南水北调西线工程若干工程地质问题研究

 基于工程实践,探讨西线一期工程区域稳定性评价的原则和基本思路,根据有关资料,给出工程区的稳定性分区,认为西线工程位于基本稳定区,附近断裂大多数不具有活动性,坝址场区内没有发现活动断裂和地震震中分布,没有活动断裂穿越引水隧洞。隧洞围岩主要为II～III类围岩,局部为IV～V类围岩,岩爆强度不高,围岩大变形主要发生在板岩段和构造破碎带处,地质条件适合TBM施工。根据水文地质资料,给出各隧洞段的涌水量。可能引起强透水或涌水的地段主要在浅埋过沟段、向斜褶皱核部破碎岩体形成的富水段、断层破碎带及其影响带。     

南水北调西线工程区域构造稳定性遥感初步评价

根据断裂构造和环形构造的解译标志和野外考察的结果,在南水北调西线工程区内确定了近200条断裂构造和26个规模和成因不尽相同的环形构造。断裂构造分别沿NW,NE,近SN和近EW向分布,NW向断裂为区域性的断裂构造,控制工程区内地貌、水系等的发育。有22条断裂构造影像特征比较清晰,规模相对较大,而其中有8条NW向区域或主干断裂对工程区输水线路和相关坝址的稳定性影响更加突出一些。但综合分析的结果表明,全新世活动的断裂构造并没有穿越输水线路;而穿过了输水线路的区域性大断裂自晚更新世晚期以来就基本停止活动,区域地质构造分析也说明工程区处于一个相对安全岛内。环形构造多为岩浆热液作用的产物,它们的存在对于工程稳定性起到积极的作用,是改善和提高工程稳定性的一种因素。     

工程物探在铁佛塘-木龙湖水道岩溶渗漏勘察中的应用

铁佛塘—木龙湖水道主要是恢复部分古水道结合人工开挖造湖而形成新的城市水道。工程区为覆盖型岩溶区,通过利用工程物探结合钻探的方法,探明了工程区覆盖层厚度、古水道、断层、土洞、溶洞的发育及分布情况,并在此基础上评价其对建湖渗漏的影响程度。     

山东广电综合业务楼工程场地地震条件综合评价

从抗震角度讲,搞清工程场地及周围断裂位置及其活动性,对工程场地稳定性评价至关重要.本文在分析山东广电业务楼工程场地地震地质钻探、高精度断层气(Rn、Hg)测试和工程场地浅层人工地震探测结果的基础上,结合近场区断裂和地震活动性研究结果,对工程场地地震条件进行了综合评价.     

门源地震对跨冷龙岭断层的大梁隧道结构变形特征和地表裂缝分布规律研究

为探究走滑断层错动下隧道结构的变形特征及受力机制，明晰走滑断层的性质及受力模式，采用现场调查、地质力学配套分析及数值模拟等方法，分析地震影响下大梁隧道产生的地表裂缝分布规律。研究结果表明：(1)确定了断层走向NW60°，与区域上冷龙岭断裂位置一致，属全新世活断层。隧道中断层面产状为195°∠79°，破碎带宽约100 m，地表裂缝错移3 m；距大梁隧道出口南侧约700 m处水平错移2.8～3.0 m，逆冲错动位移0.91m，具有逆冲走滑运动特征。(2)地震破坏力学模式为NE-SW60°主应力单向挤压、纯剪共同作用；结合主裂缝带边界逆冲地表变形特征，地表裂缝具有逆冲断裂造山式花状形态；(3)通过地质力学配套分析，在断层受单向力和力偶作用下，地表产生裂缝分布规律与现场调查裂缝分布规律一致。(4)大梁隧道变形破坏模式，在门源地震之前主要受区域的主应力的作用，以SW60°挤压作用为主；在门源地震以后，主要以剪切挤压为主，隧道结构受主应力NESW60°挤压和NW60°冷龙岭断裂的走滑剪切作用。本次调查分析结果为穿越活动断层高铁隧道的工程设计提供参考。     

