九寨沟县上四寨保护站崩塌堆积体稳定性评价

"8·8"九寨沟地震诱发了大量崩塌、滑坡等地质灾害,崩塌产生的堆积体稳定性是震后恢复急需处理的问题之一。文章以九寨沟县上四寨保护站崩塌堆积体为例,通过调查崩塌堆积体上部斜坡坡体结构和岩体结构,研究了堆积体的形成机理,采用传递系数法及GEO-SLOPE计算了堆积体在天然、暴雨及不同地震峰值加速度情况下的稳定系数。结果表明,采用传递系数法在三种工况下计算的稳定性系数分别为1.162、1.081、0.656～1.075,GEO-SLOPE的计算结果分别为1.131～1.262、1.003～1.129、0.636～1.138,两种不同计算方法均表明堆积体在天然工况下处于基本稳定状态,但安全储备较低。在暴雨工况下处于欠稳定状态,有可能发生失稳破坏。在地震工况下,尤其是地震烈度Ⅶ度及以上,加速度峰值大于0.1g时,堆积体处于不稳定状态,且随着峰值加速度的增加稳定系数呈现快速下降趋势,发生失稳破坏的可能性较大。     

三峡蓄水不会出现大地质灾害

“由于所有已发现或可能出现的地质灾害都已得到治理或监测 ,所以三峡库区在 135米高程蓄水后不会出现影响大坝安全、影响长江航道畅通、或者造成群众重大生命财产损失的地质灾害”。中国工程院院士、三峡库区地质灾害防治工作专家组组长刘广润在接受记者采访时如是说。刘广润介绍 ,由于地质条件复杂 ,且处于暴雨频繁的亚热带气候区 ,三峡库区崩塌、滑坡及泥石流时有发生 ,古滑坡分布广泛。这些古滑坡在天然条件下多处于稳定状态 ,但在大坝施工及移民工程的扰动下很多将会复活 ,一些新滑坡也会出现。从1982年至今 ,库区已发生较大规模的地质…     

泾阳县庙店村泾河边3#滑坡稳定性评价和治理方案浅析

庙店村3~#滑坡,位于泾河南岸黄土塬边。在泾阳县地质灾害详细调查基础上,对该滑坡的地质条件和滑坡体的基本特征进行了详细的分析。同时,运用极限平衡理论对整个滑坡体,分两种工况进行了稳定性计算。结果表明,该滑坡在天然状态下整体处于欠稳定状态,在降雨饱和状态下处于不稳定状态。为了防止地质灾害发生,结合该滑坡自身特点,建议实施削坡减重工程和排水工程。     

冲击荷载作用下红砂岩块体滑移特征试验研究

岩爆是深埋工程开挖过程中常遇到的动力灾害。为了进一步理解滑移型岩爆的触发机理,本文利用块系岩体动态特性试验系统,进行冲击扰动诱发岩块滑移的物理模拟试验,获得了冲击扰动诱发岩块不可逆位移、滑移失稳的规律、影响因素及临界能量阈值。试验结果表明:冲击扰动诱发岩块间不可逆位移只需冲击能量达到一定阈值,而冲击扰动诱发岩块间滑移失稳(滑移型岩爆)则必须同时满足接触面(断裂面)处于高切向地应力水平的准稳定状态和岩体运动的冲击能量达到一定阈值。重复冲击荷载试验进一步说明:水平静力及冲击力幅值越大,诱发岩块滑移失稳所需要的扰动次数越少。     

微扰动诱发断裂滑移型岩爆的力学机制与条件

研究在微扰动作用下滑移型岩爆的诱发机制问题,采用弱小扰动诱发初应力条件下岩块间接触面滑移的理论模型和能量变分原理推导得到断裂滑移型岩爆发生的3个必要条件:(1)接触面或围岩的破裂面处于高切向地应力水平的准稳定状态;(2)接触面或断裂面的断裂刚度大于围岩的回弹刚度;(3)岩体运动的地冲击能量因子达到一定阈值,或接触面(断裂面)的相对位移在动力扰动作用下达到临界值。微扰动诱发岩爆释放的能量远远超过外部扰动能量,外部扰动仅起到了"扣板机"的作用,岩爆发生临界累积位移的量值和岩块的突出速度不取决于扰动的幅值,临界位移大小取决于施加剪切荷载的水平,而岩块的突出速度则主要取决于围岩压力做功与界面滑动摩擦力做功的关系,断裂滑移型岩爆震级的准确预测需要进行滑移后岩爆动能的计算。     

