裂隙水作用下近水平地层滑坡破坏机理研究

在近水平甚至反倾地层中发生滑坡的可能性较低,但在我国三峡库区万州区近水平的侏罗系地层中发育有大量的具缓倾角滑面的滑坡,对其成因机理研究具有重要意义。基于弹塑性力学的相关理论和摩尔库伦强度准则,将近水平地层滑坡进行模型简化,对后缘陡倾裂隙中充水导致滑面滑动的问题进行定量化研究。运用弹性力学方法,探讨后缘裂隙中不同充水高度时滑面的破坏情况,分析滑面破坏的动态演化过程,并针对近水平地层滑坡提出一种稳定性计算的方法,对近水平地层滑坡成因机理认识以及该类滑坡防治设计具有参考价值。     

三峡库区塌岸防护方法适宜性分析

根据组成库岸的岩土类型和组合型式,将三峡库区库岸地质结构概括为岩质、土质、岩土混合三大类及若干亚类,并对各类库岸的破坏方式进行了分析与总结,认为三峡水库蓄水后,库岸的破坏形式主要表现为崩塌与滑坡。根据库岸地质结构类型、破坏方式与规模,对三峡库区库岸防护设计的适宜性进行了详细的研究,认为三峡库区库岸宜采用如下5种方案进行防护:(1)对于易风化岩质岸坡或软硬互层岩质岸坡,宜以喷锚工程为主,结合局部支撑与挖方等进行防护;(2)对于土层比较厚(≥10m),地表有明显的变形破坏迹象的岸坡;或夹软弱层的易滑顺向岩质岸坡,宜以抗滑桩工程为主,结合护坡与地表排水等进行防护;(3)对于下伏完整基岩,且土层较薄(<6m)的土质岸坡或混合型岸坡,宜以挡土墙工程为主,结合地表排水等进行防护;(4)对于土层较厚(≥6m)且坡度较缓(< 20°)的土质岸坡或混合型岸坡,宜以干砌条石护坡工程为主,结合石笼、水下抛石压脚等进行防护;(5)对于坡度较陡(>20°)、厚度较大(≥6m)的土质岸坡、或强风化的花岗岩岸坡,宜以格构锚工程为主,结合地表排水等进行防护。针对这5种防护方案,选择典型库岸段进行库岸防护设计。结果表明,采用这5种方案防护库岸1 km直接工程费用分别为:857.2万元、2246.0万元、931.5万元、625.5万元、2288.8万元。     

新疆塔县地震触发顺向坡失稳破坏机理研究

在新疆塔什库尔干塔吉克自治县(简称塔县)内,沿塔什库尔干河分布着众多大型岩质滑坡,均为地震触发的沿顺倾结构面失稳滑动的顺向坡,揭示它们的失稳破坏机理,对塔县境内众多顺向坡的稳定性评价具有重要的实际意义。以塔县一典型顺向岩质滑坡为例,在大量现场调查的基础上,获取了岩质滑坡的工程地质条件和基本特征,建立了岩质滑坡三维地质模型,并采用离散元数值软件模拟了岩质滑坡在不同加速度地震力作用下的变形与破坏过程。结果表明:原始滑坡的稳定性主要受地震力和顺向结构面的控制;当地震力较小时,滑坡坡体未发生变形破坏,但其有沿着结构面错动的趋势;随着地震力的增加,坡体沿着结构面错动的趋势愈发明显;当地震力增加到某一临界值时,坡体沿着结构面形成贯通性破坏面,坡体发生失稳破坏。该研究结果可为塔县以及其他地震高烈度区岩质滑坡的稳定性评价提供依据。     

