三峡库区巴东新城区库岸三叠系巴东组层间软弱带

摘 要  巴东新城区发育有黄土坡滑坡、赵树岭滑坡、太矶头滑坡、童家坪滑坡等多处大型古滑坡,研究库岸斜坡岩体结构特征对滑坡的治理有着至关重要的作用。本文基于巴东新城区白土坡和西壤坡两段库岸深300余米监测剖面的地质勘探资料,根据岩芯颜色、岩性和结构将巴东组第三段划分为24段;通过薄片鉴定、X射线衍射和岩芯精细测量分析库岸斜坡岩体处于滨海环境的海陆过渡相,岩性组合、岩层厚度、矿物组成及强度具有复杂的垂向分带特征;探讨了层间软弱带和大型滑坡的关系。研究表明：巴东新城区库岸斜坡巴东组第三段内发育有13层贯通的软弱带,表现为为富含泥质、结构破碎的泥质软弱夹层、构造碎裂岩、溶蚀改造带和软岩软弱带。在沉积成岩时经历了滨海相反复的海浸海退,软弱带多分布在沉积环境动荡的开阔台地（陆棚泻湖）和局限台地（潮间带）。巴东组第二、三段岩性及沉积环境属缓慢过渡,在构造作用下未发生明显的滑脱。沉积结构和后期构造共同作用形成了贯通软弱带,为大型滑坡发生提供了有利条件。三峡水库全面蓄水后,软弱带在地下水长期作用下必将加剧库岸斜坡的深部形变。     

含软弱夹层库岸滑坡滑带发育特征研究

本文分析了巴东新城区巴东组第3段岩体中软弱夹层的分布特征、滑坡滑带的发育特征,结果表明巴东组第3段岩体中发育的滑坡滑带可与原岩中的软弱夹层对应,软弱夹层受构造剪切和地下水泥化作用发育成以碎石夹泥或黏土夹碎石为主的滑带。分析认为黄土坡滑坡、赵树岭滑坡的深层变形与巴东组第3段次级褶皱发育、层间劈理密集导致岩体破碎有关,而两滑坡滑体结构差异主要原因是原岩中夹层发育密度差异所致。     

多煤层开采覆岩破断过程的模型试验与数值模拟

首先分析了研究区煤矿山西组煤层剖面和水文地质特征,针对多煤层联合开采的特点和覆岩的工程地质特征,采用工程地质力学模型实验、数值模拟计算相结合的综合研究方法,分析了多煤层开采的采动影响及岩层动态断裂机理,得出了有关岩层移动参数和多层煤同采时应力分布状态,计算得到了多煤层开采垮落带与导水裂隙带的发育高度分别为32m和81.5m,导水裂隙带高度影响范围已经达到风化带,未形成切冒,局部穿透粘土层。     

基于数字钻孔影像的深部结构面类型识别及发育特征研究

深部岩体中不同类型的结构面对地下水封洞库的稳定性和水封条件产生不同的影响效应,开展深部岩体中结构面类型识别与发育特征研究具有非常重要的意义。结合黄岛地下水封洞库工程,基于数字钻孔影像技术,从曲线的形状、宽度、颜色、交错关系以及曲线周围岩石岩性等方面分析了洞库区深部发育的4类结构面的钻孔影像特征,并以ZK8中120m~-60m 段为例进行了深部结构面类型识别和发育特征研究。结果表明:(1)洞库区各类结构面具有不同的钻孔影像特征,可以借此开展深部结构面发育特征的分类研究; (2)洞库区构造节理和变质分异面发育数量沿纵深方向呈现逐渐减小的特征,且变质分异面仅发育在30m高程以上区域,岩脉侵入节理主要发育于局部较小范围,对洞室群的影响视其发育位置而异。因此应注重对深部结构面发育特征的研究,为工程建设提供翔实可靠的依据。     