三维地应力测量及地质力学分析

 针对地应力场测量给出的区域最大主应力方向常常有争执，且不同的测量方法结果也不同。采用现场测试和地质力学对地应力场进行分析，以研究工程两侧坝肩岩体的稳定状况并为其设计与施工提供可靠的理论依据。现场测试采用套孔应力解除法，使用36–2型钻孔变形计采集数据，结合室内弹模试验，分析计算得出坝肩岩体地应力的大小、方位、倾角，并对计算结果进行分析，得出工程区地应力的分布特征。地质力学分析方法对场区共轭剪节理和断层面的产状、擦痕侧伏角及移位等地质信息进行分析，引入赤平投影分析计算原岩主应力方向。通过这两方面的对比研究，结果表明：(1) 实测原岩应力与地质力学分析结果基本吻合，可靠性较高；(2) 场区测点处应力作用方式以地形地貌与构造应力综合控制为主导，最大主应力大小为11.8～20.8 MPa，总体方位左岸为NW～NNW，右岸为N～NNE，方向在坝肩两侧基本上与峡谷壁面平行，向峡谷侧下方倾斜；(3) 场区三向应力状态应属潜在走向滑动型。     

孔家崖断裂的局部活动特征及其影响

本语文以工程勘察场址存在的活动性断层为研究对象,通过分析断层的产状、性质、形成机制及活动特征,确定所在工程场址断尖属孔家崖断层的一部分。断层过去的错动和将来的活动对工程建设场地稳定性构成了潜在的威胁。     

罗湖断裂带地应力场三维有限元模拟分析

罗湖断裂带位于深圳—五华断裂带的南西段,由13条NE向断层和6条NW向断层组成,断裂分布密集。该断裂带位于深圳市区,周围高楼林立,其中的F8断裂被证实为活断层并于1994年曾有过异常活动,因而对于该断裂带的构造活动性进行研究意义重大。在对罗湖断裂带地质特征研究的基础上,建立起三维地质模型,采用弹塑性有限元法对断裂带地应力场进行数值模拟。根据模拟结果,分析罗湖断裂带地应力的分布特征、断层存在对地应力场的影响,并在此基础上对断裂带的构造稳定性进行分析。研究表明,断裂带的存在对地应力大小、方向、连续性、应力集中程度有明显影响;局部位置存在塑性破坏区,构造稳定性稍差,存在进一步活动的趋势,尤以F8,F9断裂北西段为甚。由于塑性破坏的发生会导致应力某种程度的释放,从而使应力集中程度较低,断层的活动将以蠕滑方式为主,不足以形成中强地震。     

复杂工程地质条件下深埋长隧洞应力场特征研究

穿越复杂工程地质条件的深埋长隧洞,应力场特征是目前工程建设关注的重点问题之一。针对巴基斯坦西北部某长隧洞引水式电站工程,基于水压致裂法对工程区3个钻孔进行地应力测试工作,根据测试结果主要分析了地形和断层对应力场分布特征的影响。依据工程地质条件建立三维有限元模型,结合实测地应力对工程区应力场特征进行回归分析,进而揭示了整个工程区地层浅部至深部应力量值的变化规律,并着重对尾水隧洞逆断层区的最大水平主应力方向进行研究,从机理方面探讨了断层区浅埋与深埋地层水平主应力方向的转化规律。研究结果对穿越断层区深埋长隧洞的设计和施工具有重要的工程指导意义。     

