矿山地质环境保护研究综述

针对矿区地质环境保护问题,通过分析大量有关文献并结合实践研究,综述了国内外有关矿山开采制度、矿区环境评价与监测技术、矿区地灾防控与生态修复技术等方面的研究进展。对比分析发现:国外矿山地质环境保护着眼微观层面对土壤、水质等方面的修复,而我国矿山地质保护绝大多数尚停留在工程治理层面,法律保障、矿山恢复保证金、矿区绿色复垦技术是现有研究的薄弱环节。因此建议矿区地质灾害保护研究中应高度重视矿山地质环境保护政策、矿山灾变机理、矿山防灾与生态修复技术、矿山地质环境监测预警应急方法、系统与设备等方面,并解读了各研究方向主要思路。研究成果对推动我国矿山地质环境减灾理论研究与防治工程实践具有积极意义。     

危岩稳定可靠度计算方法研究

危岩稳定性分析是危岩灾害防治的科学依据。基于可靠性原理和危岩稳定性计算方法,分别建立了滑塌式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩的可靠指标和失稳概率计算方法。分析表明,危岩可靠指标随着危岩主控结构面贯通段长度和主控结构面倾角的增加而降低,当贯通段长度超过临界值后可靠指标急剧下降;而当主控结构面倾角大于85°时,可靠指标则趋于稳定。最后,以三峡库区万州太白岩南坡危岩为例,对该方法进行了验证,计算结果表明该方法与规范法和张倬元稳定性评价标准基本吻合。     

管线钢冲击性能的实验研究

采用系列温度仪器化冲击实验的方法,对在特殊环境下使用的管线钢冲击断裂各阶段的能量变化情况及冲击断口的SEM形貌进行了研究.结果表明,该试验钢的抗塑性变形能力、抗裂扩展能力均随温度降低而降低.通过对各个实验温度下的特征值进行比较分析,掌据了材料微观断裂过程的变化情况,为采取相应措施,提高该钢种的低温冲击性能提供了依据.     

基于断裂力学与最优化理论的危岩稳定可靠性时效计算方法

考虑时间效应,基于断裂力学理论,建立了考虑时效的危岩稳定性计算方法。考虑危岩主控结构面贯通长度和断裂韧度两个变量的概率分布,引入非线性最优化计算方法建立了危岩稳定可靠性的优化计算方法。以万州太白岩59#危岩为例,分析了危岩可靠指标和危岩失稳概率随不同结构面贯通长度标准差、断裂韧度标准差和结构面倾角的变化规律。     

危岩破坏激振效应试验研究

危岩破坏瞬间存在能量突然释放问题,对相邻危岩体产生明显的激振作用,可采用激振加速度、峰值速度及激振位移表征。以坠落式危岩为例,进行危岩破坏激振效应模型试验,获得了13万多个危岩破坏激振加速度测试数据。试验结果表明,实验条件下危岩破坏激振作用持续时间30 ms左右,激振加速度、峰值速度及激振位移均是竖直方向大于水平方向,存在约2倍关系,竖向激振加速度最大可及48.7979 m/s²,竖向激振峰值速度达27.2 mm/s,竖向激振位移可及0.0560 mm。基于试验现象,分析了危岩破坏机理进一步研究中应高度重视的两个重要科学问题,即危岩破坏过程中主控结构面端部遵循纯拉状态→弱剪强拉状态→强剪弱拉状态→纯剪状态的演变规律,科学描述各阶段的力学演绎过程,危岩稳定性分析中应考虑危岩破坏激振效应,科学表征危岩破坏瞬间相邻危岩体的瞬时稳定性态。研究成果为进一步分析危岩破坏机制及致灾效应具有一定参考借鉴作用。     

新疆翻浆路基土吸水抗剪强度衰减非线性分析

从土体的实际内部构造出发,通过理论研究及试验验证,得出了土体在非饱和范围内吸水抗剪强度衰减非线性过程的一些有益的结论,丰富了非饱和土土力学的科学内涵,目前可通过含水量和强度参数的足够精度的曲线拟合来推算土体在不同含水量下的抗剪强度参数,试验结果表明这些推算参数和实际比较吻合,能够满足工程需要。     

