反倾岩质边坡弯曲倾倒-剪切滑移破坏分析方法研究

目前反倾岩质边坡弯曲倾倒破坏分析方法仍以基于极限平衡理论的悬臂梁模型为主,但大多未考虑坡脚岩层的剪切破坏。为准确评价该类边坡的稳定性,建立考虑坡脚岩层剪切破坏的分析计算方法。首先,根据岩层变形破坏特征,将边坡分为后缘稳定区、中部弯曲倾倒区和前缘剪切区3个区域;其次,建立弯曲倾倒-剪切滑移破坏模式的稳定性分析方法;最后,通过工程实例验证,并进行参数分析。研究结果表明:提出的分析方法与工程实际符合性较好;边坡在倾角较陡、坡角较大时稳定性最差,坡角对边坡稳定性影响大于岩层倾角的影响;岩层厚度及层面内摩擦角增加有利于边坡稳定性,且会扩大坡脚剪切区范围。研究成果对反倾岩质边坡破坏的防治具有实践指导意义。     

掏挖与岩石锚杆复合型基础上拔承载机理和影响因素研究

针对掏挖与岩石锚杆复合型基础上拔承载机理不明确的问题,基于现场试验工况,利用Plaxis3D有限元软件建立复合型基础抗拔承载模型,研究其上拔承载机理。在此基础上,研究了土体弹性模量、岩体弹性模量、土体黏聚力对复合型基础各部分的承载影响,分析了掏挖基础和岩石群锚基础的承载力发挥情况、上拔变形、塑性区开展,并给出了复合型基础的改进方案。结果表明:上拔变形刚度较大的岩锚基础对复合型基础的承载极限状态起控制作用;掏挖基础和岩石锚杆基础的上拔变形协调性是影响复合型基础承载力发挥的关键;适当增加掏挖基础嵌入岩石的深度可有效提高复合型基础的抗拔承载力。     

岩石高边坡稳定性并行计算及其应用

在高地震烈度区的岩石高边坡抗震安全评价需要大规模数值计算,而现有商业软件无法有效解决这类复杂的工程问题,因此,本文开发了解决岩石高边坡接触稳定性问题的对等架构并行计算程序,并应用于泰山公司抽水蓄能电站上水库左岸边坡的静力和动力稳定性评价。在数值建模过程中,将岩石边坡滑块体、地质结构面、库水作用以及近场地基作为岩石高边坡动力接触系统。在稳定性安全评价中结合了有限元法、极限平衡法和接触算法,考虑影响高边坡稳定性的多种复杂因素,通过计算特定滑动面的安全系数或安全系数时程,基于现行水电工程水工建筑物抗震设计规范,完成了岩石高边坡稳定性评价,回避了求解复杂岩体材料非线性的问题。计算结果显示,所开发的程序具有较高的并行计算效率,对解决复杂岩石高边坡稳定问题具有显著的优势。     

基于超声波的围岩松动圈实时监测系统设计

实时地掌握围岩松动圈的范围对矿藏的安全生产具有重要的意义。利用超声波探测的灵活性和准确性,本文提出了一种基于超声波的围岩松动圈监测系统设计方法。此方案利用超声波在岩体中的传播速度与岩体的受力状态和裂隙程度的关系来实时地监测围岩松动圈的情况,具有方便、灵活、易于操作等特点。     

围岩一支护动态系统稳定性判据——变形速率比值判别法

本文以围岩稳定性判据现有研究成果为基础,总结若干新奥法软弱围岩隧道工程监控量测的经验教训,针对现行判据在现场往往难以掌握应用的问题,提出“围岩与支护动态系统稳定性判据(变形速率比值判别法)”,给出工程实例,并以开放的复杂巨系统方法论为指导,试图从原理和方法上加以阐明。     

Toward A Mechanistic Understanding of Re-Infiltration in Naturally Fractured Reservoirs with Surfactant-Aided Gravity Drainage Process

Surfactant-aided gravity drainage is an improved oil recovery technique for water-invaded zone in fractured carbonate reservoirs, which are mostly oil-wet or mixed-wet rocks. The re-infiltration mechanism in water-invaded zone has a considerable effect on oil vertical movement in gravity drainage processes. In this work, a mechanistic understanding of re-infiltration in surfactant-aided gravity drainage, in comparison to oil–water gravity drainage is presented using an experimentally and numerically validated model. A column model is constructed from three matrix blocks. These blocks are separated from each other by horizontal fractures. A storage tank is considered on top of the model to store depleted oil from matrix blocks. The stacked-blocks model for re-infiltration is validated and verified to simulate water and chemical flooding using a mesh independency study and experimental flooding data in a composite core experiment. Using this model, several analyses are performed to investigate effects of rock and fluid properties, rock saturation functions, wettability alteration, surfactant adsorption, and capillary continuity on re-infiltration.     