清江大龙潭水利枢纽防渗帷幕设计及效果监测分析

大龙潭水电站坝址位于碳酸盐岩地区,岩溶发育受岩性和构造控制：在奥陶系南津关组第一段(O1n1)页岩夹灰岩、第二段第一层(O1n2-1)泥质条带灰岩及寒武系第四段第二层硅质条带灰岩(∈4-23m)中岩溶不发育,其他地层的灰岩中岩溶发育; 岩溶发育方向主要沿岩层层面和顺河向的断层发育,形成岩溶通道。因此水库渗漏主要沿岩溶发育的断层产生,防渗帷幕设计以奥陶系底部188m页岩为防渗依托,并重点加大断层部位的工程量。后期地下水长期观测分析表明,帷幕防渗效果良好,不存在大的库水渗漏,仅在局部断层构造发育部位渗漏量略大。大龙潭水电站防渗帷幕工程成功的范例为碳酸盐岩地区其他工程的防渗优化设计提供了很好的借鉴意义。     

红层泥岩水岩作用特征研究

红层是红色陆相沉积为主的碎屑沉积岩层,岩性以砂岩、泥岩、粉砂岩和页岩为主。该类岩层多为软岩与硬岩相间,呈互层状产出,层间结合力弱。受区域构造影响,岩层扭曲褶皱强烈,多中高倾角,结构面发育,有泥化现象。红层中的泥岩具有透水性弱、亲水性强,遇水易软化、塑变,抗风化能力弱,易崩解等特性。特别是遇水后岩体及结构面抗剪强度大幅度降低,并且具有遇水膨胀、失水收缩的工程特性。水岩作用对边坡的影响主要有,结构面遇水泥化导致楔形体失稳,泥岩塑性变形引起边坡蠕变,同时红层还具有很强的崩解性,边坡开挖后发生崩解等现象。     

三峡库区巴东组（T2b）紫红色泥岩工程地质特征研究

在三峡工程库区广泛分布一种三叠系中统巴东组的紫红色泥岩 ,在库区常被称为“易滑地层”。这种岩土体还具有一定膨胀性 ,致使一些边坡防护工程发生变形破坏。三峡工程库区移民区巴东、巫山、奉节等新城址出现的许多工程地质问题往往与此有关。本文在对巴东、巫山、奉节等地紫红色泥岩的基本地质特征研究基础上 ,对该地层的膨胀性、风化规律、水-岩相互作用等进行系统试验研究 ,为三峡工程库区滑坡防治和移民迁建工程提供科学依据。研究表明 :该地层粘土矿物含量一般为 1 7.9%左右 ,其中 ,有效蒙脱石含量一般在 1 .2 7～ 6 .0 1 %之间 ,混层矿物占粘土矿物的一半以上 ,具中 -强胶结 ,有弱膨胀性。岩石的风化以机械风化为主 ,沿剖面化学成分变化不大。沿剖面物理力学性质的变化除受风化作用制约外 ,受岩石颗粒组成的影响更为明显 ,因此可能出现深度异常现象。水对该地层岩石力学性质影响比较显著 ,应当特别关注水库蓄水初期库水位显著变化对边坡和地基土稳定性的影响     

交叉隧道施工中新建隧道周围复合地层与间距对既有隧道的沉降影响研究

沿海地区特别是广州地区地铁建设多在复合地层中进行盾构施工,开挖引起的地层沉降很难控制,如何防止大面积的地层沉降,保证既有建(构)物安全成为施工难题。基于此,本文提出了复合地层盾构施工的地质概化模型,运用三维有限元方法对交叉隧道盾构施工进行了建模分析,研究了不同的复合地层类型及不同的覆土厚度与间距下,新建隧道盾构正交下穿施工对既有隧道沉降的影响。结果表明,新建隧道在近似均一土层中下穿施工引起的既有隧道沉降最大,上软下硬地层次之,长距离硬岩段最小,沉降随土层弹性模量的增加而减小; 同时,既有隧道沉降随覆土厚度的增加而增大; 随隧道间距的增大而减小,当间距小于2倍衬砌外径时,既有隧道沉降较大,存在损坏的危险。最后,提出了相应的沉降控制对策。     

