Immersion test of loess in ground fissures in Shuanghuaishu,Shaanxi Province,China

The ground fissure of Shuanghuaishu in Shaanxi Province, China, is a tectonic ground fissure developed in the northern Loess Plateau of the Weihe Basin. Remarkably, it exhibits multiple activities under heavy rainfall conditions. To explore how heavy rainfall infiltration can induce ground fissures to reactivate, we conducted an in situ large-scale water immersion test on the ground fissure zone. Through measurement of soil moisture content and observation of subsidence and deformation of surface and soil layers at different depths before and after water immersion, we determined the variation law of soil moisture content and the humidification deformation of the ground fissure zone after rain infiltration. Results show that ground fissures destroy the structure of soil layers and form a certain width of influence zone, which allows surface water to seep through the fissure zone into the deep soil below the relative aquifuge. After water immersion, the deformation of the soil in the ground fissure zone is obviously larger than that in the non-fracture zone, the influence zone width of hanging wall of the ground fissure is larger than that of the footwall, and the influence range on the upper soil layer is larger than that on the lower soil layer.

     

跨地裂缝结构地震作用下的损伤分析与评估研究

为研究跨地裂缝结构地震作用下的损伤机理与评估方法,通过缩尺比例为1/15的五层跨地裂缝框架结构模拟振动台试验,获得了不同地震波作用下该结构的自振频率变化和裂缝发展规律;采用加权系数法对模型结构进行损伤评估分析,并验证了该评估方法的可行性和合理性。同时采用ABAQUS有限元软件建立了结构跨越地裂缝和处于无地裂缝场地两种分析模型,进行了在高烈度地震作用下跨地裂缝结构构件和整体损伤分布规律的研究,以确定跨地裂缝结构损伤位置和损伤程度的内在关系。研究结果表明:跨地裂缝结构构件损伤分布表现出明显的上、下盘规律,即距地裂缝相同位置处,地裂缝上盘的梁柱构件损伤指数均大于下盘构件;跨地裂缝结构底层损伤指数远大于其他楼层,底层是该类结构的薄弱层;在相同峰值加速度地震作用下,处于非地裂缝场地结构整体损伤指数小于跨地裂缝结构,地裂缝的存在加剧了上部结构的损伤破坏。     

地裂缝场地加速度响应振动台试验研究

地裂缝对工程结构的安全性影响巨大。在高烈度地区,若仍采用空间避让原则,势必浪费有限的土地资源,制约城市建设与经济发展。为了研究地裂缝场地的动力响应,使其得到更好的应用,以西安f4地裂缝为例,进行地裂缝场地地震动力响应振动台试验研究。试验结果分析表明:加速度放大系数与输入地震波类型和强度、土层性质和厚度及测点位置等因素有关;地裂缝场地加速度响应存在上、下盘效应,地表峰值加速度在裂缝处达到最大,并向两侧递减,下盘峰值加速度衰减速率比上盘快;裂缝两侧测点的加速度峰值存在时间差,上盘加速度变化频率较快。其研究成果将为地裂缝场地的工程应用提供参考。     

基于三维地震勘探研究地裂缝空间展布特征

 为了研究地裂缝空间展布特征和发育规律,在晋中盆地地表有地裂缝出露的区域开展三维地震勘探。地震数据采集采用端点激发束状观测系统进行,数据处理通过叠前时间偏移来提高地裂缝空间归位精度和成像效果,基于地震多属性分析特别是蚂蚁体追踪技术对地裂缝进行解释。研究区勘探面积4 km2,共解释出地裂缝20条,其中主地裂缝11条,次级地裂缝9条。地裂缝在平面上呈线条状,走向以NEE向为主,总体与晋中盆地主干断裂走向一致,构造方向性非常明显,所解释的地裂缝有的裸露于地表,有的延伸到基岩面;在剖面上地裂缝两侧地层上下错移,落差为0～40 m;在空间上主要表现为地垒构造和地堑构造两种形式。研究区地表出露的5条地裂缝,有4条在本次勘探中被验证,这表明三维地震勘探在探测地裂缝地质灾害方面是一种有效的方法。     

跨地裂缝框架结构地震响应振动台试验研究

为研究地裂缝环境下结构的动力响应规律,首次进行跨地裂缝结构和无地裂缝环境下结构振动台对比试验,分析地震作用下跨地裂缝结构的破坏形态、动力特性、加速度响应、位移响应和应变响应.研究结果表明:地震波传至上盘和下盘地表的峰值加速度、峰值时间、频率及相位等均存在差异,形成非一致性地震激励;此外,地裂缝场地对土层加速度有放大效应...     

