大型复杂松散堆积体形成机制的内外动力耦合作用初 探

在我国西部山区广泛发育和分布第四纪大型复杂松散堆积体,这是一套介于土、岩之间的过渡类型的地质体;其成因复杂,主要包括残坡积物、崩滑堆积体、冲洪积物、冰碛物和冰水沉积物等两种或多种组合混杂堆积,明显区别于东部平原区的单一成因类型。本文通过资料对比分析,对大型复杂松散堆积体的一般特征、主要类型和区域分布规律进行了系统总结,最后从"耦合"的角度来探讨其成因机制,并提出河谷型松散堆积体的内外动力耦合概念模型,研究认为大型复杂松散堆积体属于典型的内外动力耦合作用产生的多期次、成因复杂的复合地质体。     

川藏公路茶树山滑坡特征及成因机制分析

通过对川藏公路茶树山滑坡地质环境条件的系统调查研究,分析了滑坡岩土体结构、边界条件、变形特征、影响因素,并结合3DEC数值模拟,对其变形破坏机制进行了深入的探讨。综合分析表明,滑坡位于活动断裂带内,后缘斜坡陡峭,岩体破碎,同时前缘为较厚的松散堆积体斜坡,在地震活动、降雨等影响因素的诱发作用下,滑坡成因机制主要表现为以下3个阶段:(1)倾倒拉裂阶段,滑坡受后缘地形及岩体结构控制作用较为明显,在坡体浅表层一定深度范围内出现较为强烈的倾倒拉裂变形带,产生倾倒-拉裂滑动; (2)蠕滑变形阶段,前缘松散堆积体在强大的自重推力作用下发生蠕滑变形; (3)前部"锁骨段"剪断,整体失稳阶段,滑坡前部锁骨段在自重推力及断层活动的持续影响下,发生剪断,控制后缘倾倒拉裂体稳定性的潜在滑面与前缘松散堆积体体内的剪切滑动面贯通,滑坡整体失稳。     

强震条件下碎裂岩体崩塌机理及崩塌后壁对堆积体稳定性影响研究

"5 ·12" 汶川地震的强震作用诱发产生了大量崩塌地质灾害,且多发生于碎裂结构岩体中。崩塌后斜坡后缘岩体及前缘堆积体的稳定性和后缘岩体对前缘堆积体稳定性的影响研究同样是震后灾害所面临的问题。以干河沟沟口斜坡为例,在分析该斜坡结构特征及崩塌机理的基础上,采用二维离散元软件UDEC模拟了斜坡在天然或强震条件下的稳定状态和可能失稳过程; 运用极限平衡法对陡壁岩体再次崩塌,产生新物质堆载在现有崩塌堆积体后缘前、后分别建立模型进行了稳定性分析。研究结果表明:碎裂岩体崩塌过程可分为应力重分布、潜在崩塌体形成和地震诱发崩塌3个阶段。崩塌堆积体在考虑后缘堆载作用之前,在天然或地震环境下均处于相对稳定状态,考虑堆载作用之后,其可能会在地震条件下失稳。离散元法和极限平衡法的组合使用,对于解决同类斜坡的同类问题切实可行。     

“双溪堆积体”的成因及其主要工程地质特征

双溪堆积体”是大宁河上游广泛发育的、钙质胶结的碎石土堆积体,其成因与大宁河流域新近系不同时期发育的崩塌、滑坡和泥石流有密切的关系。在大宁河沿岸的双溪、中坝、神基坪一带,志留系泥岩粉砂岩等易风化软弱碎屑岩构成斜坡下部相对较缓的部位,二叠系或三叠系相对坚硬的灰岩则形成斜坡上部高陡的崖坡,坡脚则广泛分布着这种钙质胶结的“双溪堆积体”。     