深井巷道掘进围岩演化特征模拟与扰动应力场分析

 深井巷道围岩扰动应力场与开挖扰动区的形成密切相关。然而,受现场地质条件和监测技术制约,尚难以准确获得围岩扰动应力的演化过程。为此,首先通过原位监测得到深井巷道围岩开挖扰动区的演化特征;然后,基于监测结果利用反分析的方式构建能较为准确地模拟围岩开挖扰动区演化特征的数值模型;最后,通过这一模型分析了深井巷道掘进过程中围岩扰动应力场的演化特征。研究结果表明：当工作面未掘进至监测断面时,由于工作面前方岩体空间约束,测点应力值基本没有变化;当工作面掘进过监测断面后,巷道帮部、顶底板的主应力大小和方向均发生了变化;通过对比扰动应力场与原位监测得到的开挖扰动区的演化特征,发现两者的部分演化特征较为相似。     

深部开采动力扰动下底板应力演化及裂隙扩展机制

深部开采地应力增高及动力灾害增多驱动岩体裂隙扩展导致底板突水事故频发,使得研究动力扰动下裂隙扩展机制具有指导意义。根据弹性理论推导分析了顶板动力扰动对底板应力的影响,模拟计算了动力扰动下底板应力及位移演化规律,基于卸荷岩体理论分阶段研究了动力扰动下端部效应区及卸荷作用下突水通道发育区的裂隙扩展机制,结合岩体渗流特征分析了高承压水压力下裂隙的渗透作用,并进行了工程验证。结果表明:随动力扰动强度增加,端部效应区应力非线性增长;动力扰动强度越大,卸荷起点越高,越易满足裂隙扩展的临界应力;动力扰动强度决定了底板裂隙的扩展及渗透作用机制,当突水通道发育区渗透率突变增加的岩层深度大于隔水层厚度时将诱发底板突水。     

岩堆体特征及其对隧道工程的影响

在西南地区常遇到岩堆体这种特殊地质条件,给隧道施工带来困难。分析了岩堆体形成机理和工程特征,探讨了岩堆体对隧道施工造成的影响及其对应的工程措施。为隧道施工中岩堆体诱发地质灾害的防治提供参考依据。     

降雨诱发滑坡在长输管道监测预警中的应用

随着社会经济的快速发展,能源需求越来越大,而石油作为我国能源结构中最重要的一环,其安全传输及运行也越来越受到重视。我国地域辽阔、地质条件复杂,长输管道常需穿越西部山区等地质环境脆弱的区域,这些区域地质条件差,是地质灾害事件的高发区域。而在地质灾害的发生过程中,降雨往往是其中最重要的一个诱发因素,为了深入了解降雨与滑坡地质灾害之间的关系,本文归纳总结了国内外对于降雨诱发滑坡等地质灾害的机理,为降雨导致的滑坡地质灾害监测预警提供理论依据,并对现有的长输管道地质灾害提出合适的预警方法,最后总结了降雨诱发滑坡等地质灾害研究中尚存在的问题,对今后的研究重点和突破点进行展望。     

深埋隧洞TBM施工过程围岩损伤演化声发射试验

锦屏二级水电站深埋引水隧洞处于西南高应力区,地质条件复杂,岩爆、突水、塌方等工程地质灾害突出,掌握TBM开挖围岩损伤演化规律,设计有效的支护方案防治TBM施工过程地质灾害的发生是非常重要的。为此,开展TBM施工过程中声发射监测试验,研究TBM开挖过程中围岩损伤的演化规律。试验结果表明:沿洞轴线方向,TBM开挖时掌子面前约10m的范围内围岩已受到不同程度的损伤,TBM开挖后围岩损伤破裂主要集中在掌子面后7m的范围内,其中以掌子面后3m时为最;沿洞径方向,围岩受损伤的范围约9m,根据损伤程度的不同,划分为松动区、损伤区和扰动区,依次为距洞壁3,3～9和9～22m的范围。从力学的角度揭示损伤演化的机制和松动区、损伤区和扰动区划分的依据,为支护措施设计与支护时机的选取提供科学依据。分析讨论传感器选取、传感器布置、现场噪音及地质条件等各种因素对围岩损伤结果的影响及进一步发展和研究的方向。     

TBM tunnelling under adverse geological conditions: An overview

The adverse geological conditions frequently encountered during TBM tunnelling present great challenges, and may trigger potential hazards if no precaution and treatment measures are taken. Comprehensive studies on adverse conditions are essential and critical to successful TBM tunnelling. In this overview paper, attempts are made to define the adverse geological conditions for TBM tunnelling. A simple classification and the influencing factors related to the adverse geological conditions are presented for better understanding of the topic. The main problems involved and the corresponding mitigation measures for TBM tunnelling under adverse geological conditions are discussed. Finally, further research needs for better coping with these problems are emphasized.     

