水平井降压法和热激法水合物开采对海底边坡稳定性的影响

天然气水合物广泛赋存在深海沉积物孔隙中,被认为是具有巨大开发潜力的未来绿色能源之一,引起全球的关注.深海水合物开采将造成含水合物储层的强度劣化,可能产生孔压积聚,诱发海床失稳.本文基于边坡稳定极限平衡分析框架,引入考虑水合物开采热-流-化学耦合过程的数值分析模型,研究水合物开采对海底边坡稳定性的影响.采用TOUGH+HYDRATE热-流-化学耦合分析程序,模拟了采用水平井降压法和热激法开采深海水合物的过程,分析了水合物分解锋面扩展和瞬态孔压演变的规律,并通过SLOPE/W程序采用极限平衡分析方法计算水合物开采过程及停采后的海底边坡安全系数,分析开采井位置和开采方法对海底边坡稳定性的影响.研究表明,对于存在致密盖层的细砂储层陡坡,单水平井降压开采过程中,由于孔压降低,土体有效应力增加,边坡稳定性显著提高,当开采井布设在坡体中部时,边坡稳定性提高最为明显;停采后,由于水合物分解导致土体黏聚强度降低,且孔压逐渐回升到静水压状态,导致边坡稳定性下降,最危险滑弧通过水合物分解区.若采用双水平井热激法开采,开采过程与停采后的最危险滑弧始终通过水合物分解区,由于开采过程中温度升高,井周孔压显著上升,导致边坡安全系数明显下降,存在诱发滑坡的风险.     

三维非连续变形分析方法碰撞分析及其应用

将具有完备动力学理论的非连续变形分析(DDA)方法应用于块体碰撞研究。基于三维DDA(3D DDA)方法,按时步输出块体碰撞过程速度变化和接触嵌入量,进而得到块体碰撞恢复系数、冲量、冲击力。以此为参考指标,采用斜抛、面-面对心等碰撞模型,验证3D DDA方法模拟块体碰撞的有效性,并将3D DDA方法应用于多米诺骨牌倾倒、滚石边坡成灾及防护等算例分析,探讨了多米诺骨牌倾倒机制、滚石启动及运动行为、滚石灾害防护方案。结果表明:多米诺骨牌间距越大,同一块体被碰撞时间越迟,其最终稳定时间也越迟,与下一块体碰撞的动能越大;滚石运动呈侧向平动及转动三维运动特征,每一次碰撞,均引起动能、轨迹或状态的显著变化;滚石拦挡设施弹簧刚度越大,越先达到最大冲击力,最大冲击力随弹簧刚度的增加而减小;可结合树木阻挡效应,耗散滚石动能,降低滚石飞跃高度,使滚石灾害减轻或控制在防护范围以内。     

各向异性非线性强度条件下的边坡稳定性

解释了土体强度各向异性、非线性的物理本质,结合常规直剪试验、三轴试验结果,在前人工作基础上建立了边坡稳定性分析中强度各向异性、非线性的描述方法,其中特别提出了一个各向异性函数．基于Janbu普遍条分法(GPS),运用SPREADSHEET模板程序,提出了一个能将各向异性、非线性强度准则逐点等效到Mohr-Coulomb直线强度准则处理上的迭代方法,准确方便地获得了非线性强度下的边坡稳定性分析．最后的算例展示了方法的使用过程。     

直立顺层边坡的黏弹性稳定分析

直立边坡的失稳与岩体的流变性质密切相关，其在一定载荷作用下失稳表现出延迟特性。采用自重作用下的梁柱力学模型，考虑岩石的流变性，给出了不同材料模型下直立边坡的极限坡高及其分析方法。     

核电工程地质(五)

核电工程地质(五)古迅(中国科学院地质研究所北京100029)7反应堆厂房周围边坡的勘察、试验和稳定性评价核电厂的核设施, 在任何情况下都必须维持其功能, 确保安全性。     