基于非饱和土强度理论的土质边坡浅层破坏稳定性分析

基于非饱和土强度理论,建立边坡内单元土体达到临界破坏状态的判别方程,提出土质边坡浅层失稳由上缘张拉区、中间主滑动区和下缘挤压区组成的"上、下缘顺坡曲面"组合破坏模式;论证了采用对数螺旋线描述上、下缘滑动体破裂面形态的合理性,并采用极限平衡理论建立了适用于非饱和土质边坡浅层破坏的稳定性分析方法。结果表明:"上、下缘顺坡曲面"组合破坏稳定分析方法能够较好地反映滑坡深度zw与中间主滑动区范围L2之间的变化关系;对于饱和土质边坡,内摩擦角和边坡坡度对边坡稳定性的影响非常小,土体黏聚力的影响则要大得多;对于非饱和土质边坡,土体黏聚力和内摩擦角的减小及边坡坡度的增大均会显著减弱边坡浅层土体的稳定性;土质边坡处于临界状态(安全稳定系数FS=1.0)时,随着土体饱和度的增加潜在滑坡体的破裂面逐渐向浅层迁移,说明降雨入渗导致饱和度上升的土质边坡更容易发生浅层失稳破坏;对于有限长度的土质边坡,无限长斜坡稳定分析方法得到的稳定安全系数偏于保守,考虑了滑坡体上、下缘力学作用的组合破坏稳定分析方法更为合理准确。     

库水位升降作用下土质边坡渗流场动态变化研究

为探索水库边坡尤其是土质边坡在库水位升降条件下渗流场的变化规律及边坡的稳定性,建立了较大比例尺的库岸土质边坡地质试验模型。用孔压计测得试验模型的孔隙水压力随水位升降的变化值,以非饱和渗流理论为基础,并结合试验所测数据,用Geostudio有限元数值分析软件SEEP/W 模块进行水位升降条件下的瞬态渗流场模拟。结果表明：坡体孔隙水压力随试验水位的升降而变化,坡体位置高程越高,孔隙水压力和基质吸力变化的滞后性越明显。孔隙水压力模拟值与计算值基本一致,表明模拟所选参数和水土特征曲线能反映模型试验情况。     

危岩支撑及支撑-锚固联合计算方法研究

危岩是三峡库区典型的地质灾害类型之一 ,根据失稳类型本文将危岩分为坠落式危岩、滑塌式危岩和倾倒式危岩三类。其中坠落式危岩和滑塌式危岩的破坏机理主要属于危岩体沿着主控裂隙面剪切破坏 ,而倾倒式危岩则主要属于危岩体围绕基部倾覆点拉裂转动破坏。实践表明 ,具有支撑条件时 ,支撑是极其有效的技术类型 ,尤其对坠落式危岩和倾倒式危岩更为适用。作用在危岩体上的荷载主要有自重、裂隙水压力和地震力 ,可构成三种荷载组合。基于支撑体的容许承载力及危岩体的极限平衡理论 ,本文建立了坠落式危岩的支撑计算方法 ,建立了倾倒式危岩的支撑 -锚固联合计算方法 ,量化了支撑体尺寸 ,获得了倾倒式危岩所需的锚杆 (索 )数量。文中所提出的危岩支撑计算方法两年来已经在三峡库区的数百个危岩体治理中得到成功应用 ,并被录入《重庆市(三峡库区 )滑坡、塌岸、危岩防治工程设计技术规范》中 ,用于指导三峡库区重庆境内的危岩防治工程。     

黑河水源调配中的Conflict解析法

跨际河流水源在多主体间调配的Conflict问题的协调与消除始终是关系资源合理利用、保护生态平衡的重要课题,以META—game理论为基础的Conflict数理解析方法,研究分析黑河流域水源调配中利益冲突的主体以及水源调配所涉及Conflict问题,利用META-game理论的Conflict数理解析方法,建立典型模型,然后通过模型,借助Conflict数理分析手段,对问题进行安定分析,寻求问题的答案——均衡解。最终提出Conflict问题消除的、能被矛盾各方接受的推荐方案,供决策部门选择。