三峡库区黄土坡滑坡滑带土直剪应力松弛特征试验研究

滑带土的应力松弛对滑坡的长期稳定性计算和支挡结构的设计具有重要的影响。为研究不同应力状态下滑带土的应力松弛特征,利用全自动直剪仪对三峡库区黄土坡滑坡滑带土在不同的垂直压力σ_n、剪应变γ、剪应变增量Δγ条件下进行了直剪应力松弛试验研究。结果表明:黄土坡滑坡滑带土的应力松弛曲线呈现出应变软化特征;随着垂直压力的增大,滑带土的应力松弛量逐渐增大;随着剪应变的增加,滑带土的应力松弛量呈先增加后减小的趋势;以滑带土应力松弛曲线的最大曲率点(T点)为分界点,可将滑带土的应力松弛过程划分为两个阶段;采用双指数衰减模型能够正确地描述滑带土直剪应力松弛曲线的特征;随着剪应变增量的增加,滑带土应力松弛双指数衰减模型拟合曲线拐点T出现的时间减小,滑带土第I松弛阶段应力松弛量的占比减小,与第II松弛阶段应力松弛量的占比呈轴对称关系,且到对称轴的距离减小。     

迭部县黑多2~#滑坡变形破坏机制研究

滑坡的变形破坏机制是认清滑坡变形发展过程的基础,也是制定滑坡治理工程方案的理论依据。本文通过对甘肃省迭部县黑多2#滑坡进行现场工程地质勘察,在对滑坡坡体结构进行分析的基础上,总结归纳了滑坡的稳定性影响因素,分析了滑坡的变形破坏机制,并通过FLAC数值模拟验证了该滑坡的变形破坏机制。结果表明:黑多2#滑坡为一牵引式堆积体滑坡,滑坡的变形破坏模式为蠕滑-拉裂型,其变形破坏不仅受到地形地貌、地层岩性、地质构造等内在因素的控制影响,而且还受到地震、降雨和人类工程活动等外动力因素的诱发影响,因此认为该滑坡的治理思路必须是在控制堆积体变形的基础上做好坡体的排水工作。     

黄土坡临江1~#滑坡滑带土的淋溶试验研究

为研究酸雨淋溶作用下滑坡滑带土水-岩(土)化学作用过程对黄土坡滑坡稳定性的影响,选取长江三峡库区黄土坡临江1~#滑坡主滑带土为研究对象,设计不同pH值酸性溶液土柱淋溶试验,分析黄土坡临江1~#滑坡主滑带土中主要元素在不同pH值条件下的溶出特征和释放规律,并探讨该滑坡滑带土在淋溶过程中发生的主要水文地球化学反应。试验结果表明:pH值影响着对该滑坡稳定性起重要作用的钙质胶结物的溶解和黏土矿物的生成,且在淋溶试验选取的溶液pH值范围(3～7)内,随着pH值的减小,钙质胶结物溶解量增加、离子交换作用增强,使得土体成分流失、孔隙增大,不利于滑坡体稳定。为从微观角度了解酸雨频发地区滑坡的演化机制并提出针对性防治措施提供参考。     

巴东组紫红色泥岩干湿循环强度弱化特性的试验研究

三峡库区发育有大量三叠系巴东组第四段紫红色泥岩(T_2b~4,简称为巴东组紫红色泥岩),受库水位升降的影响其强度易弱化而影响库岸边坡的稳定性,开展三峡库区巴东组紫红色泥岩强度弱化特性的研究可为相关工程地质条件的评价提供参考。首先,依次开展了干湿循环试验和三轴压缩试验,分析巴东组紫红色泥岩的强度弱化特性,并通过CT扫描试验观察试样表面与内部的细观损伤特性;其次,基于CT扫描重构模型,开展了考虑试样内部初始损伤的三轴压缩条件下数值模拟试验;最后,基于岩石的变形特征,提出考虑岩石变开过程压密阶段的能量消耗的一种新的能量耗散模型。试验结果表明:0～10 kPa预应力下的干湿循环试验只对试样表面粗糙度有轻微的影响;干湿循环条件下,试样的峰值强度和残余强度与干湿循环次数呈负线性相关;基于CT扫描重构模型的试样三轴压缩数值模拟试验结果与室内三轴压缩试验结果具有较好的一致性,能体现试样内部的初始损伤特性,更符合实际;改进后的能量耗散模型适合于分析考虑岩石压密阶段的变形过程。     

