基于颗粒流异性层面剪切特性及演化机理研究

为研究巴东组异性层面剪切特性的影响因素及其作用规律,并探讨其剪切破坏的细观演化机理,以巴东组典型粉砂质泥岩和泥灰岩间异性层面为研究对象,在室内试验成果的基础上确定壁岩细观参数,基于颗粒流软件开展直接剪切数值试验,结果表明:巴东组典型异性层面剪切曲线介于粉砂质泥岩和泥灰岩同性层面;异性层面剪切力学特性受到表面形态、法向应力和壁岩组合的影响;此外,异性层面的剪切破坏演化过程受表面形态影响,锯齿状异性层面的剪切破坏主要沿软弱壁岩从两侧向中部逐渐演化,平直状异性层面的剪切破坏主要沿接触面软弱壁岩一侧均匀同步演化。提出了异性层面与软岩同性层面抗剪强度之比与壁岩组合系数及法向应力之间的关系表达式,认为巴东组异性层面层间滑动是导致该组易滑地层岩体失稳破坏的重要原因。     

泥灰岩溶蚀模型力学效应分析

采用数值模拟分析的方法,探讨了泥灰岩在不同溶蚀阶段力学参数的变化规律,结果表明:随着溶蚀程度的加强,泥灰岩的岩体变形模量随溶蚀体积的不断增长呈负指数规律下降;泊松比随溶蚀体积的不断增长呈指数上升趋势;岩体的强度参数随溶蚀体积的不断增长近似呈负指数下降的规律.泥灰岩岩体在初始溶蚀作用阶段,岩体的力学性质变化很大,岩体各项力学参数均表现出明显弱化.     

泥灰岩的细观溶蚀过程分析

为了研究泥灰岩的细观溶蚀过程，采用室内试验分析和镜像观察的方法，分析了泥灰岩在溶蚀过程中的物质成分变化和细观结构的改变。结果表明：泥灰岩的细观溶蚀过程可以从两个方面进行分析：① 岩石中可溶成分发生化学分解作用，而大量的泥质物在岩石表面逐渐脱落，被水流带走，这是泥灰岩在溶蚀过程中表现为岩石成分损伤的过程；② 岩石中原始存在的微小裂隙在溶蚀过程中不断增长变宽，这是泥灰岩在溶蚀过程中表现为岩石结构损伤的过程。     

岩溶区软岩基底岩质边坡失稳数值模拟研究

软岩基底岩质边坡主要在重力作用、河流下切及溶蚀作用下形成危岩体,斜坡岩体内裂隙发育,贯通性良好,水的溶蚀作用将降低结构面上的抗剪强度,促进危岩的形成.危岩主要受上硬下软的岩性组合、溶蚀作用及风化作用等因素控制.斜坡受灰岩岩溶发育的影响较大,灰岩的力学强度有所降低,是崩塌的易发岩组.该类边坡易发生倾倒式破坏.危岩演化过程...     

滇中红层坝基溶蚀岩体及物理力学特性研究

金沙江观音岩水电站双折混合坝中混凝土重力坝部分坝基位于中生代侏罗系中统蛇店组J2s砾岩、砂岩为主的滇中红层地层上,而岩石胶结物溶蚀现象不利于坝基岩体稳定。为此,在我国红层分布特点基础上,分析了滇中红层沉积、分布特征,系统地研究了红层坝基碎屑岩因胶结物溶蚀而出现的喀斯特现象以及岩体出现小的溶洞、溶孔、溶蚀裂隙及岩体解体、砂化、结构变坏等特征,并进行了红层坝基溶蚀岩体物理力学性质试验研究。结果表明:溶蚀岩体分布特征及其岩体质量力学参数指标达到Ⅲa和Ⅲb类岩体质量要求,坝基适当处理可满足建基面要求。研究成果为坝基建基面确定、溶蚀岩体地质缺陷处理提供了依据。     

三峡库区巴东李家湾滑坡变形破坏机理研究

以三峡库区李家湾滑坡为例,对库水位变动影响下的滑坡变形机理进行了探讨。通过现场详细调查、原位声波测试和室内岩体单轴抗压和耐崩解试验分析,认为滑坡岩性组合特征、节理裂隙发育状况为其变形破坏提供了运动空间,库水位波动、水流流动为滑坡内部岩体运动提供了动力条件。由于软弱夹层的存在,在自身重力作用下,斜坡内部岩体发生剪切滑移,坡面发生拉裂。在库水位周期性波动影响下,前缘坡脚岩体受到江水侵蚀,泥灰岩软弱夹层向内发生凹陷,岩体发生弯折倾倒破坏;在江水的侧向淘蚀作用下,岩体发生滑移、错动、坍塌破坏。     

某水库大坝巨型溶蚀大厅加固处理方案及喷锚支护参数优化研究

某RCC重力坝坝基巨型溶蚀大厅规模大,坝基以下岩体厚度小,发育深度大,坝基开挖爆破导致洞顶以上岩体松动,存在坝基塌陷的安全隐患.在充分研究区域地形地质条件的基础上,采用三维非线性有限元法研究了不同施工方案下坝基巨型溶蚀大厅的应力场、位移场及破坏区分布,并在此基础上提出溶蚀大厅的加固处理方案及喷锚支护参数.     