大跨度深埋黄土隧洞的开挖效应研究

本文研究了大跨度深埋黄土隧洞在其它条件不变的前提下, 全断面开挖时黄土的变形破坏规律和衬砌中内力的分布规律, 指出了它们存在本质区别的原因在于不同的开挖方式, 揭示了开挖的本质, 分析了内力合理分布的条件。     

陕北晋西砂黄土的胶结物与胶结作用研究

在野外调查的基础上,采用SEM、XRD、土壤物理和土壤化学等方法,对陕北晋西12个县市的48个马兰黄土样品进 行了全分散法粒度组成测定、聚集体分析以及黄土胶结物组成的测试分析。结果表明,砂黄土中的粘土矿物和超细碳酸盐、 游离氧化物和有机质等胶结物质主要是以聚集体包膜的形式存在于碎屑颗粒表面,并构成砂黄土骨架间的结构联结,具有弱 胶结特性。砂黄土中粘土矿物和有机质为非水稳性胶结物质,仅在干燥状态具有较弱的胶结作用;黄土中的CaCO3呈粗颗粒 骨架和细分散超细碳酸钙两种形式存在,并分别起着骨架作用和胶结作用,超细碳酸钙为不可逆的胶结材料,在聚集体形成、 保存以及聚集体与碎屑颗粒之间的联结方面发挥着重要作用;非晶质游离氧化物(SiO2、Fe2O3、Al2O3)含量虽低,但由于他们 是以薄膜形式分布在颗粒表面,在黄土胶结作用中也是不可忽视的,并与上述各种胶结物共同起作用。通过统计分析认为, 凝聚系数可以较好地反映黄土的胶结程度,成为联系黄土胶结特性与黄土物理力学性质之间的桥梁。黄土胶结物组成及其 胶结机理的研究不仅有助于深化砂黄土工程特性的认识,而且对揭示黄土高原表生地球化学环境具有重要意义。     

反倾层状边坡弯曲折断的应力及挠度判据

以地质分析为基础 ,将反倾层状边坡的任意岩层概化为受复合作用力的板梁模型 ,通过简单的力学解析 ,开展了反倾层状岩石边坡弯曲折断判据的研究。依据岩层折断时和相临岩层的瞬时关系 ,将岩层下部视为瞬时临空状态 ,考虑岩层自重荷载和上部岩层附加荷载 (上部岩层重力荷载、层间摩擦力 )的共同作用 ,基于最大拉应力准则 ,提出了岩层弯曲折断的应力判据 ;依据应力判据 ,得到了岩层弯曲折断的挠度判据 ;利用应力判据及挠度判据 ,可实现反倾层状边坡弯曲折断的现场判定及其控制设计     

“2002年中国西北部重大工程地质问题论坛大会”学术总结

主席、各位代表 :“2 0 0 2年中国西北部重大工程地质问题论坛”经过三天的交流 ,现在已经接近尾声。我受这次学术会议的主办单位中国地质学会工程地质专业委员会和大会学术委员会委托作会议的学术总结 ,并借此机会向以长安大学为首的 18家承办单位及协办单位表示衷心的感谢。这次大会共收到来自全国生产、教学和科研部门 ,以及日本等国家学者的研究论文 145篇 ,其中涉及区域稳定与重大工程环境效应的论文 2 0篇 ,地质环境与地质灾害 30篇 ,边坡与滑坡 31篇 ,岩土力学与工程 2 2篇 ,岩土工程与技术方法 4 2篇。大会论文集以《工程地质学报》第 10卷增刊的形式 ,由科学出版社出版。     

位移时空综合分析法及其在边坡工程中的应用

以往对监测位移数据分析方法主要是位移-时间关系分析。但监测数据包含了大量对工程设计和施工都很有用的信息，其中不乏位移-空间方面的信息；另一方面，从工程设计和施工角度看，除需要位移-时间信息外，还需要位移-空间信息。位移时空综合分析法的提出旨在综合位移-时间和位移-空间等两方面的信息，为工程设计和施工服务。该方法依表现形式不同又分为竖线法和曲面法两种。本文将通过五强溪船闸边坡工程实例，来进一步说明位移时空综合分析法的原理及其应用。