针对裂隙岩体渗流的热学效应分析和探讨

随着工程实践和科学研究的深入,人们已逐渐认识到裂隙岩体所赋存地质环境的复杂性及其所诱发地质灾害的多变性,于是刘继山、仵彦卿、柴军瑞、黄涛等国内一些专家学者在不同程度、不同角度对裂隙岩体赋存地质环境中各个因素之间相互影响作用的课题进行了有意义的探索和研究.     

三台县郪江金钟山崖墓群地质病害分析

四川省三台县郪江金钟山崖墓群是郪江汉代崖墓群中的典型代表,该墓群目前存在的地质病害主要有墓室围岩节理裂隙发育、危岩崩塌掉块、渗水和造像与壁画的风化等。地质病害主要跟当地的水文、地形地貌、地层岩性、地质构造等地质环境因素有关,同时其地质病害之间也相互联系:岩体裂隙有利于地下水的入渗,地下水又会促使裂隙的发展;裂隙发展使危岩体崩塌掉块,而危岩体的掉块又反过来使母岩应力重分布,加快卸荷裂隙形成。整个郪江崖墓群数量庞大,且其地质环境条件与破坏模式同金钟山崖墓群极为相似,对金钟山崖墓群的地质环境与破坏模式进行分析可为该区域内崖墓群的保护提供参考依据。     

裂隙岩体几何和力学表征单元体尺寸的颗粒流分析

确定裂隙岩体的表征单元体尺寸对于准确分析工程尺度裂隙岩体的结构特性和力学特性非常重要。根据加拿大Brockville铁路隧道内裂隙分布的地质参数,采用Monte-Carlo法构建大尺寸的裂隙网络模型,计算不同尺寸裂隙网络模型的单位体积内的裂隙面积(P_(32))和单位体积内的裂隙数量(P_(31)),确定裂隙岩体的几何表征单元体尺寸(即几何REV)。然后采用颗粒离散元方法构建不同尺寸的等效岩体模型,利用数值试验法得到单轴抗压强度和弹性模量随岩体尺寸的变化规律,确定裂隙岩体的力学表征单元体尺寸(即力学REV)。最后探讨了几何REV尺寸与力学REV尺寸之间的关系,揭示了裂隙岩体结构特征和力学特征之间的内在联系。     

铁山岩体地球化学特征及其找矿意义

通过长期的野外调查所掌握的地质资料和分析数据，从定性、定量上研究铁山岩体的地球化学特征．所论证的地球化学特征又恰好与岩体赋存的矿床的时空分布相吻合。从而揭示了岩体地球化学特征的找矿意义。     

井孔岩体稳定分析的双孔隙弹塑性数值解

研究了倾斜油井井眼周围含天然裂纹的孔隙岩体的机械力学行为及其与流体流动耦合的力学问题。模型中将含天然裂纹的孔隙岩体看作双孔隙介质,即孔隙岩体和其中包含的裂隙系统。孔隙岩体和裂隙系统二者具有不同的孔隙率和不同的渗透特性。模型将孔隙岩体、裂隙系统、以及流体的流动三者耦合起来考虑,在分析中考虑了岩体和裂隙系统二者不同的孔隙率和不同的渗透率。并给出了任意倾角的孔隙裂隙岩体中井孔围岩的变形与岩体内部流体的流动的数值解。     

洛阳龙门石窟水的赋存对岩体稳定性的影响

由于地下水的发育和大量溶洞的存在,龙门石窟与国内其他石窟相比,有着典型的水文环境。采用岩体力学中的基本理论和方法——库仑准则和摩尔圆,评价了水的赋存对洞窟立壁岩体稳定性的影响。通过计算饱水前后节理面滑动临界剪切强度的降低和在应力摩尔圆的直观图示可以得到,边坡卸荷裂隙中水的存在明显降低了岩体的力学强度,是诱发洞窟岩体失稳事件产生的活跃因素。     

裂隙岩体边坡开挖卸荷稳定性离散元数值模拟研究

工程岩体边坡中伴生着大量随机裂隙,开挖卸荷很容易导致裂隙扩展,最终导致边坡失稳.但卸荷边坡稳定性涉及断裂力学、岩体力学、地质工程、水力学等多个学科,很难精确分析.针对裂隙岩体边坡,借助离散元方法定义裂隙密度,分析应力水平、台阶高度、裂隙密度等不同因素对边坡卸荷程度的影响.研究结果表明：开挖过程中,当应力水平由0.5 MPa增至2 MPa时,开挖面处最小主应力由0.01 MPa增加到0.2 MPa,最大位移由1.4 cm增加到6.5 cm;随着台阶高度减小,卸荷产生的拉应力区范围减小,变形主要位于中下部岩体;当裂隙密度增大时,边坡最大位移由1.4 cm增至5.5 cm,裂隙沿着优势面贯通趋势越明显.研究成果可为裂隙岩体边坡开挖卸荷变形控制提供参考.     