红崖山崩塌的形成及其预测

红崖山崩塌,发生在山势高陡,三面临空、岩体具有上硬下软地质结构特征的岸坡上,其产生原因主要是上部坚硬岩石岸边卸荷裂隙发育,下部软弱地层中煤层过量采掘,向采空区产生不均匀沉陷,导致上覆巨厚岩体失稳,在重力作用下产生的具有崩、滑性质的错落或崩塌。崩塌虽然规模巨大,由于崩塌预报准确,地方政府重视,决策果断,措施得力,几百人幸免于难,上百万财产得到保护。     

南水北调中线白沙河左岸倒虹吸基坑爆破开挖技术应用

南水北调中线干线工程总干渠安阳段白沙河左岸排水倒虹吸水平管段建基面多位于第②层泥灰岩底部或第③层粘土岩顶部,岩石完整性较好。在坑槽开挖中采取分层边坡预裂爆破结合中间部分浅孔小台阶松动爆破的爆破方法,预裂爆破对坑槽的边坡起到了较好的保护效果,沿爆破边缘预裂痕迹明显,松动爆破起到了破碎岩体的作用,实现了控制爆破,并没有对邻近的边坡造成破坏,也没有出现大量的飞石。毫秒微差爆破的起爆方法有效控制了最大装药量,有利于施工安全,实现控制爆破,实际效果较好。     

龙塘水库坝址溶蚀节理化岩体的工程特性研究

龙塘水库坝址基岩为中厚-巨厚层状灰岩,节理发育,沿节理普遍发生溶蚀风化,属典型的溶蚀节理化岩体.节理和溶蚀风化是影响该坝址岩体质量的关键因素,在对节理的成因机制、节理和溶蚀风化对岩体质量影响分析的基础上,采用原位试验和Hoek-Brown经验准则两种方法分析了岩体力学性质,并根据岩块强度、岩体完整程度、结构面特征等指标...     

顺层边坡松动岩层工程特性及工程处治措施

通过对松动岩层的形成机制和工程特性深入分析,显示松动岩层和原岩层有本质区别,由于松动岩层孔隙张开、泥质充填等不利因素,其抗剪强度和原岩层相比差异显著;通过极限平衡方法对工程实例中的松动岩层滑坡进行反分析,结果表明松动岩层充分泥化后强度大幅下降,不能简单通过原岩强度折减得到。勘察阶段应将其作为特殊岩体对待,有条件的情况下应进行现场槽探,弄清松动岩层具体情况。边坡开挖后,松动岩层易于软化而导致大面积滑动,因此建议在边坡开挖前采用抗滑桩预先加固、开挖坡面后采用锚杆(锚索)框架加固坡面、并做辅以坡体截排水的综合工程处治措施。     

基于SHPB的复合岩样动态力学特性数值模拟

复合岩层的动态破坏问题在工程中越来越多,因此研究其动态破坏机理很有必要。采用PFC^2D软件建立分离式霍普金森压杆(SHPB)数值模型,模拟了复合岩层试样在不同倾角及不同应变率下的动态破坏过程。研究表明:随岩层倾角的增大,复合岩层试样动态抗压强度、动态弹性模量曲线整体呈先减小后增大的近“V”字型变化;动态抗压强度随着应变率的增加而增大,而动态弹性模量受应变率的影响较小;复合岩样裂纹以拉伸为主,随着应变率的增大,试样的动态破坏破碎程度越来越严重;试样的宏观破坏模式受细观裂纹的数量及贯通情况综合影响。研究结果有助于理解复合岩层动态破坏规律。     

构皮滩水电站锚桩间距的优化研究

乌江构皮滩水电站水垫塘部位布置了1200多根抗浮锚桩,对页岩、粘土岩、粉砂质粘土岩,及夹薄层泥灰岩和少量中细粒钙质砂岩等不均质软岩层软岩进行锚固,原设计锚桩的间距为2．2m,为了优化设计,缩短工期,在施工前进行了4根锚桩原位抗拔试验,根据锚桩在抗拔过程中周边一定范围内岩体变形沿径向的分布规律,及破坏时裂隙的扩展形态和范围,确定了锚桩的间距,在此基础上提出了锚桩间距的优化方案．并应用于工程施工。     

南水北调中线总干渠膨胀岩渗透性状试验研究

为了解南水北调中线总干渠膨胀岩渠坡在处理和未处理条件下的渗透性状,分别开展了现场双环、 GUELPH 仪以及室内渗透试验。原位试验结果表明：泥灰岩的稳态渗透系数及入渗深度均大于黏土岩;格栅加筋处理场地的稳态渗透系数和入渗深度分别约为土袋处理场地的 1/4 , 1/2 。格栅加筋处理可作为一种十分有效的膨胀岩边坡处理措施。室内重塑渗透试验结果表明：天然含水率下相同干密度的重塑泥灰岩的渗透系数大于黏土岩,其渗透系数随干密度的增大而减小的速率小于黏土岩,且测得重塑膨胀岩样渗透系数均小于场地的原位渗透系数。     