汶川地震极重灾区地质背景及次生斜坡灾害空间发育规律

5·12汶川大地震造成大量的次生斜坡灾害,本次研究区域为汶川大地震的11个重灾区,包括汶川、北川、青川、安县、平武、茂县、江油、彭州、什邡、绵竹、理县等市县。通过对重灾区航片、卫片、雷达图像的解译研究发现,重灾区次生斜坡灾害的主要灾种表现为崩塌、滑坡以及崩塌、滑坡高速运动解体形成的碎屑流（个别地方由于水的参与表现为泥石流）以及它们堵江形成的堰塞湖。研究发现地震次生斜坡灾害的发育具有明显的丛集性规律。从区域上看,次生斜坡灾害明显呈带状,沿龙门山断裂带展布,并主要受北川—映秀断裂控制。各灾种的发育在不同地段发育的规模、频率差别较大。以灾害分布面积来排序,汶川县灾害面积最大,为131.55km2,其次为北川县,为45.57km2,其余9个县（市）灾害面积相差不大,均介于6~17km2,其中理县灾害面积最小,为6.25km2。各灾种的发育在不同地段发育的规模、频率差别较大。青川县、平武县灾种主要为滑坡,汶川县、茂县、安县、理县灾种主要表现崩塌转化的碎屑流,北川的主要灾种则为碎屑流,其次为滑坡,什邡、彭州、绵竹、江油等地主要灾种为崩塌。
灾种发育的这种地域性差别主要受控于地层岩性,除此而外,还与构造特征、地形地貌等因素紧密相关。研究表明：岩性对灾害种类的展布有决定性控制作用。统计发现,岩性越坚硬,崩塌、碎屑流发育率越高,滑坡则在软岩地区、较软岩地区和较坚硬区发育率最高,泥石流则在软岩地区最为发育。地形地貌对次生斜坡灾害的发育有重要影响,统计表明,崩塌、碎屑流以及泥石流在1200～2000m坡段范围内发育率最高,其次为800～1200m坡段;而滑坡则在800～1200m坡段范围发育率最高。对坡度而言,除11°~20°坡度范围外,崩塌和碎屑流的发育率总体具有随坡度增高而增大的特点;而滑坡和泥石流的发育率呈现典型的单峰特征,在1°~20°范围内发育率最大。坡向对地震次生斜坡灾害的发育影响不明显。
地震次生斜坡灾害的发育规律表明,地震斜坡灾害的发生主要受控于活动构造本身,并沿活动构造呈带状展布,同时受场地条件如岩性、地形地貌等因素的强烈控制。     

喜马拉雅山地区重大滑坡灾害及其与地层岩性的关系研究

位于青藏高原南部的喜马拉雅山地区,是高原隆升最快的地方,这里内外动力作用异常活跃,是我国重大滑坡灾害最严重的地区之一,重大滑坡灾害对国民经济和社会发展带来了极大危害。本文在对研究区的地质、地理背景进行了详细分析的基础上,利用遥感解译和实地调查相结合的手段,研究了该区重大滑坡灾害的分布及其与地层岩性的关系,将本区地层岩性大致划分为13个工程地质岩组:松散岩组、软弱岩组、软弱岩夹较软弱岩组、软弱岩夹较坚硬岩组、较软弱岩组、较软弱岩夹软弱岩组、较软弱岩夹较坚硬岩组、较软弱岩夹坚硬岩组、较坚硬岩与软弱岩互层岩组、较坚硬岩夹软弱岩岩组、较坚硬岩夹较软弱岩组、较坚硬岩组、坚硬岩组,发现重大滑坡更容易发生在软弱岩组、较硬岩夹较软弱岩组以及坚硬岩组中,而软弱岩夹较软弱岩组、较软弱岩夹较坚硬岩组中无重大滑坡灾害分布。重大滑坡灾害的上述分布特征,反映出地层岩性与重大滑坡灾害之间的复杂关系,一方面岩性软弱,比较容易发生滑坡灾害; 另一方面,岩性越坚硬,地形越高陡,也容易发生重大滑坡灾害。     

反倾岩质边坡变形特征的三维数值模拟研究——以龙滩水电站工程边坡为例进行三维变形特征分析

以龙滩水电站工程边坡三维变形为例,分析了层状反倾岩质边坡当边坡与岩层夹角变化时,边坡的变形特征。并通过数值模拟根据变形曲线对不同范围边坡与岩层走向夹角的变形特征进行了定性描述。     