基于蒙特卡罗法的白家包滑坡库水位消落可靠度分析

可靠度理论考虑了滑坡岩土体本身的复杂性、离散型、不确定性,相比传统确定单一的滑坡稳定系数算法,通过可靠度指标、失效概率、各参数敏感性等对滑坡稳定性进行综合评价,更加符合工程实际。基于蒙特卡罗随机抽样算法,通过3 000次模拟抽样对三峡库区白家包滑坡在库水位消落两种工况下的可靠度和参数敏感性进行了对比分析。滑坡可靠度分析表明:两种工况下滑坡整体都表现出随着库水位快速消落其稳定系数均值减小、失效概率增大,且库水位消落速率越大这种现象越明显;当以工况2运行时滑坡失效概率超过50%,滑坡整体有失稳的可能。滑坡参数敏感性分析表明:两种工况下该滑坡滑带土体的重度(γ)与滑坡稳定系数呈现微弱的正相关性,且随着库水位消落其相关性呈现增大的趋势;滑带土体的内摩擦角(φ)与滑坡稳定系数的正相关性远大于内聚力(c),且随着库水位快速消落这种正相关性呈现微小的削弱;对比两种工况,工况2参数敏感性"增幅"、"降幅"都大于工况1。     

湖北黄梅铁矿薄皮推覆构造及其控矿作用

黄梅铁矿区志留——泥盆系构成上薄皮推覆体,石炭——下、中三叠统构成中薄皮推覆体,而中、新生界为相对原地体。总体格架是在具有高差异应力(平均值为203.24MPa)和高应变速率(平均值为1.15×10~(-7)sec~(-1))以脆性变形为主的浅层次由NNW指向SSE方向的推覆构造运动中孕育的。菱铁矿床的形成经历了三个阶段:早期,成岩菱铁矿和矿源层的形成;中期,经层滑——逆冲断裂的构造热液的强烈改造并重新富集;晚期,层滑——逆冲断裂的破坏作用。     

基于PFC对含断续节理岩质边坡静力荷载下破坏形式的研究

在含断续节理岩质边坡的破坏中,阶梯状破坏尤其显著,是一种常见的失稳破坏形式。借助二维颗粒流软件(PFC2D5.0)进行简单地质结构模型下的边坡数值模拟,通过采用PFC软件中的人工合成岩体技术,研究了7种不同组合形式下含断续节理岩质边坡的破坏形式及其内部微观接触力场的演变规律。首先对PFC软件中采用的微观力学性质参数进行了验证模拟,通过对完整岩块进行双轴压缩试验和巴西劈裂试验的模拟,得出其应力-应变曲线和强度包络线,从而计算出完整岩块的内聚力、内摩擦角等宏观力学参数;然后通过对含裂隙的颗粒集合体进行直剪试验的模拟,得出其剪应力-剪切位移曲线以及峰值强度和残余强度与正应力的关系曲线,从而计算出裂隙的内聚力和内摩擦角;最后对含上述微观力学性质参数的边坡进行静力荷载下破坏形式的模拟,得出裂隙萌生前应力集中、裂隙萌生后应力释放,以及可将潜在滑动面上方的坡体位移分成4个区,即坡脚处最大位移区、坡肩处较大位移区、坡体内部较小位移区、坡体后缘最小位移区,并验证了萌生的裂隙一般会近垂直于岩桥向坡体表面扩展,切割潜在滑动面以上坡体。     

水头饱和与反压饱和相结合的滑坡黄土物理力学特性研究

黄土地区滑坡等地质灾害频发,黄土的物理力学特性研究对黄土地区地质灾害的防治具有重要意义。以GDS三轴仪为试验平台,采用水头饱和与反压饱和相结合的方法对陕西蔡家坡滑坡原状马兰黄土进行饱和,然后对其进行三轴固结不排水剪切试验。试验结果表明:对初始含水率较低的原状马兰黄土,水头饱和结合反压饱和的方法可以使原状马兰黄土在较短时间、较小反压下达到较高饱和(孔压系数B=0.962);原状马兰黄土的轴向应力-应变曲线呈现为应变弱化型,表现为脆性破坏,在达到土的峰值强度前变形近似"弹性",且在较小的应变下即可达到土的峰值强度;饱和马兰黄土在剪切过程中产生正的孔隙水压力,孔隙水压力曲线先增加后保持稳定,围压越大孔隙水压力增长速率越大;饱和马兰黄土的抗剪强度参数为c=12.7kPa、φ=10.2°,c′=14.8kPa、φ′=16.2°,随着围压的增大其破坏应力随之增大,不同围岩下有效应力路径曲线的形态都近似呈直线形。     