新疆某高放废物预选处置库区地应力测量研究

为了获得预选处置库区现今地应力的赋存特征,在该区花岗岩体内的4个深钻孔中采用水压致裂方法进行地应力测量。基于钻孔岩芯编录结果,在0~700 m深度范围内,成功取得地应力量值和最大水平主应力方向数据。依据获取的地应力实测资料,结合拜尔利定律和断层摩擦库伦准则,对预选区的地应力状态及断层活动性进行分析。结果表明:(1)3个主应力随深度呈现出较好的线性关系;(2)测试深度范围内,水平应力普遍高于垂向应力,预选区构造应力占主导地位,且随深度的增加逐渐减弱,岩体北部的水平力作用强于中部及南部,南部最弱;(3)最大水平应力优势方位为NEE,与区域构造应力场方向基本吻合,自青藏高原内部及边缘到东天山地区,现今最大主应力的作用方向表现为由NE~NEE的变化规律;(4)预选区地应力量值未达到断层摩擦滑动临界值,断层活动性较弱;(5)研究成果为处置库的开挖设计和稳定性评价提供科学的指导,实测资料填补了该区域地应力数据的空白,为我国西部地区地应力场分布规律研究提供重要参考资料。     

南水北调西线工程区及邻域的活动构造

南水北调西线一期工程在构造上位于青藏高原东部的巴颜喀拉地块内部,块体的四周边界以巨型走滑断裂和逆断裂为特征,构造运动非常强烈,是块体运动引发应力集中和释放能量的主要场所。但块体内部构造活动性较弱,仅发现甘德—阿坝断裂系北支断裂在阿坝盆地段的部分断裂、色达—洛若断裂和康勒断裂等晚更新世以来有过活动,且规模和运动强度远小于地块边界断裂。晚第四纪以来地块边界断裂的位移速率大多在7 mm/a以上,最大达18 mm/a,最小为1～2 mm/a,而输水隧洞附近最主要的活断层顺河断裂的位移速率仅为0.18 mm/a,相对地块边界断裂小1～2个数量级,可以认为工程场地处于构造相对稳定的地区。给出了阿坝盆地北缘断裂、顺河断裂等活断裂在工程使用期内最大设防的倾滑位移量,分别为0.67和2.62 m。     

发震断层的永久位移概率评估方法

 基于Cornell地表地震动的概率方法,提出发震断层未来地震引起地表永久位移的概率分析方法,其中断层模型、地震发生模型、震级与破裂面的长度、宽度、地表位移之间关系的参数采用物探结果、震源运动学反演、历史地震资料、现场考察及测年确定。主要技术有2点：(1) 概率分析场点地震动是场点周围断层所有潜在地震的贡献,而场点的地表永久位移仅是该断层的贡献;(2) 场点所在断层发生的所有地震对场点的地震动均有贡献,而场点所在断层发生的少数地震才能对场点永久位移有贡献。应用提出的方法,结合海原断裂地震地质资料和地震活动性资料,给出2种特征地震模型下的不同概率水准的地震地表永久位移。发震断层不同概率水准下的地表永久位移评估为穿越断层的管线和桥梁工程提供基础数据,以便采取合理的抵抗永久地表位移措施,减小地震灾害带来的损失。     

利用地震层曲率进行煤层小断层预测

 煤层中的小断层是诱发煤矿安全事故的重要因素之一，准确地预测小断层是当前煤矿安全的迫切需求。现有的地震解释方法适用于解释落差3 m以上的断层，因此对煤层中落差小于3 m的断层解释需要探索新的技术方法。地震层曲率是根据三维地震解释层位计算得到的曲率，反映解释层位上任一点的弯曲程度。地震层曲率的计算建立在解释层位网格化的基础上，通过构造曲面拟合方程系数来实现。煤层中落差小于3 m的小断层在常规地震剖面上表现为同相轴的微小变化、扭曲、振幅突然变弱等特征，这些微小的变化在地震层曲率属性上表现为线性构造，因此利用线性构造异常可进行小断层预测，异常的长度和方向分别代表着断层的延展长度和断层的走向。实例表明，利用地震层曲率进行煤层小断层预测，可以提高小断层的解释效率。     

