基于微观试验的云母石英片岩三轴蠕变机制研究

 首先,采用偏光显微镜镜下目测和能谱分析对云母石英片岩的矿物成分进行鉴定,将云母石英片岩主要组成划分为空隙、裂隙等缺陷,坚硬部分和软弱部分,总共3部分;坚硬部分为受力骨架,其他两部分充填于受力骨架中;白云母为软弱部分,石英为坚硬部分。然后,通过电子显微镜、偏光显微镜对云母石英片岩三轴蠕变的3个阶段,既未受力阶段、即将出现加速蠕变阶段和破坏阶段的径向切片、轴向切片进行观测,以了解在云母石英片岩三轴蠕变过程中3部分所产生的微观结构变化;根据观测结果将云母石英片岩微结构变化分为4种,即张开裂隙的闭合、软弱部分的位置调整、坚硬部分的位置调整和微破裂;同时总结出云母石英片岩中白云母和石英的微破裂形式。随后,经过分析云母石英片岩三轴蠕变过程的微观结构变化原因,对三轴蠕变机制进行解释,发现在不同的外加应力水平下,以及同一应力水平经过不同的加载时间,云母石英片岩内会产生4种微结构变化中的几种,因此分别表现出衰减蠕变阶段、等速蠕变阶段和加速蠕变阶段。最后,基于微观试验总结提出云母石英片岩三轴蠕变机制的3个特点。     

三轴蠕变试验中云母石英片岩蠕变参数的研究

 通过三轴蠕变试验得到云母石英片岩蠕变参数--弹性模量与黏滞系数的变化规律,弹性模量在屈服点前后的变化规律不同,对应不同应力水平的黏滞系数–时间关系有3种类型。采用电子显微镜对云母石英片岩三轴蠕变的3个阶段--未受力阶段、即将出现加速蠕变阶段和破坏阶段的径向切片、轴向切片进行观测,获得云母石英片岩中主要矿物在三轴蠕变过程的微观结构变化。根据云母石英片岩三轴蠕变过程的微观结构变化对蠕变参数的变化规律进行合理解释。研究表明,云母石英片岩三轴蠕变过程中蠕变参数的变化规律与其微观结构变化之间有良好的对应性,蠕变参数在宏观上的变化是其内部微观结构变化的外在表现。最后,建立能真实反映蠕变参数变化规律的函数形式,并以此为基础得出蠕变模型,可作为描述岩石加速蠕变阶段的途径之一。     

黄土基岩接触面滑坡滑带土物理力学特性及微观结构

滑带土抗剪强度取值及微观结构特性对于边坡稳定及防治具有重要意义。以陕西延安地区二庄科滑坡为研究对象,通过剪切试验、扫描电镜及X射线衍射仪等,对典型黄土基岩接触面滑坡滑带土物理力学特性及微观结构进行研究;通过剪切试验得到不同含水率、不同干密度条件下滑带土的抗剪强度参数及其与含水率、干密度之间的相关性函数;通过研究其微观结构及矿物成分,分析了不同干密度、不同垂直压力条件下的土样微观结构。结果表明:随着含水率的减小和干密度的增加,土样的抗剪强度参数均有所提高;黏聚力与含水率呈负指数关系,内摩擦角与含水率呈负线性关系,黏聚力、内摩擦角分别与干密度呈正线性关系;随着垂直压力的增大,孔隙离散指数增大,颗粒离散指数、孔隙(颗粒)平均形态系数、孔隙(颗粒)定向概率熵及孔隙(颗粒)定向分维数均减小;随着干密度的增大,颗粒定向概率熵及颗粒定向分维数均增大。     

循环荷载作用下石膏质岩的疲劳特性试验研究

 利用MTS 815岩石力学测试系统、声发射系统、环境扫描电镜开展石膏质岩循环荷载作用下的疲劳试验,探讨循环荷载条件对其疲劳损伤特性的影响。结果表明：石膏质岩循环荷载作用下的疲劳损伤特征明显,塑性特性显著。其疲劳试验的应力–应变全过程曲线具有如下形状特征：加载曲线可分为“近线性”的弹性特征段和“呈压扁状”的塑性特征段,塑性特征段滞后效应明显,卸载曲线呈现近线性特征。循环荷载条件对石膏质岩疲劳损伤特性影响显著,疲劳试验过程的声发射信息演化规律及微观结构变化特征能够较好地揭示其疲劳损伤演化过程及宏观破裂特征：循环应力水平高、上限应力大、加载频率低,疲劳试验的应力–应变全过程曲线越饱满疏松、加卸载的滞回环面积越大,声发射信息越强烈而集中、声发射率指标越高,试样的疲劳损伤速率快,每次循环产生的塑性应变量大,微观结构越破碎,试样的疲劳寿命越短。     

