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利用直件大变形力学理论,对均质多岩层在力作用下褶皱的形成过程及结果进行了数值模拟,结果表明当岩层受力两端边界条件对称时,产生的褶皱是对称的;当边界条件不对称时,产生的褶皱的是不对称的,揭示了对称与不对称褶皱产生的力学成因,同时也表明,大变形力学理论在地质构造模拟方面有着良好的应用前景。 相似文献
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贵州南盘江盆地发育一系列不同样式的穹隆状构造,其控制着低温矿床的分布,位于黔西南控制烂泥沟超大型金矿床的赖子山穹隆是其典型代表。在统计赖子山穹隆地层产状的基础上,通过π圆图解确定出轴迹分别为NW和NE向的稳定变形亚区,并依据亚区构造横剖面和几何投影解析得到亚区褶皱位态类型均为直立水平背斜。通过统计分析区内劈理并依据劈理与亚区褶皱轴面的平行关系筛选出轴面劈理,基于轴面劈理的切割关系、卷入变形的地层及前人获得的相关构造岩浆岩年代推断出组成赖子山穹隆亚区褶皱的发育时序,即NWSE向背斜发育于燕山早期,NNESSW向背斜发育于燕山晚期。基于地质构造分析,结合该地区地层岩石能干性强弱、地层缩短量和变形边界条件建立两个沙箱模型进行4组实验,通过改变软弱层材料、变形同时性模拟构造复合叠加和构造联合叠加的变形过程及样式,讨论影响叠加变形的因素。根据模拟结果,我们认为赖子山穹隆是NW向和NNE向纵弯直立水平褶皱经移褶性复合叠加形成的穹隆状构造,两期褶皱分别对应燕山早期雪峰山隆起对南盘江盆地的侧向挤压作用和燕山晚期黔西南由NW向SE的大型逆冲推覆作用;岩层能干性差异和构造变形的强弱是影响叠加褶皱构造样式和叠加类型的关键因素,当岩层能干性差异较大时,相对软弱的岩层起到分层变形作用,使得软弱层上下强硬层构造样式不同;后期变形较弱时,形成限制性、移褶性叠加褶皱,后期变形较强时,形成斜跨、横跨式叠加褶皱,分阶段变形形成复合叠加构造,同时变形或变形速度差较小时,形成弧形的联合叠加构造。 相似文献
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为了弄清褶皱构造形成过程中应力场的分布及动态演化状况,运用弹性力学理论对褶皱构造形成过程中的应力场进行了分析并对其动态演化进行了探索。通过分析给出了单一岩层褶皱启动时应力场的解析式;根据解析式求出了褶皱波长与岩层厚度、刚度模量之间的关系,从而揭示了褶皱等距性的成因;同时研究了褶皱驱动应力与岩层厚度、刚度模量以及褶皱波长之间的关系,从而指出褶皱作为"古地应力记录仪"用以测量古地应力的可能性。通过对不同结合状态复合岩层的分析,揭示了平行褶皱、相似褶皱、不协调褶皱的成因;在单一岩层褶皱启动时应力场解析式的基础上,提出了能体现褶皱应力场演化状况的解析式并做了部分求证,进而对褶皱应力场的演化做了分析。 相似文献
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在褶皱形态的分形分析基础上，利用分形理论和褶皱的岩石力学成因理论推导出了褶皱的分数维（Ｄ）与岩层厚度（ｈ）和粘度（μ）的关系式，即找到了褶皱分形分布的岩石力学成因机制，在相同的构造应力场条件下，岩层的厚度和粘度越小，则越易产生较复杂的褶皱，即褶皱的分数维越大，因此，利用褶皱的分形测量，可以定量了分析褶皱形成的岩石力学性质，这是分形研究从形态研究到机制研究的一种探索。 相似文献
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根据Ramberg的纵弯褶皱粘性力学实验,在褶皱形态的分形分析基础上,利用分形理论和褶皱的流变学理论导出了褶皱的分数维(D)与岩层厚度(h)和粘度(μ)间的关系式,并探讨了褶皱复杂性对褶皱分数维的影响,从中获得有关复杂褶皱的流变学信息。影响分形褶皱复杂程度的因素很多,主要因素包括岩层的厚度和粘度。因此,对褶皱的分形测量和岩层厚度及粘度的分析,可以定量分析分形褶皱形成的流变机理。这一研究是褶皱的非线性流变学理论研究的一个尝试。 相似文献
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基于总位移指标的反倾岩质边坡倾倒变形影响因子敏感性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为分析反倾边坡倾倒变形影响因子敏感性差异,本文采用数值模拟与灰色关联相结合的方法进行研究。首先将边坡几何特征参数、岩体物理力学参数、岩层力学参数定为反倾边坡第一级倾倒变形影响因子,并从各一级因子中进一步划分出边坡坡度、岩层倾角、岩层柔度等12个次级影响因子;然后对各二级影响因子分别选取11个水平数,并将12个二级影响因子、11级水平数随机组合成11套数值模拟方案,采用UDEC进行各方案数值模拟分析;最后采用灰色关联理论以坡顶倾倒变形水平位移为参考序列对12个二级影响因子进行关联度计算,并进一步分析出了3个一级影响因子敏感性大小。研究结果表明：（1）12个二级影响因子对倾倒变形影响最大的是岩层倾角;（2）三个一级影响因子中几何特征参数对倾倒变形影响最大,岩层层理力学参数对反倾边坡变形影响次之,岩块物理力学参数对反倾边坡变形影响最小。 相似文献