低应力条件下海洋粉土的不排水强度特性及其在海底浅层滑坡分析中的应用

 针对浅层滑坡等海底地质灾害,设计并实施一系列的十字板试验和三轴试验,对低应力条件下典型海洋粉土的不排水强度特性进行研究探讨。试验结果显示：固结度对粉土的十字板强度有明显影响,十字板强度随着超孔隙水压力的升高而降低。剪切应变速率对粉土的固结不排水三轴强度影响很小,而超固结比和剪切围压则影响较大;三轴试验中各个试样都能够达到临界状态,临界状态强度随着超固结比和剪切围压的增大而增大。分析波浪作用下海床土剪切滑动的渐进特性,指出临界状态是滑坡发生时滑带土所能达到的最终状态。采用平均有效应力,对十字板强度和三轴临界状态强度进行归一化处理,两种强度显示较好的一致性,得到低应力条件下海洋粉土的临界强度线。最后,应用所得的临界强度线,对风暴潮作用下黄河水下三角洲粉土海床浅层滑坡及“复活”进行很好地分析和解释。     

Three-dimensional distinct element modeling of fault reactivation and induced seismicity due to hydraulic fracturing injection and backflow

This paper presents a three-dimensional fully hydro-mechanical coupled distinct element study on fault reactivation and induced seismicity due to hydraulic fracturing injection and subsequent backflow process,based on the geological data in Horn River Basin,Northeast British Columbia,Canada.The modeling results indicate that the maximum magnitude of seismic events appears at the fracturing stage.The increment of fluid volume in the fault determines the cumulative moment and maximum fault slippage,both of which are essentially proportional to the fluid volume.After backflow starts,the fluid near the joint intersection keeps flowing into the critically stressed fault,rather than backflows to the wellbore.Although fault slippage is affected by the changes of both pore pressure and ambient rock stress,their contributions are different at fracturing and backflow stages.At fracturing stage,pore pressure change shows a dominant effect on induced fault slippage.While at backflow stage,because the fault plane is under a critical stress state,any minor disturbance would trigger a fault slippage.The energy analysis indicates that aseismic deformation takes up a majority of the total deformation energy during hydraulic fracturing.A common regularity is found in both fracturing-and backflow-induced seismicity that the cumulative moment and maximum fault slippage are nearly proportional to the injected fluid volume.This study shows some novel insights into interpreting fracturing-and backflowinduced seismicity,and provides useful information for controlling and mitigating seismic hazards due to hydraulic fracturing.     

忠武输气管道沿线地质灾害监测方法研究

本文结合忠武输气管道沿线地质灾害监测的实践,根据忠武输气管道沿线地质灾害的自身特点,提出了一套适合长距离输气输油管道沿线地质灾害监测的综合监测方案。监测结果表明,忠武输气管道沿线地质灾害综合监测系统,有效地检验了地质灾害防治的效果,为评估突发地质灾害与异常气象灾害下管道安全提供了科学依据,揭示出危岩裂缝等地质灾害发生发育的规律。     

考虑动态应变率效应的混凝土单轴拉伸统计损伤模型

基于准脆性材料细观损伤机制,将损伤概括为"有效受力面积的减小"和"有效受力部位弹性模量的减小"两个方面,可分别利用断裂和屈服2种损伤模式表征;认为材料破坏过程实质上为2种损伤模式累积演化的连续过程。干燥混凝土所表现出的动态本构行为本质上是由于自身的惯性效应引起材料破坏形态以及细观2种损伤累积演化过程的改变。忽略水的黏滞性影响,通过假设不同应变率情况下干燥混凝土损伤演化服从某种相似性规律,建立相应增量形式的单轴拉伸动态损伤本构模型。通过算例和试验结果比较,表明该模型可预测变应变率加载情况下材料均匀损伤阶段的本构行为,等应变率加载可作为其中的一个特例。结合算例从有效应力、名义应力、吸能能力3个角度对材料的动态损伤机制进行探讨。区分开峰值应力状态和局部破坏的临界状态,并建议后者作为本构模型的最终破坏点。此举可充分考虑材料均匀受力阶段的延性,同时避免过多考虑局部破坏阶段本构模型尺寸效应的影响。     