断层倾角对断层活化及底板突水的影响研究

 针对含断层缺陷底板的受力特征,建立相应的简化力学模型,分析得到断层面上的剪切应力和法向应力表达式,并研究断层倾角对断层面上剪切应力、法向应力及断层活化的影响规律。同时运用RFPA2D-Flow软件,模拟不同倾角的正断层在采动影响下底板的裂隙分布、渗流分布及采空区底板涌水量变化特征。模拟结果在一定程度上揭示含断层构造底板突水通道的形成机制及断层倾角对底板突水的影响规律。研究表明,断层倾角越大,断层越容易活化与突水。研究结果对采场底板含断层缺陷时防水煤柱的留设具有重要的参考价值。     

光照重力坝坝基断层影响及处理的三维数值模拟

200m级光照重力坝坝踵和坝趾分别存在较大规模的断层，为了分析和评价断层对重力坝应力位移和坝基稳定性的影响，以及建坝后由于围压变化导致的断层变形模量提高对坝体的影响，对重力坝典型坝段和坝基岩体的联合作用进行三维数值模拟。对两条断层分别进行浮值分析，用强度储备系数法计算受断层影响的坝基安全稳定性，并分别模拟对两条断层进行的不同方式加固处理措施进行模拟。研究结果表明，位于坝趾的F2断层对坝体应力位移状态影响较大，也是坝基稳定性的控制性因素之一，在进行固结灌浆处理提高强度后，不仅可以提高坝基稳定性，而且可使坝体应力状态得到改善。位于坝踵的F1断层开挖并回填混凝土处理不宜过深。同时，建坝后围压变化导致断层变形模量的提高对于坝体应力控制是有利的。     

范各庄矿F0断层滞后突水数值模拟

 开滦矿业集团公司范各庄矿F0断层贯穿该矿整个井田，根据现场条件获取断层带原样物质，并进行断层物质原样和复制样的蠕变力学试验，得到断层物质不同条件下的实验室数据；运用FLAC3D数值计算软件，对范各庄矿F0断层对开采的影响进行流–固耦合模拟和渗流蠕变计算，得到不同时间段采矿活动对断层的影响数据。计算表明，底板岩层垂直位移量在断层附近最大，断层的存在使底板承受较大构造应力，并存在大范围的剪应力区，断层部位的应力集中是造成底板破坏、发生底板突水的关键。模拟结果较好地刻画出承压水对上覆岩层及断层带的影响、开采活动对底板岩层的影响、断层破碎带受开采影响的大小和范围以及承压水影响的时间效应，为矿井安全生产提供可靠的基础数据。     

正断层活动对公路山岭隧道工程影响的数值分析

 根据渭河盆地正断层的结构特征及活动形式,采用有限元方法模拟正断层环境下公路山岭隧道衬砌的受力变形,针对断层错动量、断层倾角、隧道埋深以及隧道与断层的交角4个主要因素分别进行组合计算,并由此归纳出衬砌的破坏模式。结果表明4个因素对衬砌受力变形影响的敏感性依次减弱,在断层裂缝两侧各40 m的范围内是受力变形的集中位置,且当断层倾角小于50°时衬砌的受力类似于一端固定的悬臂梁。通过对衬砌的相对沉降量、纵向应力及剪应力的分析计算,将衬砌的主要破坏模式分为3类：在大纵向应力作用下,以拉张破坏为主、挤压破坏为辅的拉张–挤压型破坏,在大剪应力作用下发生的直接剪断型破坏,以及拉张–挤压与剪切结合的破坏形式。     

广西六安金矿地质特征与控矿因素

六安金矿位于广西大瑶山金成矿带中部,矿区出露地层主要为寒武系,主要赋矿层位为寒武系小内冲组和黄洞口组浅变质细碎屑沉积岩。矿化带受北东向和北西西向断裂控制,并产于次级断层及层间破碎带中。该矿区的矿石属于贫金属硫化物的破碎带蚀变岩型金矿石。矿石中金主要以裸露与半裸露自然金的状态存在。近矿围岩蚀变有硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化和褐铁矿化等,沿断层破碎带及其旁侧发育。六安金矿控矿因素可归纳为构造因素、地层因素、岩浆岩因素和区域变质作用因素。大瑶山地区金矿化类型丰富多样,可归为一个成矿系列。