深井水位的地表荷载效应及其与含水层物理力学参数关系初探

承压深井对含水层的应力应变反映较灵敏,某些地表荷载的变化,也会引起承压井水位发生相应的变化。以前对地表荷载效应多从排除干扰的角度出发,用回归统计等数学方法求出地表荷载与水井水位变化的关系。本文以降水荷载和海洋潮汐荷载为例,利用弹性理论和地下流体动力学原理,建立地表荷载影响承压含水层水头的偏微分方程,并从这些偏微分方程的解中讨论了降水荷载和海潮荷载对深井水位的影响及其与含水层物理力学参数间的定量关系。     

基于三轴压缩试验的盐岩损伤与体应变关系理论研究

基于三轴压缩试验,分析三轴压缩过程中盐岩的应变变化特点,定义压缩扩容边界点为最大体应变点。根据岩石内部裂隙发展演化情况,分析与其相应的盐岩内部特征量,得出孔隙率的改变是导致盐岩应变变化的内部原因。根据这一分析成果,定义不同应力状态下的孔隙率为损伤变量,得出不同损伤状态下盐岩孔隙率的变化情况,得到盐岩损伤与体应变关系式。该关系式定量表达了盐岩损伤与体应变之间的关系,为进一步研究盐岩在不同损伤状态下的气体渗透规律提供了理论基础。     

深井水位记震特征研究

本文对深井记录地震波的特征和机理进行了分析研究,指出利用井水位记震能力随时间的变化及井水地震图图象特征,对预报邻近地区的中强地震和研究断层活动性有一定意义。深井水位对地震波的响应能力,主要取决于井孔——含水层系统的固有周期、自身的频带宽度以及水位记录仪的频率响应,前者是衡量地震观测井灵敏程度的主要标志之一。     

分级加卸载下深部巷道围岩蠕变特性试验研究

采用分级增量循环加卸载方式,对湖南湘煤集团牛马司矿业公司水井头煤矿-300m东大巷二煤层底板粉砂岩进行了单轴蠕变特性试验,探讨了轴向蠕变和各蠕变阶段的非线性粘弹塑性变形特征。试验结果表明,当应力水平低于岩石的长期强度时,粉砂岩只发生衰减蠕变;瞬时塑性应变和粘塑应变随轴向应力的增大而增大,瞬时弹性模量随应力水平增大而增加,而变形模量随应力水平增大和时间的增长逐渐减小,直至趋于某一稳定值;随着应力水平增大,粘弹性应变、粘塑性应变和总蠕变均先减小然后增大,表明低应力下因岩石内部微裂纹不断压密产生应变硬化,高应力下因岩石材料性质不断劣化产生内部损伤发生应变软化。     

序

<正> 和金属,玻璃等通常材料相比.地壳岩石具有特殊的结构.岩石中普遍存在着孔隙,孔隙中又存在着孔隙流体,孔隙与孔隙流体对岩石的性质影响很大,这是岩石区别于其它材料的主要特点.因此,岩石从结构上看,是由固体的岩石骨架和流动的孔隙流体组成的二相体.以这种特殊结构的多相体为目标,近年来形成了岩石孔隙弹性力学、岩石物理学等众多的新学科,它们已开始在地震勘探、研究地震过程中发挥越来越重要的作用.岩石骨架和孔隙流体之间存在着复杂的相互作用,它们构成的非线性系统就是地壳中的岩石.水——作为最主要形式的孔隙流体——是这个系统的重要组成部分,因此,关于水的性状的测量必定包含有大量而丰富的关于岩石状况和过程变化的信息.同时也应该注意,这些信息是反映整个非线性系统整体特性的,从这些信息中提炼出关于地震过程和地震必然要发生的信息,是件十分复杂和困难的工作.     

日本地震深井观测网综述

<正> 日本很重视深井观测工作。直接用于连续观测地震的观测井,最早的一个观测井是防灾中心于1966年建的松代井。观测项目有地震、倾斜、地温、地电流、应变等,深度是200米。后来又建了一些高精度观测井,同时,日本又开始直下型地震研究。日本国立防灾科学技术中心,在制定第二个五年计划时确定建设三口深井。从1969年开始钻探选点,到第三口井即府中深井点1980年11月27日竣工并正式观测,历时十多年,完成了日本深井     