改进GEP方法在边坡非圆临界滑动面搜索中的应用

基因表达式编程(Genetic Expression Programming,简称GEP)是模拟生物遗传进化过程的一种新型优化方法,其结合遗传算法(GA)和遗传编程(GP)各自的优点,使编码更为方便、简单。为了进一步改善GEP方法的局部搜索能力和克服“早熟”现象,将局部搜索能力很强的单纯形法和回溯机制引入GEP中,提出了混合GEP方法。以安全系数为目标函数,将混合GEP法和不平衡推力法结合,提出确定非圆弧临界滑动面的新方法。2个经典算例的计算结果表明:该新方法可以准确地搜索到边坡非圆临界滑动面及相应的安全系数,且混合GEP方法的局部搜索精度和全局搜索能力均优于标准GEP方法,同时收敛速度得到明显提高。     

汶川地震触发陕西省境内地质灾害灾险情特征

在实地调查、汶川地震震后次生地质灾害隐患排查成果的基础上,结合县市地质灾害调查数据,从灾情和险情两个方面,对汶川地震触发地质灾害灾险情的致灾灾险情、灾种、类型等特征进行了较系统的分析对比.进一步比较了陕西在汶川地震触发地质灾害受灾省份中的情况,并对地质灾害趋势做了初步预测.研究表明,灾险情集中分布在龙门山构造带向陕西境内的延伸部分,险情比灾情分布范围广.灾险情的灾种都以崩塌为主,其次为滑坡,地震对地质体的震动触发作用明显.机关学校是汶川地震触发陕西境内地质灾害的主要受灾对象.陕西受汶川地震触发地质灾害的灾险情轻于四川、甘肃,三省地质灾害震前均较为严重,地震触发地质灾害的影响具有长期性,未来陕西境内地质灾害发生的频率可能增大.     

渭河盆地地热水水溶烃类天然气成因与来源研究

渭河盆地地热水富含烃类天然气,甲烷含量一般在10％左右,最高可达82.44％。碳同位素分析结果表明,烃类天然气具有正碳同位素系列特征,其中位于户县-西安新生代沉积凹陷的地热水伴生天然气δ_¹³C₁值小于-55‰,具有生物成因气的特征,而其他地区地热水伴生烃类天然气δ_¹³C₁值在-38.7‰ ～ -27.2‰之间,为热解成因天然气。天然气源岩分析显示,渭河盆地古近系张家坡组深水湖相沉积岩系,是渭河盆地生物气的重要源岩。分布于渭河断裂之北、构成渭河盆地基底的古生界,与出露于鄂尔多斯盆地南缘铜川-韩城（即渭北隆起）一带的古生界相当,是渭河盆地热解天然气的主要气源岩。     

CSMR分级方法在边坡工程中的应用

对传统的CSMR分级方法中裂面特征和裂面间隙取值进行了改进,更好地体现了边坡岩体的岩性对边 坡稳定性的影响,用该方法对312国道商—丹段K132+700～K132+850段岩质工程高边坡进行了定性评价。 结果表明,该岩质工程高边坡不稳定,提出了以锚喷支护为主的主动支护方案。工程实例证实,定性评价结果可 靠。     

陕南秦巴山区地质灾害与影响因素的相关性分析

陕南秦巴山区受气象水文、地形地貌、地质构造、地层岩性及人类工程活动等因素的影响,地质灾害频繁发生。对陕南28个县(区)的县域地质灾害区划资料进行统计分析,深入探讨陕南秦巴山区地质灾害分布规律及其与各因素的相关性,得出结论:地质灾害沿主要河流、断裂、交通干道两侧一定范围内呈"带状"分布;地质灾害集中发育于年平均降雨量小于1 000mm的区域,灾害点密度随年平均降雨量的增大而减小,年平均降雨量小于800mm的区域灾害点密度最大;多数滑坡主要发生倾角范围在为20°~40°范围内;崩塌主要发生在多数崩塌倾角范围为40°~60°范围内;地质灾害集中发育于中低山区;地质灾害集中分布在泥盆系和元古宇地层岩性区;断裂的规模越大,对其两侧地质灾害发育的影响也越大,深大断裂凤镇-山阳断裂带灾害点密度最大;宝成铁路两侧1km范围内灾害点密度最大。分析结论为陕南移民搬迁提供可靠的地质灾害防治依据。     

陕西省柞水县不稳定斜坡变形破坏模式研究

通过对柞水县104处不稳定斜坡的调查分析,发现区内以堆积层不稳定斜坡为主;最有利于不稳定斜坡发育的原始坡度区间为30°～45°,最有利于不稳定斜坡发育的原始坡高区间为50～100 m,且由于人类工程活动减弱,在原始坡度大于45°、坡高大于100 m的高陡斜坡,不稳定斜坡发育反而减少;不稳定斜坡变形破坏模式主要表现为滑移-拉裂模式、滑移-压致拉裂模式和弯曲-拉裂模式三类,其中以滑移-拉裂模式发育最为广泛。