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含煤岩系变形规律的研究,对煤炭资源评价和开采、煤矿瓦斯灾害预测、煤层气的可开发性评价具有指导意义。基于含煤岩系的岩体结构是控制其变形的基础因素这一前提,以岩体力学和分形几何学基本理论为指导,提出取决于岩石杨氏模量和泊松比的岩体强度因子和取决于岩层厚度的分形维数两个参数,以断层发育的安阳双全井田、褶皱发育的沁水盆地煤层气开发区及滑动构造发育的荥巩谷山井田为例,系统探讨了岩体结构对含煤岩系变形的控制作用。研究表明,低强度因子和厚层岩层较多的分形维数低值区,含煤岩系以韧性变形为主,多形成褶皱,煤体变形程度深,为瓦斯灾害严重区和煤层气难以开发区;高强度因子和厚层岩层较少的分形维数高值区,含煤岩系以脆性变形为主,多发育断层,构造煤难以区域展布,只分布在断层附近。可见含煤岩系变形不仅与岩体强度有关,而且受岩层厚度的控制。统计层段内刚性岩层的存在增加了岩体强度,岩层复杂程度的增加同样提高了岩体强度。岩体力学和分形几何学的引入,为煤岩体变形行为和程度的描述和预测提供了一种新途径。 相似文献
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本文采用物理机制模型、数值模拟和理论计算相结合,分析研究了顺层斜坡滑移-弯曲变形机制,提出了顺层斜坡产生滑移-弯曲变形的地质和力学条件、临溃状态判别与早期识别标志。研究认为:岩层倾角20是滑移-弯曲变形产生的必要地质条件。斜坡前缘岩层弯曲隆起是临溃状态的早期判识标志。岩层倾角、单层厚度、临界坡长和溃屈深度之间相互制约和影响。岩层倾角越大,越易产生溃屈,且溃屈层数和深度越大;斜坡临界坡长与岩层倾角呈负幂函数变化规律;层间黏结作用产生的共弯效应影响弯曲岩层的整体抗弯刚度,从而制约溃屈深度并对斜坡最终溃屈状态起着决定性作用。该成果对于早期防范和识别地质灾害具有重要价值。 相似文献
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单层纵弯褶皱曲率指数与应力指数的关系探讨 总被引：1，自引：1，他引：1
褶皱含有岩石经历的变形和变形条件的信息。力学、数学、数值和实验分析显示，通过分析单层纵弯褶皱的形态可获得流变学信息。数值模拟表明褶皱的曲率指数ｋｉ对于应力指数ｎｌ有很好的依赖性，当波长厚度比λ／ｈ≥１０时，ｋｉ随着ｎｌ的增加而增加。基于数值模拟的结论，分析了北京西山板岩中石英脉肠状褶皱，获得了石英脉的应力指数大于１０的结果，并进而获得石英脉对板岩的粘度比在２４１～６６２之间。认为这种小构造的研究方法是一个新的获取岩石流变参数的可行途径 相似文献
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褶皱冲断带油气资源丰富,统计表明全球探明油气储量约14%分布在褶皱冲断带。自从1815年地质学家第一次以模拟实验的方式验证了褶皱形成于岩层遭受水平挤压变形的二百多年来,针对褶皱冲断带的物理模拟实验研究无疑是最卓有成效的研究领域方向之一。本文从追溯早期模拟实验先驱,到近二十年来国内外相关研究进展综述,着重分析和评述物理模拟实验研究对于前陆褶皱冲断带构造理论发展的主要贡献。强调造山带临界楔体理论以及基底滑脱层强度、流体超压和变形岩层内聚强度等对构造变形过程的控制作用。主要介绍的实验性标志成果有：(1)褶皱冲断带构造变形的生长规律;(2)褶皱冲断带的构造变形机制;(3)褶皱冲断带中构造变形的主控因素。我们的目的是提供引人入胜的物理模拟实验研究成果,吸引更多现在和未来的研究人员理解和重视物理模拟工作,借助日益进步的实验装置和技术方法,促进盆地构造研究在学科发展道路上,一步步实现从定性走向定量、从二维走向三维、从几何学和运动学走向动力学的飞跃。 相似文献
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基底先存断裂的活动会对其盖层岩层的变形起到较大的影响,尤其当应力直接作用于基底时更是对变形起到了控制作用。通过一系列的砂箱实验模拟分析了在统一的构造应力场中,当深部的基底断裂作平移滑动时盖层断块的被动变形情况:当其具有伸展分量时,会形成一个近对称的走滑 伸展裂谷形态,当具有挤压分量时,会形成以逆冲走滑断裂为边界的对称的局部挠曲隆起;同时在剖面上会形成典型的走滑构造特征,变形区域的大小与伸展或挤压分量的大小有关。先存的盖层断块受到基底作用力时,除内部变形本身还会发生旋转,形成局部的拉伸和挤压区;当一个地区的基底断裂多次活动甚至发生反转时,就会使地表形成特别复杂的构造现象;郯庐断裂带中段的埕岛-垦东潜山构造带的变形是一个典型的走滑基底控制的情况,实验结果证明基底的走滑反转变形造成这些断块的旋扭,盖层的非完全反转形成了剖面上的“复式花状构造”。 相似文献
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在前人对褶皱冲断带的研究基础上,为进一步深入分析对比滑脱层数量、强度、深度等对褶皱冲断带的制约,设计了6组砂箱模拟实验,并运用粒子成像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术的实时监测,计算出各阶段模型剖面上的速度场和涡度场,对褶皱冲断带的运动学过程和变形机制进行详细刻画和定量分析。实验结果表明,滑脱层的强度和深度均制约着褶皱断层的构造演化,滑脱层的强度越小,其上覆地层中的变形传播越远,滑脱层深度越深,对整个构造样式更具有控制作用,变形也就传播得更远。以微玻璃珠组成的滑脱层主要产生前展型逆冲叠瓦式构造,上部推覆体前缘水平位移较快;以硅胶组成的滑脱层上部形成叠瓦式构造,下部形成冲起构造,上、下两部分具有明显的分层变形特征。PIV监测结果显示,当上盘速度骤停,并且前缘涡度值骤降时,断坡形成并发展成断坪-断坡组合构造样式;下一条断层以相同方式在前缘形成,从而使褶皱冲断带向前陆方向扩展。将实验结果与龙门山南段褶皱冲断带进行了对比分析,得到了较好的印证。 相似文献
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锦屏Ⅰ级水电站解放沟左岸边坡倾倒变形机制的3D数值模拟 总被引：2，自引：0，他引：2