大渡河猴子岩水电站库尾段藏碉群斜坡巨型堆积体的成因分析

丹巴梭坡堆积体是一巨型第四纪堆积体,分布在大渡河的左右两岸,其上有114座珍贵藏碉。对堆积体的成因有冰川成因、冰水成因和泥石流成因等各种观点。在对堆积体现场进行详细勘察的基础上,对藏碉群斜坡巨型堆积体的成因进行了深入分析,得出左岸堆积体的成因主要以崩滑作用为主;右岸堆积体是冰源泥石流和崩塌、滑坡等作用的混杂堆积。并在后来的钻孔揭示中得以验证。这对于川西地区深厚覆盖层成因的揭示以及藏碉群文物的保护均具有重要的意义。     

三峡库区滑坡的时空分布特征与成因探讨

三峡库区地质灾害频繁发生,地质历史上大型滑坡广泛发育。近年库区滑坡灾害有逐年增加趋势。这些滑坡形成的堆积体成因复杂,不能单纯从传统的外动力或内动力作用来解释,给库区灾害的防治工程带来了很大困难。三峡库区大型古滑坡主要沿长江干流和支流的深切河谷两岸分布,与河流发育演化史密切相关。15万年以来,长江三峡地区经历了新构造期以来抬升速率最快的一次构造幕,山原期夷平面上升了100m,河流强烈下切,形成高陡岸坡,卸荷效应显著;同时,该时期三峡地区的气候受到青藏高原环境变化的影响,在间冰期可能存在相似的暖湿古气候环境,降水极为丰富。三峡库区的大型古滑坡在新构造快速抬升时期广泛发育,并且与暖湿多雨期相对应,表明库区滑坡的发育演化是新构造运动和气候变化内外动力耦合作用的结果。     

三峡工程移民迁建区灾害地质体改造与利用研究

三峡工程移民迁建区地质环境复杂 ,建设用地严重不足。如何在治理的基础上对滑坡等灾害地质体开发利用是一项风险极大 ,但具非常现实意义的课题。本文论述了预应力锚拉桩在库区大型滑坡防治中的应用成果 ,这种方法不仅能有效地控制滑坡体的稳定性 ,同时 ,也能根据移民工程要求提供适宜的建设用地 ;介绍了注浆方法对库区分布较广的以崩塌、滑坡、岩溶成因为主的崩滑堆积体的改造问题 ,它不仅可以大大降低移民迁建区地基与边坡处理的工程造价 ,也为库区灾害地质体的改造提供了范例 ;弃渣是库区极为突出的环境地质问题 ,不仅危害长江 ,也对移民迁建区构成严重威胁 ,本文介绍了巫山新城等利用加筋土技术处理弃渣 ,并大大增加建设用地的实例 ,由于该挡墙高达 5 6 m,超出了一般意义下的加筋土挡墙范畴 (通常不超过 2 0 m) ,因此出现了前缘筋带断裂和面板脱落问题 ,本文介绍了应用锚管注浆技术进行面板修复的设计 ,为复杂地质条件地区高加筋挡土墙的安全修建提供了经验.     

汶川地震后四川省巴州区地质灾害特征研究

5•12汶川大地震震后,对四川省巴州区次生地质灾害应急调查表明,地质构造和地形地貌是巴州区地质灾害形成的主导因素,降雨是地质灾害的主要诱发因素。巴州区主要的地质灾害类型为崩塌和滑坡,其中崩塌的危害性较大。现场调查表明,巴州区崩塌地质灾害类型以岩质崩塌为主,滑坡地质灾害类型以残积层滑坡为主,主要分布在构造侵蚀中低山和侵蚀剥蚀桌状低山地貌区。5•12汶川地震对潜在的崩塌危岩体的稳定性有不良的影响。     

西南某水电站谷底深厚覆盖层与卸荷松弛带特征及其成因机制分析

钻孔揭示,该水电站河谷谷底发育着深厚覆盖层及卸荷松弛带。深厚覆盖层纵向上可以分为3层:下部和上部为正常的河流相,中部为多成因堆积物加积层;谷底浅表部岩体结构松弛,完整性差,裂隙张开、泥质充填,裂面严重风化锈染。研究表明,谷底松弛是由于河流切至谷底时造成应力集中,导致岩体剪切破坏;并经过漫长的卸荷回弹及风化作用在谷底形成一定厚度的松弛带。     