基于拱效应的露天顺向岩质边坡开采影响范围的确定

顺向开采岩质边坡极易产生顺层滑动,对坡上及坡下建(构)筑物通讯或输电设施以及风景名胜等构成威胁,因此开采前须对边坡的开采影响范围作出合理的评估.本文首先从土拱的形成条件出发,分析了露天顺向开采岩质边坡岩拱效应的存在,同时结合岩土性质对土拱和岩拱的特性进行了对比分析,在此基础上建立了岩拱效应分析的基本假设条件及计算模型,并利用结构力学两铰拱理论对岩拱的拱轴线、拱圈应力、弯矩值等进行了计算;然后根据岩拱轴线和拱圈厚度求得拱圈内缘线及外缘线,并利用拱国内缘线、外缘线及开采边界将露天顺向开采边坡划分为4个区;最后结合各区对建(构)筑物影响的强烈程度,求得最大滑塌高度及开采边界距离开采影响范围线的水平距离,从而获得露天顺向岩质边坡的开采影响范围.     

边坡岩体清除的静态控制爆破断裂设计方法研究

针对传统的静态控制爆破破岩模型的不足,将静态控制爆破技术与断裂力学有效结合,提出了边坡岩体清除的静态爆破物理模型和断裂力学模型,给出了边坡斜孔裂纹尖端应力强度因子的计算公式,并解译了边坡岩体清除的静态爆破断裂力学机制;基于Charles应力腐蚀原理的亚临界裂纹扩展的三阶段基本理论,探讨了钻孔裂纹的起裂、扩展、贯通机制,并得到了静态爆破孔亚临界裂纹扩展速度与岩石裂纹尖端应力强度因子的关系式,推导出亚临界裂纹扩展的三阶段裂纹长度,最终给出了静态控制爆破的断裂设计方法;将该方法应用于万州太白岩Bw67号高陡岩质边坡清除工程,并结合现场静态爆破压力试验和断裂设计思想优化了爆破设计参数,现场施工结果表明边坡岩体清除面较完整,未对下方的建(构)筑物造成损害。     

含碳岩层中的金矿化

作者根据苏联国内外不同地区4741件分析样品的资料,计算了包括“普通”粘土质页岩、含金碳质页岩与不含金碳质页岩在内的各种页岩的化学成分。指出,硫化物型金矿化选择性地赋存在SiO_2含量偏低(56.3—59.1％)、K_2O含量偏高(3.0—4.0％)并有同生硫化物(其中包括沉积-热液硫化物)的泥质页岩内。石英型金矿化在各种不同岩石中都有发育,但主要产于SiO_2含量(61.5—80.6％)和Na_2O含量(2.16—3.35％)都偏高的、硫化物原始含量较低的粉砂岩或砂岩中。还指出,容矿岩段产于深断裂交汇处的局部同沉积凹陷内。在成分有利于成矿的岩层或岩系内,矿化受绿片岩变质相岩石的控制,并富集在强片理化和强错动变质带内,这些带中在褶皱构造形成期间溶液与岩石物质发生过持续注入。在褶皱变形条件下,成矿作用是按如下方式进行的:顺层的同生的主要为含金较低的硫化物细脉、浸染体和结核→顺层和顺层交错的含金中等或较富的硫化物团块和石英硫化物团块→整合或交错含金石英脉和细脉。硫化物型金矿石中金的粒度与容矿岩层的区域变质和错动变质程度及所伴生的交代变质程度有直接关系。     