分段柔性接头地铁隧道适应地裂缝大变形的模型试验研究

西安地裂缝是一种特殊的城市地质灾害,地铁隧道穿越地裂缝带时必须分段设特殊变形缝。以西安地铁隧道正交穿越地裂缝带为工程背景,采用几何比1:5的大比例尺模型试验,研究分段设缝柔性接头隧道穿越地裂缝带的适应性。试验结果表明:地裂缝活动环境下隧道设置特殊变形缝的柔性接头避免了衬砌结构应力集中,对结构起到保护作用,分段柔性接头隧道具有较强的适应地裂缝大变形的能力。设置与地裂缝倾角一致的斜变形缝对围岩压力与位移有一定影响,而对衬砌结构安全性影响较小。正交条件下斜变形缝能消耗20%以上的地裂缝位移量,在地裂缝影响区隧道可通过多段设变形缝串联的方式最大限度地消除地裂缝大变形对隧道的影响。接头处顶底部止水带基本完好,而两侧止水带因地裂缝垂直位移作用出现撕裂现象,防水设计应重点考虑接头两侧壁的防水。研究结果可为地裂缝活动环境下地铁隧道结构与防水设计提供重要参考。     

Application of environmental isotope to groundwater study of the Qinling Railway tunnel

A comparison of isotopic data of groundwater with those of surface water and rainfall indicates that groundwater in the Qinling Railway tunnel, which is the longest single-track tunnel under construction in China, originates from precipitation. However, measurements of deuterium and oxygen-18 in the fissure water in the adjacent drift have shown that these two isotopes are obviously depleted relative to the spring water in the area. This permits the groundwater being classified into two types: shallow weathering fissure water and deep structural fissure water, both with different features of circulation, and makes it possible to determine mixing ratios of the water inflows into the drift. The reason for the deep water depletion in the two heavy isotopes with respect to the shallow water is believed to be the difference of their recharge elevations, above 2200 m and below 1800 m for the deep and shallow water, respectively. Unlike the deep water, with slow motion and a circulation depth of over 1000 m, the shallow water is in an active circulation zone and moves usually in a depth of 40–50m. Calculation of isotope mass balance indicates that the relative contribution of the shallow water to the inflow at main locations or in sections of the drift ranges between 25.1% and 67.3%, indicating that the shallow water is also a significant component of the water inflow.     

江阴河塘地裂缝勘察研究

江阴河塘地裂缝最早为发生于1995年的局部小裂纹,持续活动时间已有12年,目前已趋缓。其平面展布特征为走向NE200、线状延伸长达500m的地裂缝带,由主裂缝及主裂缝NW侧的宽约20～60m的凹陷带构成,主裂缝处形成高约20—30cm的陡坎,在凹陷带内一般发育有规模较小的地面裂纹。浅地震勘探及钻探证实,在地裂缝发育处存在隐伏基岩山脊,其走向与地裂缝一致,地裂缝的空间分布与隐伏基岩山脊线基本一致,山脊最浅埋深约64m,山坡坡度约12°～15°,隐伏山体西侧松散盖层一般厚度为140～150m。隐伏基岩面隆起及其所控制的第四系松散层厚度及结构差异是地裂缝发育的空间乃至时间特征的基础,是控制因素;深层地下水的长期超量开采所导致的地层压缩或固结是地裂缝形成的主导因素,该地裂缝正是基岩隆起带地层差异压缩所形成的差异地面沉降的结果。据估算,其发育深度可达基岩隆起的最浅处,实际上已发展成为小断层。     

地裂缝场地地铁车站动力响应振动台试验研究

地震和地裂缝耦合作用严重威胁着地铁工程的安全.通过开展地裂缝场地(穿越地裂缝)地铁车站结构模型的振动台试验,分析了地震作用下地裂缝场地土的加速度反应、裂缝发展和车站的加速度、应变等动力反应规律.试验结果表明:模型土在临近地裂缝的一定范围内地震响应较大,且距地裂缝相同距离处,上盘的加速度响应整体上大于下盘;地裂缝场地地铁...     