川藏铁路沿线主要不良地质条件与工程地质问题

为全面认识川藏铁路沿线主要不良地质条件与工程地质问题,为铁路规划、选线和设计提供科学依据,保障铁路安全施工与运营,通过大量文献调研对现有研究成果进行总结,对铁路沿线不良地质条件与工程地质问题进行分析,最后为川藏铁路沿线潜在问题提出研究建议。研究结果表明:川藏铁路沿线不良地质极为发育,具有"五高"(高海拔、高地震烈度、高地应力、高水压、高地温)、"两活跃"(断裂带活跃、冻土边坡和隧道洞口段冻害破坏活跃)七大显著特征。活动断裂带第四纪以来活动明显且地震频繁,还可诱发地质灾害链,是铁路建设所面临的严峻挑战;浅表层崩塌、滑坡、泥石流灾害的空间分布受活动断裂带控制,灾害在地震后较长时间内仍具有高风险,而冻土边坡热融滑塌与冰湖溃决型泥石流也是铁路沿线典型的工程地质问题;热、冻灾害可使岩石和建筑材料力学性能发生劣化,影响隧道服务寿命。在高地应力、高地温、高渗压及动载荷多场耦合作用下,隧道内突水突泥、塌方冒顶、软岩大变形和岩爆灾害机制具有特殊性和复杂性,灾害防控方法亟需完善。     

基于界面物态演变规律的衬垫界面动力模型

衬垫界面的动力剪切特性对填埋场动力稳定性有着重要影响,然而,已有界面/接触面动力本构理论无法完整揭示其动力剪切过程中的物态演变机理。将土工膜/GCL界面的动力剪切过程分为土质材料变形和界面滑动摩擦两个物态阶段,提出了触发界面物态演变的界面临界状态和临界应力,结合界面动力剪切基本规律,分别采用弹塑性模型与摩擦系数模型描述两个物态阶段,建立了衬垫界面动力模型,并与多次循环条件下的土工膜/GCL界面动力剪切试验进行对比,验证了该动力模型的准确性。研究表明,该模型能有效地模拟衬垫界面动力剪切变形的力学特性与物态演变规律,为填埋场动力稳定性分析提供了理论支持。     

湖南韶山市坡面型泥石流的形成机理及演化过程

韶山市地质环境条件较复杂,崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害易发、频发。文章基于野外地质灾害详细调查和室内研究,以"7.1"云源村泥石流为典型案例,分析了韶山市坡面型泥石流的形成机理及演化过程。研究表明:韶山市坡面型泥石流的发育与地形地貌、地质构造、地层岩性和降雨条件等密切相关,其演化过程可划分为6个阶段。通过对坡面型泥石流的研究分析,一方面可以为该地区的地质灾害预警预报监测工作提供参考,另一方面也为该地区的防灾减灾工作提供理论支持。     

西南山区某高陡斜坡输电线路塔基地质灾害的预防与治理

2012年6月份开始,西昌地区遭遇连续的高强度降雨,8月底锦屏一级电站—西昌换流站500kV送电线路沿线多处塔位发生泥石流、崩塌和滑坡,危及塔位安全。分析表明地质灾害的发生固然与西南山区地质环境复杂脆弱、降雨集中且强度大有关、但也受塔基周边植被破坏和弃土堆放不当的间接影响。当输电线路的杆塔基础位于不稳定的地质灾害体上或者受到不稳定地质灾害体的直接威胁,对地质灾害体进行工程治理难度很大或治理费用很高时,应优先采取移位、改线、跨越等措施进行避让。当线路路径唯一,无法避免地质灾害体时,需采取治理措施。滑坡、崩塌和泥石流因其产生机制不同而需区别对待。总结了针对西南山区线路地质灾害频发的特点,在线路全过程勘测设计时需吸取的经验教训。     

竖井冻结壁形成过程的光滑粒子法模拟

土体在冻结管作用下的冻结过程会涉及到相变潜热释放问题,准确描述冻结管周边的温度分布特征及冻结锋面移动规律对确定冻结壁的厚度和安全合理设计有重要意义。光滑粒子算法作为一种拉格朗日型无网格粒子方法以其独特的优势,已成功地应用于多种类型工程科学问题的求解。基于光滑粒子法编写了相应的计算程序并尝试着求解相变导热问题,通过一个简单的具有解析解的算例验证了其实用性和可靠性,从而给出求解此类问题的一种新的求解思路,并拓展了光滑粒子法的应用范围。最后针对煤矿井筒建设中冻结壁成形过程进行数值分析,计算了单圈等间距设置冻结管时的温度场的分布演化特征,比较了热物理性质不同的两种土体介质在相同冻结条件下的冻结效果,重点分析了采用不同交错布孔方案对冻结壁成形过程的影响,从而为工程设计提供一定的依据。