分级加卸载下深部粉砂岩三轴蠕变特性试验研究

采用分级增量循环加卸载方式,对湖南湘煤集团牛马司矿业公司水井头煤矿-300米东大巷二煤层底板粉砂岩进行了三轴蠕变特性试验,详细探讨了其轴向蠕变和变形模量的变化特征,分析了围压对蠕变和破坏的影响;研究了该类岩石各蠕变阶段非线性黏弹塑性变形特征。试验结果表明,在围压条件下,加速蠕变阶段较明显,岩样经过典型的蠕变三阶段后产生明显的黏塑性破坏;变形模量随应力水平的增大和时间的增长逐渐减小,直至趋于某一稳定值;瞬弹应变、瞬时总应变、粘弹性应变和总蠕变均随应力水平增大而增大;围压越大,岩石蠕变值越小,变形模量越小,塑性变形所占比重越大,非线性流变越明显。加大围压可以减缓岩石的蠕变破坏时间,围压越大破坏时的应变值也越高。表明围压对岩石蠕变有明显的约束作用。     

圆形巷道围岩的环向应力及发生岩爆单元分布的数值模拟

利用FLAC模拟了不同水平方向压力(小于竖直方向压力)及岩石峰后不同脆性条件下的圆形巷道破坏过程.岩石服从莫尔-库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化-理想塑性行为.监测了模型中第1象限对角线上的单元环向应力分布及演化规律.根据徐林生和王兰生提出的环向应力岩爆判据,判断模型中各单元是否发生岩爆.模拟结果...     

基于能量耗散原理的非均质岩石损伤破坏元胞自动机模型研究

基于能量耗散理论建立非均质岩石的动态损伤破坏元胞自动机,分析单轴压缩试验中岩石破坏截面的损伤状态,得到该情况下的岩石裂隙微观动态发展过程、损伤演化关系以及全程应力应变曲线。研究发现:①加载过程中,均质度较低的岩样裂纹的萌生和扩展较为分散,损伤速率低;均质度较高的岩样裂纹的萌生和扩展非常集中,表现为脆性破坏。②损伤演化曲线呈3阶段S形发展。③随着岩石均质度参数的增加,岩石的峰值强度和峰值应变都有所提高,峰后曲线越来越陡。④给出的衡量岩石脆性破坏强弱程度的指标参数,能够较好地描述岩石破坏形式随着均值度参数m变化的规律。     

复杂应力条件下地基岩石细观破坏研究

为了研究复杂应力条件下的深基坑岩石细观破坏问题,本构方程采用由应变空间导出的弹塑性损伤细观力学模型,借助有限元计算方法,实现了岩石三维破裂过程的数值模拟。采用细观破坏单元网格消去法,实现了有限元模拟裂纹扩展过程;利用位移加载来实现岩石逐渐破裂过程;数值模拟灰岩单轴拉伸及压缩破坏试验、双轴拉伸破坏试验和三轴受压破坏试验,得到其非线性应力—应变曲线和不同载荷阶段弹塑性损伤破裂演化系列图像;分析细观非均匀性对岩石宏观破裂力学行为的影响。研究表明,在复杂应力条件下,随着围压增大,峰值抗压强度明显提高,塑性变形明显增大。本文研究对深基坑施工过程中预防工程事故的发生具有借鉴意义。     

循环温度荷载作用下饱和黏土的体积变形特性

采用温控三轴仪,研究了排水条件下温度循环引起的饱和黏土体积变化特性。试验结果表明,温度循环会使得土体产生不可恢复的体积变形,塑性体积应变的大小随温度循环周数的增加而增加,并逐渐趋于稳定值;若将经历过温度循环的土样重新加载到新的正常固结状态,后续温度循环中产生的塑性体积应变量值及发展规律与初始循环下的类似;同等温度增量下,体积应变的大小主要受超固结比OCR的影响,与应力水平无关。OCR越大,体积应变越小,随温度循环周数稳定的也越快。基于广义塑性理论,给出了热-力耦合作用下土体体积应变的计算模型。模型中考虑了温度塑性应变对屈服应力的硬化作用,根据屈服应力与前期固结应力之间的差异间接体现温度历史的影响,进而合理地模拟体积应变随温度循环周数的累积规律。利用所建立的模型对本文试验和文献中的数据进行了模拟,验证了模型的可靠性。     

孔隙压力对含随机缺陷岩石破坏过程及全部变形特征的影响

对于平面应变压缩条件下含有随机缺陷的岩样,利用FLAC研究了孔隙压力对岩样破坏过程、全部变形特征及前兆的影响。以前编写的若干FISH函数,被用于生成缺陷和计算轴向、侧向、体积应变及侧向应变与轴向应变比值的负值(计算得到的泊松比)。在峰值应力之后,密实岩石单元服从线性应变软化行为及随后的理想塑性行为,而材料缺陷呈现理想塑性行为。当孔隙压力较高时,应力—侧向应变曲线具有一平台;破坏的前兆更明显;变形后岩样的体积总是大于原始体积;在初始加载阶段、均匀变形阶段及峰后变形阶段,由于明显的侧向膨胀,计算得到的泊松比远大于0.5。当孔隙压力较低时,在峰值应力之前,变形后岩样的体积小于原始体积,体积扩容出现于峰值应力之后,引起了负的体积应变。利用广义虎克定律,解释了平面应变弹性状态下数值结果的合理性。对岩样进行带状区域扫描后,确认随机缺陷的初始分布与岩样的最终破坏形态紧密相关。     