稀有金属伟晶岩过度冷却与侵位之关系——基于野外地质观察及年代学的思考

稀有金属伟晶岩的结晶过程是认识其成矿作用的重要方面。前人利用冷却模型所推测出的侵入变质围岩的伟晶岩冷却时间为几天至几千年,但对侵位于花岗岩中伟晶岩的结晶过程缺乏相关研究。基于此,对新疆大喀拉苏及镜儿泉地区稀有金属伟晶岩的野外地质观察及年代学研究显示,两处伟晶岩的侵位模式不同,侵位时花岗岩围岩的温度有别。大喀拉苏1号伟晶岩(年龄为(248.4±2.1)～(228.4±0.3)Ma)主要侵位于较冷花岗岩围岩(年龄为(261.4±2.1)Ma)的席理面,边缘可能出现过度冷却。最新铌钽铁矿U-Pb年代学显示,镜儿泉1号锂辉石伟晶岩形成时代为(250.8±1.0)Ma,熔体侵位于温度较高的花岗岩(年龄为(252.9±1.9)Ma)内部断层,其冷却结晶受花岗岩温度及区域地热梯度制约,冷却时间可能超过3 Ma。综上所述,过度冷却模型的适用性、铌钽铁矿U-Pb同位素体系的封闭温度都需要进一步研究,以解释同位素年龄与冷却模型所得结晶时间的显著差异。     

胍基阳离子捕收剂反浮选磷矿的性能与机理分析

为了研究磷矿反浮脱硅过程中,胍基阳离子磷矿捕收剂的作用机理,以N-椰油基-1,3-丙撑二胺、单氰胺、乙酸为原料制得一种阳离子表面活性剂,并用于傅里叶红外光谱仪表征,测试了该药剂与3种矿物作用前后的接触角、Zeta电位、红外光谱,进行了石英、白云石、胶磷矿的纯矿物浮选试验等。结果表明:该合成药剂属胍基阳离子表面活性剂,在广泛pH值范围内,对石英的捕收能力较强,对白云石次之,对胶磷矿较弱;在弱碱性下,对白云石捕收性能有所提高;相较白云石、胶磷矿,该药剂更易与石英产生吸附作用,使矿物表面呈现疏水性;接触角、Zeta电位、红外光谱测试结果说明与3种矿物的吸附主要是物理吸附。试验结果说明该胍基阳离子表面活性剂可以作为磷矿反浮脱硅捕收剂。     

基于RHT模型双孔同时爆破均质岩体损伤的数值模拟

为探究双孔爆破时炮孔间距和额外自由面对爆破过程中爆破损伤的影响,基于RHT（Riedel-Hiermaier-Thoma）损伤本构建立了多组三维数值模型,利用模型损伤云图研究不同爆破条件下的岩石爆破过程,通过自定义变量—有效损伤率的变化探究炮孔周围岩石损伤的时空演化过程。结果表明：随着炮孔间距的增加,岩石有效损伤率逐渐递减,相同截面处的有效损伤率在炮孔间距最小的方案中最大,相邻炮孔间的爆破能量叠加作用随炮孔间距的增大而减弱,合适的炮孔间距可以获得更加理想的爆破效果;岩石有效损伤率随着自由面到炮孔中心处距离的增大而逐渐减小,爆破能量倾向于向自由面方向传播,额外自由面对爆破能量分布的影响随自由面与炮孔间距的增大而减弱。数值模拟结果对研究双孔爆破能量的传递法则具有一定的借鉴意义。     

高地温条件下深埋隧洞围岩温度—应力分析及施工对策

以位于西昆仑山区的齐热哈塔尔水电站引水发电隧洞高地温洞段为例,初步分析了工程区隧洞高地温洞段大地热流背景及其形成机理,针对隧洞围岩的高地温分布特征,建立典型高地温洞段地质模型,利用有限元软件模拟隧洞施工贯通通水后的围岩岩体温度场,并由此来推断热应力对于围岩稳定性的影响。结果表明,围岩温度90℃以上、空气温度50℃以上的高地温洞段,内外温差大于10℃(里低外高),若采用无衬砌和一次支护方案对高地温洞段围岩进行支护,该洞段内大部分区域的最大主拉应力将超过C25混凝土的抗拉强度,易产生整体拉裂破坏;若采用钢筋混凝土衬砌结构方案,则可以通过增加衬砌结构的配筋量来降低其最大主应力值,此时隧洞围岩及衬砌结构均未出现整体拉裂破坏。研究成果能够为保证该高地温隧洞的安全运行提供可靠的设计依据。