金沙江某水电站上下坝址岩体卸荷差异研究

油水乳化渗流是三元复合驱和热力采油过程中常见的现象,地层介质的微观 孔隙结构特征对乳状液流动有着重要影响. 现有描述乳状液渗流的理论模型都属于确定性方 法,只能反映出介质孔隙结构的体积平均效果. 当介质内部微观非均质性相比其尺寸不能被 忽略时,采用确定性方法描述会与实验结果存在偏差. 基于连续时间随机游走理论建立 了描述乳状液渗流的随机理论模型. 该模型引入反映液滴微观运动特征的跃迁时间和跃迁位 移两个概率分布函数来反映多孔介质微观非均质特征. 研究结果表明该模型能很好地刻画 实验曲线中出现的与介质尺度相关的拖尾现象,可作为更一般的过滤模型.     

波尔兹曼数字岩芯致密砂岩渗透率研究

致密砂岩渗透率在油气勘探开发、地应力测量及水库地质灾害等领域具有重要意义,但鉴于目前实验技术局限性,温压耦合渗透率测量尚无法通过实验手段实现. 在已有研究工作基础上,首次建立了基于D3Q27数字岩芯模型,并计算了高温压耦合低渗砂岩渗透率问题. 首先,以鄂尔多斯盆地某油田延长组致密砂岩为例,利用X射线CT断层成像技术岩芯获取10μm, 5μm, 2μm分辨率致密砂岩内部结构数据,应用基于量子力学第一性原理的D3Q27格子波尔兹曼数字岩芯模型建立数值模型. 进而,利用自编3DLBM程序分别计算了不同分辨率渗透率随围压(0～200MPa)、孔隙压(0～65MPa)和温度(25℃～180℃)变化规律,通过与Inc AUTOLAB2 000C岩石测试分析系统实验结果对比,验证了程序的可靠性,得到低渗砂岩断层最佳分辨率;最后,在并行CPU-GPU平台上计算了高温高压耦合(0℃～400℃, 0～1.4 GPa)下致密砂岩渗透率值及其各向异性随温压变化规律,并讨论了致密砂岩中水在达到超临界状态后对致密岩石内部结构的影响.     

三峡库区奉节县三马山移民小区岩体的变形及其机制

三马山小区巴东组三段泥质灰岩由于岩溶溶蚀作用已全部发生了变形 ,根据变形程度的差别 ,可将变形区分为三个地带 ,即上部轻度溶蚀沉降地带 (Ⅰ ) ,中部溶蚀沉降地带 (Ⅱ )和下部沿江滑坡 (Ⅲ )。建筑设施主要分布在中部溶蚀沉降地带 ,应注意防水。下部沿江滑坡治理难度大 ,不适于移民迁建。     

On the formation of linear folds in regularly layered rock masses under biaxial loading

The piecewise-homogeneous model and the three-dimensional theory of stability for small and finite subcritical strains are used to study the formation of folds in layered rock masses of the Earth’s crust under biaxial loading. The general statement of the problem is given, and the governing characteristic equations are derived. Numerical results are presented for a layered rock mass composed of two alternating layers __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 41, No. 12, pp. 26–34, December 2005.     

浅埋小净距隧道爆破损伤探测及数值模拟分析

为了研究爆破荷载对浅埋小净距隧道围岩造成的损伤影响,以济南顺河快速路南延工程浅埋暗挖段为工程背景,通过LSDYNA软件将建立的各向异性动态损伤本构用于隧道爆破的损伤数值模拟,研究炮孔周围的损伤范围;并基于声波测试原理,对浅埋小净距隧道围岩的损伤进行了现场探测。结果表明:在数值模拟中,单个炮孔爆破形成的最大损伤影响半径为0.58 m,最大损伤影响深度为1.88 m,根据岩体的损伤破坏阈值,岩体的破坏水平范围可达0.14 m,破坏深度为1.70 m;根据现场探测,中夹岩受双线隧道交替爆破开挖其损伤程度较围岩其他部位要高,爆破开挖对隧道围岩造成的损伤范围在0.50 m左右,与模拟结果相接近,验证了各向异性动态损伤本构的准确性。研究成果对浅埋小净距隧道的爆破开挖和损伤控制具有一定指导作用。