地震地下水潮汐研究综述

本文综述了地震地下水潮汐研究的最新成果和井水位的固体潮效应、气压效应、地表水体潮汐效应和水井含水层的潮汐响应函数.介绍了地下水潮汐响应的实验室和现场试验结果以及地下水潮汐研究在地震预报中的应用.     

浙江两起水温特大异常剖析及其和常熟地震关系的讨论

本文对浙江宁波39号井和桐乡3号井的两起水温升高特大异常的变化过程及形成机理进行了系统分析.笔者认为,这两起事件与抽水泄压、活动断裂的构造背景、深部热水源的存在及构造应力的变动这四个因素有关,而后者起主导作用.文章还对研究这类水温异常的意义进行了探讨.     

苍山5.2级地震前后井水位固体潮加卸载响应比的短临异常变化

将尹祥础固体潮加卸载响应比的理论和方法引入到地下水位潮汐资料计算中,从岩石的应变与应力的非线性响应分析了井水位固体潮加卸载响应比的物理机理,从理论上论证可以应用地下水位观测资料来计算加卸载响应比,并研究出利用地下水位对固体潮响应来计算加卸载响应比的方法。以此方法计算了山东省莒南井（Ｌｕ １４井）水位的固体潮加卸载响应比,分析了１９９５年苍山５２级地震前后井水位固体潮加卸载响应比的短临异常变化。     

中国沿海海水入侵机制和变化规律的初步研究

海水入侵是沿海地带不可忽视的自然灾害之一,我国沿海大致以长江口为界,长江口以南沿海主要以海水入侵河口造成的危害为主,长江口以北沿海则以海水入侵地下含水层危害较大.本文综合分析了这两类海水入侵灾害的现状、成灾原因、时空变化规律以及今后的变化趋势,并提出减灾对策与建议.     

地震断裂带深孔岩芯非弹性应变恢复法三维地应力测试

"汶川地震断裂带科学钻探"项目(WFSD)是最快回应大地震的科学深钻项目,在钻孔崩落法、水压致裂法等无法使用的情况下,首次使用岩芯非弹性应变恢复法进行深部三维地应力测量。基于黏弹性体非弹性应变恢复理论和岩芯测试理论,模拟深孔岩芯在三维地应力作用下的非弹性变形,在均质各向同性的前提下,计算3个主应力的方向与大小。在WFSD项目现场实验室,使用开发的测试系统,测试深部岩芯非弹性恢复应变的6个独立方向的法向应变,确定测试点的三维地应力方位与大小。为了验证非弹性应变恢复法的有效性,分析了WFSD项目1号孔的测试结果,该结果与震源机制解及其他地应力测量方法得到的结果十分吻合,表明非弹性应变恢复法合理可靠,尤其在复杂地质条件下,其他地应力测试方法无法使用时,非弹性应变恢复法有更好的适用性,该方法为探索大深度钻井条件下使用岩芯法开展地应力测量提供了一种新途径。     

地下水过量开采的概率风险分析

应用一种概率风险分析方法评价了济宁市地下水水位降落漏斗区的风险度。该方法引入了可靠度和严重度来进行分析评价，可靠度从宏观上反映了含水层系统的安全可靠程度，而严重度从微观上详细地刻画了含水层系统的易破坏程度。其中，影响可靠度大小的因子主要有可开采量和实际开采量，严重度大小的主要影响因子包括实际开采量、净补给、降深和含水层的初始饱和厚度。在可靠度和严重度计算结果的基础上，利用AreGIS软件计算了漏斗区风险度的空间分布。结果表明：占研究区总面积5．53％的中部地区风险度最大，而西部和南部的风险度相对很小，符合该地区实际的水文地质条件和地下水资源的开采现状。     

自然灾害变动的集成预测模型及其应用

本文提出了以非线性回归拟合发展趋势、正弦函数逼近周期变动和马尔可夫链刻划随机扰动的集成预测模型，并应用于山东省农业自然灾害成灾面积的变动规律模拟，得到了较好的预测效果。理论和实践表明，集成预测模型优于传统的单模型预测，为预测具有复杂机制的自然灾害演变提供了一种新方法。