一种高边坡岩体卸荷分带方法的探讨

岩体卸荷是水利水电工程建设中常见的工程地质问题之一。本文介绍了高边坡岩体卸荷的背景条件、作用机理、卸荷岩体特征以及常见的卸荷带划分方法。针对河谷斜坡岩体从表部到深部 ,岩体裂隙发育程度、张开程度逐渐降低的特征 ,以黄河上游某水电站高边坡印支期花岗岩体的现场调查资料为依托 ,应用岩体裂隙发育程度、张开程度量化指标对斜坡岩体卸荷进行分带 ,较好地将岩体卸荷分带与岩体结构、岩体工程特性紧密结合起来 ,为以后其它边坡岩体的工程实践提供了借鉴.     

金沙江下咱日堆积体的成因和稳定性初步分析

下咱日堆积体的稳定性对拟建的梨园水电站大坝和附近的水力设施有着重要的意义。利用下咱日堆积体的勘察资料,本文分析后认为下咱日堆积体经历了中更新世的金江冰期和晚更新世的丽江冰期两次冰期的作用,是由冰碛物、河流沉积物、湖相沉积物及崩积物组成的复杂成因堆积体;稳定性初步分析认为,下咱日堆积体局部有坍塌,但是整体稳定,以后稳定与否的关键是堆积体中湖相沉积层及坡脚的松散砾石层的稳定性。     

再论大光包滑坡特征与形成机制

 摘  要  大光包滑坡是汶川地震触发的规模最大的巨型滑坡。滑坡位于安县高川乡、汶川地震发震断裂上盘,滑动距离4.5 km,堆积体宽度2.2km,面积7.8 km2,估算体积7.5亿m3。与地震灾区178处特大滑坡相比,大光包滑坡除了强震触发崩滑灾害具有的震动溃裂、溃滑失稳、超强动力和大规模高速抛射与远程运动等特征之外,其存在一个长度大于1km的长大滑面,是其余滑坡绝无仅有的！作者在去年研究的基础上,又多次到现场调查、测绘并取样分析,初步认为大光包滑坡发生过程为一次性完成,滑带物质组成较为复杂,主体为震旦系（Zd）风化程度较高的泥质灰岩,局部夹泥盆系沙窝子组（Ds）磷矿及其伴生矿。滑坡形成机理主要分为以下3个阶段：即(1)坡体震裂阶段：在强震作用下后缘拉裂边界及上游拉裂边界形成,并与下游侧的岩层层面构成巨大的“V”型楔形体;(2)滑面碎裂化,摩阻力急剧降低阶段：滑坡下游边界（主控滑动面）滑床被震裂、松弛、剪胀-扩容并碎裂化,产生滚动摩擦效应,导致滑面摩阻力急剧降低;(3) 前部“锁固段”剪断,高速溃滑阶段：滑体前部滑面上的锁固段在强震持续作用下,产生突发性剪断,从而导致整个巨大的楔形体,如同“拉抽屉”一样,沿岩层走向高速溃滑而下;（4）震动堆积阶段,滑体冲过黄洞子沟,受到迎面山体的强力阻挡,逆冲爬高500余m后,表部惯性极大的松散岩土体快速折返并震动堆积、荡平,余势不减的碎屑流汇入滑坡扩容抛撒体,向黄洞子沟下游流动1km,止于大偏桥。     

THE APPLICATION OF MODIFIED CAMBRIDGE MODEL FOR THE WELLBORE STABILITY ANALYSIS OF DEEPWATER SHALLOW SEDIMENTS IN PETROLEUM DRILLING1)1)

深水浅层的压实程度低、结构薄弱,其破坏规律是深水浅层相关问题研究中的关键点之一。目前修正的剑桥模型已经应用于深水浅层的各类研究中,但是在深水浅层的井壁稳定问题中,深水浅层往往仍然被认为是理想弹塑性材料。将井眼周围地层分为3个区域：弹性区、流动区、塑性区。弹性区,地层为线弹性状态;流动区,地层服从修正的剑桥模型及小变形理论;塑性区,地层服从摩尔库伦准则。对各个区域的应力分布进行了求解,并在求解的基础上,结合超级孔隙压力建立了深水浅层的井壁稳定分析模型。通过实例运算,该井壁稳定模型的可靠性得到了验证。     