甘肃省瓜州县花黑滩钼矿地质特征及成因分析

瓜州县花黑滩钼矿是已经探明的中型钼矿床。从钼矿形成的控矿因素及诸多成矿地质特征、矿床成因人手,分析了甘肃省瓜州县花黑滩钼矿形成的主要地质因素、矿床形成的地质作用;指出钼矿的形成主要受成矿岩体、岩体与地层热接触带及次级断裂构造的控制。提出了钼矿赋存的有利部位,重点在成矿岩体的次级小断层（裂隙）中、侵入岩与地层热接触带上形成的黑云母石英角岩、黑云母长英角岩中寻找富矿体。建议今后在该地区找矿工作中,应加大在侵入岩与地层热接触带上的角岩化带中寻找新的钼矿体,扩大钼矿床的远景储量。     

采矿对地质环境的影响及治理设想

各个矿山由于矿石类型、赋存条件、开采方式、地质环境容量的不同,对矿山地质环境的破坏程度不同,因而治理方法、治理措施、治理思路应结合矿山实际情况确定。本文论述了露天开采对矿区及周边地质环境的影响,分析了矿山环境恢复治理所面临的问题,并提出治理设想。     

节理裂隙边坡锚注加固力学模型与实验研究

对加锚注浆节理模型进行力学分析,并与注浆胶结裂隙岩体模型力学试验结果进行对比验证。研究结果表明:压力注浆能够提高加锚节理裂隙边坡弱面的抗剪强度及抗剪刚度;裂隙注浆胶结体强度与浆液配比、注浆压力、裂隙所含介质的组成以及岩体赋存应力场、渗流场有关;锚杆与注浆体共同作用能够发挥两者各自的力学特性,从而提高边坡的加固效果。     

煤矿巷道顶板宏观单裂隙的力学行为及影响分析

宏观尺度裂隙对岩体完整性和强度影响显著,其赋存形态亦影响巷道顶板的稳定。为了揭示裂隙赋存形态对巷道顶板的影响规律,以"张开率"和"切向滑移度"来表征裂隙(层理)的行为状态,利用FLAC~(3D)中Interface命令构建裂隙(层理),分析了不同裂隙倾角和连通率的单裂隙条件下巷道开挖后顶板裂隙的力学行为、位移、应力及其分布。结果表明:裂隙倾角及连通率影响裂隙开裂宽度及范围、裂隙(层理)剪切位移及范围、层理剪切滑移区分布;裂隙张开率和切向滑移度均与连通率呈"双曲线"关系;裂隙倾角对裂隙的形态与演化有较大影响;顶板下沉与裂隙倾角和连通率呈现单调增(减)关系。因此,控制顶板下沉能有效控制巷道顶板裂隙的扩展与连通,亦有助于预防顶板离层和滑移。     

四川地震灾区巴中市南江县鹰嘴岩危岩形成机制分析

鹰嘴岩危岩区位于巴中市南江县县城边缘,在汶川“5．12”地震及其后的余震作用下,使岩体原有的节理、裂隙得到进一步的发展、贯通,从而使岩体形成了诸多不利的危岩体;在对巴中市南江县鹰嘴岩危岩的工程地质、地质环境详细研究和对危岩体典型特征及形成机制进行研究的基础上,论证鹰嘴岩危岩的形成与地震及危岩体附近的工程地质、地质环境等的相互关系。研究结果表明,危岩稳定性现状处于基本稳定至欠稳定状态,暴雨和地震条件下处于欠稳定至不稳定状态,其危险性大。     

西南水电工程坝址峨眉山玄武岩卸荷分带研究

岩体卸荷及其产生的变形现象已成为水电工程建设中一个突出的问题.在分析西南水电工程中峨眉山玄武岩岩体卸荷划分方法的基础上,采用已被大多数工程所运用的岩体的张开裂隙条数、裂隙张开度和纵波速度作为卸荷带划分量化指标,对白鹤滩水电站卸荷带进行了划分,证明了此量化指标作为卸荷带划分的统一标准的可行性.进一步结合卸荷带的地质特征,探讨了峨眉山玄武岩岩体卸荷带划分的统一标准问题,提出了卸荷带划分的建议方案.     

岩溶地基灌浆质量评价的声波全波列测井技术

在理论分析和数值模拟研究的基础上,将声波全波列测井技术应用到湖南吉首—茶洞高速某悬索桥塔基岩体灌浆质量检查中,利用声波图像,对钻孔附近发育的节理裂隙、破碎带和水泥砂浆充填情况进行分析。研究结果表明:结合地质条件,利用全波列测井信号属性参数的特征可以较好地表征裂隙岩体的充填效果;灌浆时水泥浆液在外压下主要沿连通性较好、延伸较远的裂隙向孔外岩体渗透;没有连通的裂隙则被忽略,或在灌浆压力下作用下劈裂而部分充填,形成不同的充填效果,呈现出不同的声波波场特征;声波全波列测井可以检查钻孔的孔壁及其附近岩体灌浆情况,不仅分辨率高,而且探测深度远远超过常规滑行波的探测深度,声波全波列测井技术应用于岩体灌浆质量评价是可行的。     

