换热器与其周围土壤的热交换过程的影响。探讨了土壤水分含量、斯蒂芬数、土壤初始温度（即地温）等对周围土壤温度分布、冻结锋面发展等的影响,并与不考虑土壤冻结情况作了对比分析。当考虑土壤中水分冻结时,由于冻结时放出大量的潜热,且冰的导热系数大,因此计算出地下埋管周围的土壤平均温度高,传热热阻小,设计的地热换热器规模可以变小,亦即可以减小钻孔的深度或钻孔的数量,从而可以减小地源热泵系统的初投资。另外也扩大了地下回路中防冻液的选择范围。当土壤含湿量大、土壤初始温度高时,对于系统的设计与运行是有利的。     

地源热泵地板辐射供暖系统

开发新能源和节能是寻找能源出路的两大途径,地源热泵系统以其显著的节能性和环保性具有广阔的发展前景.地源热泵低温地板辐射供暖系统是将地源热泵和地板供暖结合在一起的新兴采暖方式.介绍了地源热泵低温地板辐射供暖系统的工作原理和构成,并以青岛地区为例,设计了土壤换热器、地板换热盘管等设备,探讨了系统设计的方法.     

寒区土壤源热泵换热埋管的水热力耦合分析

为解决寒区土壤源热泵地下埋管冻胀安全性问题,根据传热学、渗流和冻土力学理论建立寒区土壤源热泵水热力耦合的数学力学模型及其控制方程。利用FEPG有限元自动生成软件,对大庆油田某土壤源热泵地下埋管所在土体内温度场分布、冻胀位移及应力作用进行仿真计算,并对不同深度、不同回填区土壤导热系数、不同管脚间距情况进行了对比分析。结果表明,土壤源热泵运行初期,土壤未冻结,埋管的位移量很小。土壤温度达到相变温度后,土体冻结体积增大,埋管发生挤压变形。当土壤温度超过冻结相变区（-0.75℃,-0.30℃）时,埋管不会发生连续不断的变形。     

Simulation of embedded heat exchangers of solar aided ground source heat pump system

Aimed at unbalance of soil temperature field of ground source heat pump system, solar aided energy storage system was established. In solar assisted ground-source heat pump (SAGSHP) system with soil storage, solar energy collected in three seasons was stored in the soil by vertical U type soil exchangers. The heat abstracted by the ground-source heat pump and collected by the solar collector was employed to heating. Some of the soil heat exchangers were used to store solar energy in the soil so as to be used in next winter after this heating period; and the others were used to extract cooling energy directly in the soil by circulation pump for air conditioning in summer. After that solar energy began to be stored in the soil and ended before heating period. Three dimensional dynamic numerical simulations were built for soil and soil heat exchanger through finite element method. Simulation was done in different strata month by month. Variation and restoration of soil temperature were studied. Economy and reliability of long term SAGSHP system were revealed. It can be seen that soil temperature is about 3 ℃ higher than the original one after one year’s running. It is beneficial for the system to operate for long period.     

广东花岗岩类岩石风化土的工程地质特征

花岗岩类岩石分布广泛，种类繁多，由于花岗岩所在地区的地形地貌复杂，地貌类型变化大，故花岗岩地区有其特有的工程地质特性，其风化土的工程地质条件也较复杂，对花岗岩风化土的风化规律及工程地质特性的研究表明，从平面分布上大致可把广东花岗岩类风化土厚度特征与地貌形态分为3个类区，并根据风化程度和土质的不同，在垂向上自上而下分为3个带，同时通过对资料统计总结了花岗岩类风化土的物理力学性质，最后对花岗岩类风化土的工程地质条件进行分析评价。     

土石分层介质注浆扩散的试验研究

为了探索土石分层介质中的注浆扩散规律,设计一套分层介质注浆试验装置,开展土石分层介质注浆试验研究.通过分析浆脉分布特征、注浆压力变化特征和界面加固体渗透特征,分析浆液在土石分层介质中的扩散模式及其加固效果.讨论现有注浆理论对求解分层介质注浆扩散问题的适用性,提出针对土石分层介质灾害治理工程的注浆控制方法.研究结果表明：分层界面两侧介质不同的被注时序响应浆液不同的穿层路径,分层介质的层间突变性导致浆液发生渗透-界面式、劈裂-渗透式和渗透-界面-劈裂式这3种不同的扩散模式,分别对应界面浆脉黏结、贯穿浆脉连接和并行浆脉架构3种加固特征;提出注浆材料动态调节、同孔多序梯度注浆和分层界面控域注浆3种土石分层介质注浆控制方法.     

TBM挤压大变形隧洞管片错台及加固机理研究

软岩是重大交通、水电、矿山等工程建设中经常遇到的复杂介质,高地应力作用下软岩地下工程很容易产生围岩大变形,不仅对施工安全造成影响,而且还会造成建设工期和成本的迅速增加。软岩大变形已成为我国交通、水利、深部资源开发等工程领域亟待解决的重大课题。本研究以引大济湟隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)挤压大变形导致的管片错台为例,通过对现场监测成果的反演分析,系统研究挤压大变形不同错台的修复与控制方法,本研究成果对其他膨胀泥岩卡机事故脱困以及管片错台的工程具有指导意义。     

井点布置对采能区地下水温度场的影响

针对目前地源热泵会对采能区地下水热量运移造成一定影响的问题,通过数值模拟的方式,对地源热泵工程含水介质水-热耦合运移进行模拟,并对井群进行优化处理.通过比较不同井距、加设帷幕、水流影响等情况下地源热泵运行的水-热运移结果,讨论热贯穿问题.综合考虑避免热贯穿的多方面因素对井点布设进行优化,得出最合理的井距、抽注水轴线与地下水流的角度、是否设置帷幕以及抽注层面选择等方案.对合理指导地源热泵的井点以及井群布设具有很好的意义.