复合含水层地区深基坑降水三维渗流场数值模拟——以上海环球金融中心基坑降水为例

长江三角洲分布有巨厚、松散的第四纪沉积层,地下含水系统为一复合含水层系统,深基坑降水一般采用非完整井,且由于深基坑周围连续挡水墙难以深入含水层底板,所以其地下水渗流场变化极其复杂,具有明显的三维流特征。本文以上海环球金融中心深基坑降水为例,采用数值模拟方法,模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达149m、基坑周围挡水连续墙埋深达34m、基坑内地下水位降深达26m的情况下的地下水三维渗流场特征,并以此为据确定出了该基坑降水的最优化方案。     

不同尺度分布散粒材料砂堆形成过程的二维离散元模拟

用作者开发的离散元程序,模拟不同尺寸分布的砂堆形成过程.把散体颗粒简化为圆形颗粒,模拟过程分三步:首先利用参考网格生成颗粒的松散堆积结构;为了避免颗粒下落的冲击作用对砂堆安息角的影响,先模拟颗粒在重力作用下在圆柱容器内的自由下落与堆积,直至堆积达到稳定;最后,移除容器,只保留一个底部边界,模拟颗粒体系的散落过程,直至形成一个稳定的砂堆.模拟结果表明,在其他参数保持相同的情况下,随着颗粒尺寸的减小,砂堆的安患角逐步减小并趋向于一常值.对模拟中的两组颗粒体系进行相同条件下的砂堆形成实验,结果表明,模拟与实验所得安息角大体相当.     

再悬浮底泥中非吸附性污染物释放的数值模拟

环境水动力学中, 湖库底泥中污染物释放是人们研究的主要问题之一. 在水动力学条件作用下, 污染底泥再悬浮使大量污染物被重新释放出来, 造成水体的二次污染. 本文基于水槽实验研究提供的大量实测数据, 建立上覆水体-底泥-污染物的耦合力学模型. 在上覆水体不同流速条件下, 数值模拟底泥起动再悬浮过程以及污染物释放过程. 分析流场特性和污染物浓度之间的关系, 得到速度、颗粒体积分数、污染物浓度、湍动能以及时间等参数之间的定量关系. 研究表明, 底泥再悬浮污染物释放过程, 是由上覆水体-底泥-污染物构成的耦合过程. 迅速进入上覆水体的底泥颗粒, 影响了上覆水体流动特性, 进而影响到污染物的释放. 对于非吸附性污染物, 底泥起动后复杂的流场特性是底泥再悬浮污染物释放的主要影响因素. 当流场特性(如雷诺数)改变时, 对流和湍流扩散作用在污染物输运过程贡献不同. 建立上覆水体-底泥-污染物的耦合模型, 研究水动力学条件与底泥污染物释放规律的定量化关系, 可为构建湖库区域水污染模型提供支撑.      

载荷诱导骨生长的力学细胞生物学机制

骨骼的结构和功能在很大程度上依赖于其所处的力学环境,这一观点已被广为接受．自从Ｗｏｌｆｆ提出其著名的骨转换定律以来,骨生长与载荷间的关系一直是生物力学中一个重要的问题．大量的动物实验均证明二者之间存在明确的关联．然而,载荷诱导骨生长的力学细胞生物学（ｍｅｃｈａｎｏｃｙ－ｔｏｂｉｏｌｏｇｙ）机制仍很不清楚．十余年来体外培养骨骼细胞加载的研究为应力（应变）诱导骨生长提供了一个微观理论框架．目前认为,载荷诱导骨生长的过程可分为四个环节,即：力学耦联、生物化学耦联、胞间信号转导和效应细胞反应．详细阐述了这几个环节,并就今后的研究方向作一讨论．