低裂隙密度条件下三维裂隙岩体的有效渗透性

裂隙岩体的渗透性是许多地下工程的重要参数之一。低裂隙密度下岩体渗透性特征与目前广泛研究的高裂隙密度显著不同,并且具有强烈的不确定性。该文首先提出了一种裂隙多孔介质渗流数值方法,该方法建立在等效离散裂隙网络模型之上,采用二维三角形单元网络等效描述三维岩体的孔隙基质和裂隙,推导了等效单元导水系数的解析表达式。该方法自然考虑了裂隙与基质之间的流量交换,且无需添加额外的参数。随后,对不同裂隙密度、不同研究尺度的裂隙岩体渗透性进行了Monte-Carlo模拟。结果表明:裂隙网络是否贯通研究区域对有效渗透性影响巨大;裂隙岩体的有效渗透性在低密度区间内存在独有的尺度效应;将岩体的渗透性依据网络是否贯通分类后,两类渗透性平均值依据样本尺度呈现规律变化,该规律能够用帮组建立不同尺度下岩体有效渗透性之间的关系。     

地震大型滑坡滑带岩体结构特征及地质原型分析

以汶川地震触发最大滑坡-大光包滑坡为例,基于现场工程地质调查、槽探、平硐,室内SEM电镜、岩石薄片技术手段,分析地震大型滑坡滑带岩体结构特征及地质原型。结果表明,大光包滑坡滑带岩体一方面遭受了严重构造碎裂,表现为:充填胶结裂隙发育,岩体呈紧密镶嵌的角砾结构和基底式胶结结构,厚度上呈现分带特征;另一方面还发育大量新裂隙,表现为:新鲜裂隙平顺、无充填,具有张性特征,延伸长度短、间距小,优势发育在几乎水平和垂直两方向。通过对显微裂隙分期配套和里德尔裂隙解译,揭示大光包滑坡滑带地质原型为层间构造错动带,地震中大光包滑坡在该带内发生了剪切破坏。     

基于GSI的裂隙化岩体力学参数的确定

裂隙化矿岩体的力学强度特征和参数,主要受到岩块力学参数和岩体的节理裂隙参数的影响。为确定井下开采裂隙化矿岩体的力学强度参数,引入节理间距和节理面粗糙度系数(JRC)对地质强度指标(GSI)系统进行定量化的分级和参数取值,建立了定量化的GSI评价体系,综合采矿活动的影响因子,实现了裂隙化岩体力学强度参数的计算。以锌铜矿体的裂隙化矿岩体结构为研究对象,在进行的岩体工程地质调查基础上,取得了上下盘围岩的节理裂隙间距和节理结构面粗糙度系数,定量确定了上下盘围岩的裂隙化岩体强度力学参数。研究结果表明,运用定量化的GSI方法,可以实现裂隙矿岩体结构强度参数的确定,得到了锌铜矿体的上盘和下盘围岩的强度特征参数,其弹性模量分别为5.749 GPa和4.483 GPa,内聚力分别为3.126 MPa和2.772 MPa,内摩擦角分别为24.56°和23.08°。这些力学强度参数指标为裂隙矿岩体的采矿工程设计提供了基础参数。     

甘肃秦安何家坪钼矿地质特征及找矿标志

何家坪钼矿位于祁连与北秦岭加里东褶皱带的复合部位,南祁连加里东成矿带东段陇西-清水铜铁金铅锌多金属成矿带上,矿体赋存于斑状二长花岗岩,受岩体中节理裂隙控制,具高硅、高铝、富碱、贫铁、钙、镁之特点,是寻找钨、钼、锡矿产的有利地段。文章在较详细研究矿区成矿地质条件的基础上,总结了该矿区的主要地质特征,分析了该矿区找矿前景。     

斜坡岩体卸荷分带量化研究

岩体卸荷及卸荷带划分一直是水利水电工程地质研究的重要内容，它是影响坝基建基面选择的主要因素之一。作者在分析国内外岩体卸荷分带研究成果基础上，提出了采用裂隙开度、裂隙条数、纵波速度、透水性系数等作为岩体卸荷分带的量化指标，并采用裂隙开度、裂隙条数、纵波速度对工程区部分平洞岩体进行卸荷带划分，其结果与现场定性划分的卸荷带界线基本一致。岩体卸荷分带量化指标的建立为岩体卸荷带划分的工程实践提供了参考依据。     

复杂裂隙岩体环境下地下厂房轴线方向优化选择研究

抽水蓄能电站地下厂房轴线方向选择是前期勘察工作的重点.以芝瑞电站为工程背景,所研究的地下厂房围岩岩性为熔岩角砾岩,岩性较单一,结构面以Ⅳ级、Ⅴ级为主,岩体裂隙发育,完整性差,岩体结构以镶嵌～次块状结构为主.以块体理论为基础,运用Unwedge程序,充分分析不同结构面组合切割下的围岩稳定情况,以最小安全系数的最大值为取值原则,对复杂裂隙岩体环境下地下厂房轴线方向优化选择进行了系统研究.结果表明:研究区地下厂房轴线方向宜为NE50°.通过分析证明,块体理论在中低地应力区复杂裂隙岩体环境下地下厂房轴线方向优化选择中具有重要的现实意义.