岩层的非均质性对含金剪切带的影响——以魁北克省诺博矿山为例

构成诺博金矿床的含金石英脉赋存在四组方向不同的剪切带中,这些剪切带切割波博岩床——一个变质的镁铁质层状侵入体。尽管所有这些剪切带的方位不同,但它们均有逆向斜剪切的证据;三维空间分析表明,这种剪切起因于该岩床沿倾向的近单轴向下伸张,以及共存组分沿该岩床走向压缩。应力轴的这种导向可归因于区域性压缩变形期问较软围岩中的刚性岩层——岩床的响应。本研究证明,这些岩石中的矿脉都受到岩体几何形态的强烈控制,但受外应力条件的控制则较弱。因此,应用区域勘探模式(依靠基于古应力轴的研究得出的矿脉模式的预测求得),将不能对这些层状岩石(其中赋存有许多重要的太古宙脉型金矿床)的特定矿脉的分布作出精确的评价。     

论浙东南磨石山群祝村组的解体

对浙东南磨石山群祝村组层型———丽水祝村剖面及其附近进一步地质调查时发现祝村组“下伏”的九里坪组为一个英安玢岩侵出体。祝村组建组的基础不存在。祝村组下部英安质熔结凝灰岩和上部流纹岩Nd同位素测定结果 :εNd(t)值和T2DM值分别为 - 9.6、- 7.2和1.70Ga、1.5 1Ga ,表明它们物质来源不同 ,属于不同火山旋回的产物。根据地层层序、岩石组合及与区域磨石山群地层对比 ,祝村组应解体为西山头组、茶湾组和九里坪组。祝村组一名不宜继续使用     

河湖氧化亚氮(N2O)温室气体的微生物还原作用研究进展

氧化亚氮(N₂O)是强温室气体和破坏臭氧层的主要物质之一,河湖生态系统是人为活动导致N₂O排放的热点区域.含有nosZ功能基因的N₂O还原菌(N₂ORB)是唯一已知的N₂O还原微生物,在减少N₂O排放中起着至关重要的作用.先前的研究关注于河湖中N₂O的产生和排放过程及其影响因子,缺少对N₂O汇过程及其微生物还原作用的系统报道.本研究通过系统梳理发现,寒冷的北方地区和河湖局部位点,如底泥、水库深水层和水草区,广泛表现为N₂O的汇.非反硝化N₂ORB是N₂O的净汇,新发现的nosZ Ⅱ型N₂ORB更加多样,其N₂O还原酶转位能量需求更低.相比于nosZⅠ型N₂ORB,nosZ Ⅱ型N₂ORB还原N₂O的半饱和常数更低,对N₂     

上地幔中的岩墙、节理和断层

在世界各地火山岩内的上地幔和下部地壳捕虏体中,已辨认出三种不同的宏观断裂:(1)节理——未被结晶岩浆产物占据的张性断裂;(2)岩墙——被镁铁质岩浆结晶形成的辉石岩、辉长岩或富含水矿物岩石占据的张性断裂;(3)断层——表现出剪切位移的表面痕迹的、未被充填的剪切断裂。除了捕虏体内的断裂外,捕虏体通常具多边形或多面体状,这种形状体现了捕虏体加入把它们带到地表的主岩浆内时所利用的断裂。这种种断裂的形成被认为是由于受岩浆流体的压力和周围构造应力场作用的结果。断裂组和穿切关系的存在表明,有岩浆充填的断裂和无充填的断裂可能是同期生成的,而且局部应力场可能随时间变化,导致重复出现幕式断裂。这些观测结果,使人们对地幔中深部断裂作用的特性和流体-橄榄岩相互作用的重要意义有了深入的了解。我们认为,未被充填的断裂是被从上升到正在形成中的岩墙顶部的岩浆释放出的挥发性流体打开的。这些挥发性流体很重要,一是因为它们的粘度低,能快速地把流体压力传递到岩墙和断层的两端,二是因为它们能降低扩展宏观裂隙和在先存断裂中滑动所需的能量和构造应力。在夏威夷火山活动中心之下20—65km深处发生的地幔地震,对应于这样一个深度区间,据推测,那里的富CO_2流体是从正在上升中的玄武质岩浆中释放