为研究某一边坡的变形机制问题,采用3D-σ模拟了地质体演化机理,用FLAC-3D模拟与3D-σ的模拟结果相互验证;获得了河谷下切过程中边坡的变形特征,揭示左岸边坡的变形破裂形成机制。经分析得出如下主要结论:从地应力的角度分析河谷边坡变形的成因机制是切实可行的方法;坡体的卸荷促进弯曲倾倒变形的进行,并为它划定界限;作者提出的解放沟左岸边坡变形的成因机制是合理的;卸荷回弹也是促进倾内层状体边坡中深层弯曲倾倒变形进行的起始因素,并为变形划定界限;倾倒变形的破坏面是双折线型的。 相似文献
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The main aims of this study are to show (i) that non-cylindrical three-dimensional (3D) fold shapes and patterns can form during a single, unidirectional shortening event and (ii) that numerical reverse modeling of 3D folding is a feasible method to reconstruct the formation of 3D buckle-folds. 3D viscous (Newtonian) single-layer folding is numerically simulated with the finite element method to investigate the formation of fold shapes during one shortening event. An initially flat layer rests on a matrix with smaller viscosity and is shortened in one direction parallel to the layering. Forward modeling with different initial geometrical perturbations on the flat layer and different lateral boundary conditions generates non-cylindrical 3D fold shapes and patterns. The simulations show that, in reality, the initial layer geometry and the boundary conditions strongly control the final fold geometry. Fold geometries produced from the forward folding models are used as initial setting in numerical reverse folding models with parameters identical to those of forward models. These reverse models accurately reconstruct the initial geometry of forward models with also only one extension event parallel to the previous shortening direction. The starting geometry of the forward models is inaccurately reconstructed by the reverse models if a significantly different viscosity ratio than in the forward models is used. This work demonstrates that reverse modeling has a high potential for reconstructing the deformation history of folded regions and rheological constraints such as viscosity ratio. Reverse models may be applied to natural 3D fold shapes and patterns in order to determine if they formed (i) during a single or multiple deformation events and (ii) as active buckle-folds with a viscosity ratio 1 or as passive, kinematic folds without buckling. This approach may find much application to fold interference patterns, in particular. 相似文献