跨地裂缝地铁隧道竖向地层压力计算方法探讨

 地裂缝是一种特殊的地质灾害,其活动方式主要表现为地层的垂直错动并引起地表破裂,对工程建(构)筑物危害十分严重。地裂缝活动引起其两侧地层的差异沉降会在跨越地裂缝带的地下结构上产生不同于一般地层的附加应力(压力),导致地下结构纵向拉裂甚至直接剪切或剪断破坏。如何求解地裂缝环境下地层有效荷载是跨越地裂缝带地下工程结构设计的关键。以西安地铁穿越地裂缝带为研究背景,通过对浅埋暗挖地铁隧道穿越地裂缝带大型物理模型试验作用机制及数据的分析,建立地裂缝活动环境下地铁隧道与周围土体荷载结构模型,用于计算跨地裂缝段地铁隧道结构上覆竖向地层压力的大小。探讨性地提出基于地层挟持作用的地裂缝荷载计算方法,并与基于马斯顿原理的地裂缝荷载计算法及规范法进行对比,最后与模型试验结果进行对比验证与讨论,认为基于地层挟持作用地裂缝荷载计算法是计算跨地裂缝地段地铁隧道结构上覆地层土压力的有效方法,该方法对于地面沉降地裂缝发育区地铁隧道及城市地下工程设计具有重要指导和参考价值。     

Shaking table tests on braced reinforced concrete frame structure across the earth fissure under earthquake

A series of shaking table tests on a scaled model were conducted to investigate the effect of steel braces on reinforced concrete frame structure across earth fissure under earthquake. In the test, a 1/15 scaled model structure taking into account soil–structure interaction was designed on the basis of similarity theorem. Seismic response data, including acceleration responses, displacement responses, shear force distributions, and strain amplitudes of column reinforcement were obtained and analyzed by comparing the results of unbraced and braced structure. Results show that with the peak ground acceleration of input motions increased, maximum of inter‐story drifts, shear forces, and strain amplitudes increased, whereas the acceleration amplification factors decreased. Steel braces could obviously reduce the seismic response of the structure, indicating that this retrofit method is an effective control measure for structures across the earth fissure under earthquake. These results are significant for studying the effect of earth fissure on seismic responses of structures.     

Shaking table tests of RC frame structure across the earth fissure under earthquake

To investigate the behavior of a reinforced concrete (RC) frame structure across earth fissure under strong earthquake, a series of shaking table tests on a scaled model were designed and conducted. Three earthquake motion records were selected as input excitations, and the Jiangyou motion has a dramatically greater dynamic effect on the structure mainly due to its inherent rich low‐frequency component. The structural acceleration amplification factor gradually decreased as the peak ground acceleration of input motions increased, implying the progressive degradation of the structure stiffness. The results indicated that the earth fissure site has amplification effect on acceleration of the soil, and the displacement response of frame across the earth fissure was different to that of a typical RC frame structure. The ground floor was the most vulnerable story of the RC frame across the earth fissure.     

遥感反演地下水位方法的比较研究

本文回顾了国内外利用遥感技术反演地下水位的研究成果,依据地下水与地表参数的作用原理,归纳为四种地下水位反演方法,即分别从土壤水分、地表温度、植被指数和地下水流系统的角度进行地下水位反演.详细论述了各种方法的原理和模型,并从模型反演精度、前提条件和适用范围对四种方法进行比较分析.最后进行了总结和展望,对今后的工作重点和研...     

可液化场地地震振动孔隙水压力增长研究的大型振动台试验及其数值模拟

基于数值模拟基本假设,运用有效应力原理以及振动孔隙水压力增长经验模式,采用应力循环孔压增量计算方法,直接针对非自由可液化场地基地震反应的大型振动台试验建立数值计算模型,并据此进行可液化场地基孔压动力增长数值模拟。数值模拟结果表明:分别在0.15g和0.50g El Centro波输入下,孔压在13 s之前无明显变化,至13 s瞬时增长,20 s左右达到最大值,并且自下而上峰期孔压比逐步增大;其中0.5g El Centro波输入下整个土层达到全部液化的孔压比,而0.15g El Centro波输入下仅上部土层具有局部液化的孔压比。同时由数值模拟结果可发现:由于桩-土动力相互作用,致使近桩区孔压较远桩区孔压高且在桩周附近形成一定孔压梯度,但对孔压增长趋势无太大影响;数值模拟获得的地基振动孔隙水压力增长规律与试验记录基本保持一致。总的来讲,这种孔压动力增长的数值模拟方法,在强震输入下基本能够刻画土层中孔压的动力增长过程,而弱震输入下的计算误差较明显。     