膨胀岩渠坡不同处理措施压实效果研究

将开挖的膨胀岩作为回填料是南水北调中线一期工程总干渠新乡潞王坟膨胀岩试验段渠坡处理措施中的大胆尝试。比选、研究了在不同碾压机具、铺土层厚、碾压遍数等条件下,土工格栅＋泥灰岩开挖料、换填黏性土料、土工袋＋泥灰岩开挖料等三种不同处理措施的压实效果。研究表明,开挖出来的泥灰岩膨胀岩用作回填材料时,压实度宜控制在90%左右,并根据不同处理措施现场碾压的压实效果,提出了相应处理措施的施工碾压参数及施工质量控制标准建议值。     

基于强度折减法的花石崖危岩体稳定因素数值分析

危岩体一般处于非稳定或极限平衡状态,影响危岩体稳定的因素很多,而地质勘探往往难以给出危岩体的准确参数。以金沙江花石崖危岩体为例,主要考虑了危岩体裂缝位置和深度、裂缝中水压力大小、危岩体强度参数以及危岩体下部软弱岩层参数等因素。使用FLAC~(3D)软件基于强度折减法计算分析各因素变化对危岩体安全系数的影响。对比计算分析结果表明,裂隙水压力和危岩体下部软弱岩层参数对危岩体稳定影响较大,在危岩体治理中应加固下部软弱岩层以及封闭上部裂缝,防止雨水汇集。     

软弱夹层与结构面的力学参数反演

为了克服利用传统的目标函数难以精确反演软弱夹层与结构面力学参数的困难。首先分析了其原因，指出是由于在传统目标函数中力学参数的灵敏度是岩层厚度的正比函数。随后引进了岩体宏观应变的概念，构造了一种新的目标函数。利用该目标函数可克服力学参数灵敏度的尺寸效应，增加软弱夹层与结构面力学参数在目标函数中的灵敏度，因而可以准确地反演出层状岩体中软弱夹层与结构面的参数。两个具体的算例也证明了本文方法的正确性。     

长江三峡巴东断裂地质特征及数值模拟分析

The new county-seat town of Badong in the reservoir area of the Three Gorges Project is located on a huge arcuate slope with a convex bank toward north. The slope is cut by a fault, Badong fault, trending in east-west in its back part. It is concerned if the huge arcuate slope is related to mass rock creep, and what is the role of the Badong fault in the formation of the huge arc slope? The Badong fault was put into main consideration in this paper. The data from field investigation were reviewed. Three main features of the Badong fault were summarized: a bedding fault between the Jialingjiang formation (T\-1j) and Badong formation (T\-2b), breccias with compound component, and multiple stages of activity. It was proposed that most of the breccias were formed by fracture-filling. To understand the state of stress and behavior of deformation of the fault during the incision of the Yangtze River as well as the initiation and development of the slope, numerical simulation was conducted. Results indicate that there is a tensional stress zone in the upper part of the fault, and that activity of the fault is dominated by bedding sliding. Opening was also noted in the upper part of the fault in the late periods. The results are consistent with the field observation of the fault. The displacement in the slope is small, which makes us conclude that there is no certain relation between the formation of the arcuate slope and the Badong fault.     

Geological Characteristics and Numerical Simulation of Badong Fault in TGP Reservoir Area

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＢａｄｏｎｇｔｏｗｎ ,ａｒｅｓｅｔｔｌｅｄｃｏｕｎｔｙ -ｓｅａｔｔｏｗｎｉｎｔｈｅｒｅｓ ｅｒｖｏｉｒａｒｅａｏｆｔｈｅＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＰｒｏｊｅｃｔ,ｉｓｌｏｃａｔｅｄｏｎａｈｕｇｅｓｌｏｐｅ ,10ｋｍｌｏｎｇａｎｄ 3ｋｍｗｉｄｅ ,ｏｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎｓｈｏｒｅｏｆｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒ.Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｅｃｏｎｃｅｒｎｅｄｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｓｌｏｐｅ .Ｔｈｅｒｅａｒｅｌａｒｇｅ -ｓｃａｌｅｌａｎｄ …     

膨胀岩渠坡处理措施施工工艺研究

南水北调中线一期工程总干渠新乡潞王坟膨胀岩试验段渠坡主要采用换填黏性土料、土工格栅、土工袋这 3 种不同处理措施。针对这 3 种处理措施,比选、研究了在不同碾压机具、铺土层厚、碾压遍数等条件下的压实效果。结合室内试验分析,提出了不同处理措施的施工碾压参数和施工压实质量控制指标。试验成果为合理制订设计方案,施工单位选取施工机具、碾压施工参数,以及施工质量控制等工作提供了有效的依据。