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Solute transport through a porous medium is typically modelled assuming the porous medium is rigid. However, many applications exist where the porous medium is deforming, including, municipal landfill liners, mine tailings dams, and land subsidence. In this paper, mass balance laws are used to derive the flow and transport equations for a deforming porous medium. The equations are derived in both spatial and material co‐ordinate systems. Solute transport through an engineered landfill liner is used as an illustrative example to show the differences between the theory for a rigid porous medium, and small and large deformation analysis of a deforming porous medium. It is found that the large deformation model produces shorter solute breakthrough times, followed by the small deformation model, and then the rigid porous medium model. It is also found that it is important to include spatial and temporal void ratio variations in the large deformation analysis. It is shown that a non‐linear large deformation model may greatly reduce the solute breakthrough time, compared to a standard transport analysis typically employed by environmental engineers. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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系统分析前人在沉积盆地构造研究的基础上,论文总结了沉积盆地构造核心理论和关键技术方法的前沿与发展方向。沉积盆地构造核心理论包括盆地分类理论、成盆机制理论、变形定量分析理论和盆地充填过程理论。盆地分类理论是依据不同分类标准建立盆地分类方案,其发展趋势是基于资源与构造背景的原型盆地分类和基于盆地演化的叠合盆地分类;成盆机制理论是定量模拟不同作用机制下(纯热机制、构造作用、负载作用)盆地沉降过程及其控制因素,其发展趋势是三维成盆动力学模拟;变形定量分析理论包括断层相关褶皱理论、临界楔理论和盐构造理论,其发展趋势是三维构造建模与三维定量变形分析;盆地充填过程理论主要开展不同构造成因盆地的充填过程对比与盆山过程的源-汇分析,其发展趋势是多元源-汇分析与定量化盆地分析。沉积盆地构造关键前沿技术包括三维构造建模技术、构造物理模拟与数值模拟技术和基于三维构造恢复的裂缝预测技术。构造物理模拟技术包括了基于工业CT扫描成像物理模拟技术:可以无损动态监测构造带内部变形演化过程,精确构建变形带三维空间展布形态;基于PIV的有限应变分析的物理模拟技术:可以定量分析变形的演化过程,直观展示应变分布特征,探讨构造应变动态分布规律;基于超重力离心机的构造物理模拟技术:可以模拟不同尺度构造流变过程,探讨岩石圈浅层脆性变形与深层韧性流变之间的动力学机制。 相似文献
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新疆博格达山西缘米泉地区构造解析与建模 总被引：1，自引：0，他引：1
新疆博格达山西缘米泉地区油气地质条件优越,但构造变形复杂,地震资料品质较差,准确落实地下地质构造是油气勘探取得突破的关键。该区地表露头出露良好,地震、非地震(MT)和钻井等资料丰富,为落实地下地质构造提供了良好的资料基础。通过对该区地表地质、地震、非地震、钻井和测井等资料的综合研究与应用分析,结合对前人构造解析与建模理论成果和主要技术方法的总结,形成了针对山前冲断带复杂构造变形区以断层相关褶皱构造解析为核心、多因素约束的综合构造解析与建模技术,建立了米泉地区多层次逆冲推覆构造模型。这项技术应用于构造特别复杂地区低成像品质地震资料的构造解释,可有效降低地震资料解释的多解性。 相似文献
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深埋式大直径钢圆筒是一种新型海工结构,目前尚未有公众一致认可的结构稳定性分析方法,严重阻碍了大直径钢圆筒结构在实际工程中的推广使用。为进一步完善新型结构的理论基础,研究结合港珠澳大桥人工岛工程实例,基于PLAXIS 3D分析平台,针对深埋式大直径钢圆筒岛壁结构开展三维弹塑性建模分析。研究结果表明:当大直径钢圆筒结构深埋于软黏土地基时,圆筒顶部水平位移相对较大,但其整体稳定性可以获得较大提升。数值模型计算分析的方法与基于OCDI的平面分析理论相结合,并通过实际工程案例中测量数据的验证,最终形成一套可靠的深埋式大直径钢圆筒抗剪抗滑稳定性计算方法和判别标准,并对钢圆筒结构用于港口水工建筑物的适用性提出了原则性建议。研究成果可为类似工程的设计与优化提供理论依据和参考实例。 相似文献