陕西延安地区奥陶系马家沟组油气储层特征及成岩作用研究

碳酸盐岩储层原始沉积以泥微晶灰岩为主,物性极差,其储集性能主要源于后期复杂成岩作用的影响。通过岩芯观察、铸体薄片、扫描电镜、阴极发光等测试分析,对延安地区鄂尔多斯盆地沉积基底奥陶系马家沟组碳酸盐岩的储层特征及成岩作用进行了详细的研究。研究表明,延安地区马家沟组马六段岩性以石灰岩、含云灰岩为主,马五段岩性以白云岩、含灰云岩为主。发育压溶缝、构造裂缝、白云石晶间孔、粒内溶孔、溶蚀孔洞、铸模孔隙等多种储集空间类型。储层主要经历海水成岩环境、大气淡水成岩环境和埋藏成岩环境,研究认为白云石化、去膏化和溶蚀作用在不同的阶段对形成孔隙有利,是建设性成岩作用;而胶结作用、压实压溶作用、膏化作用及去白云石化作用,在一定程度上使孔隙消失,为破坏性成岩作用;低重结晶及中等重结晶作用有利于孔隙的形成,但强重结晶作用往往使岩石致密成镶嵌状,对形成孔隙不利,为双重成岩作用。     

地铁隧道穿越地裂缝带的物理模型试验研究

 根据西安地裂缝的分布特征与活动方式,结合西安地铁2号线的走向,建立地质模型,通过物理模型试验来研究地裂缝对地铁隧道的影响。由试验结果可知：地裂缝环境下隧道结构的受力、变形模式相当于一悬臂式弹性地基梁,处于拉、压的受力状态,受拉变形区主要在固定盘距裂缝20～80 cm范围内的衬砌顶部,受压区则主要分布在下降盘距裂缝20 cm至固定盘距裂缝80 cm范围内的衬砌底部;地裂缝的活动增加了下降盘内隧道顶部的竖向围岩压力,同时减小了该范围内衬砌底部的竖向围岩压力;地裂缝环境下隧道衬砌的破坏模式以环向开裂为主,次生裂缝的发展则受张剪区的控制,主要形成阶梯形、“y”形的贯通裂缝。在试验分析的基础上,提出地铁隧道穿越地裂带时的设防范围及设防位置     

基坑工程与地下工程安全及环境影响控制

随着城市中基坑工程与地下工程的建设规模和建设难度的增大及环境条件的日益复杂化,对基坑工程与地下工程的安全以及其施工过程对环境的影 响控制提出了更高的要求。回顾了近年来国内外基坑工程与地下工程技术的发展;对软弱土、高水位、富水粉、砂土层中的基坑工程和地下工程施工造成的 环境影响及引发的灾害进行了分类;在此基础上对我国基坑与地下工程施工变形控制及工程安全控制策略进行了系统总结。     

乌东德水电站坝基及右岸地下厂房区渗控措施研究

渗流控制措施是乌东德水电站大坝坝基及地下厂房设计的重要内容。针对乌东德水电站工程区复杂的地质条件和渗控措施,建立坝基及右岸地下厂房区三维模型,采用三维有限元渗流场精细求解技术对渗流场进行计算。成果分析表明,防渗帷幕和排水孔幕组成的渗流控制体系对山体地下水位具有控制作用,厂房侧墙位于地下水面以上;灰岩和厚层白云岩顺层面方向渗透性更强时,渗控措施的防渗排水效果更明显,但排水量显著增大。     

LNPALs在非饱和土中迁移的离心试验模拟

LNAPLs在非饱和土中的迁移规律是环境岩土工程研究的重要课题。利用土工离心机对BTEX在非饱和土中的迁移进行模拟,得到了BTEX长期的运移规律。试验结果表明,LNAPLs迁移与其化学成分和地质水文条件密切相关。BTEX从泄漏点通过非饱和土层向下运移,在地下水位之上形成高浓度区,同时沿地下水面向侧向迁移。BTEX的泄漏和长期迁移会对土壤和地下水造成污染。试验结果为了解LNAPLs污染物迁移规律、污染范围和选取合适的清污技术提供了依据。     

惠州地下水封油库三维非恒定渗流场研究

水封地下油库渗流场的分布是油库区地下水管理和油库运行方案的基本依据之一。为了解惠州水封地下油库区地下水在施工期和运行期的变化情况,应用三维非恒定流数值方法对复杂水文条件下的洞库区渗流场进行模拟,分析了不同初始地下水位条件对洞库区围岩渗流场的影响,探讨了施工期水幕系统不注水条件对油库运行的影响。研究表明:储油主洞开挖期间,水幕系统不注水将导致洞库围岩出现大范围的非饱和区,从而影响洞库多品种油品的储存。运行期水幕注水时的水封效果良好,洞库区围岩在进行灌浆处理后的涌水量较小。