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西安城区地裂缝破裂扩展的数值模拟 总被引：7，自引：3，他引：4
西安城区由于其复杂、特殊的地质条件,成为世界上地裂缝发育最典型的城市,这给建设中的西安地铁带来了全新的课题。隐伏地裂缝在黄土中的扩展机理,影响范围,影响程度等问题,都是西安地铁建设中所广泛关注和亟待解决的问题。为研究黄土中地裂缝的扩展机理和扩展特征,笔者结合大型物理模型试验结果,利用数值模拟的方法,建立了三维数值分析模型,进行了不同工况的对比分析研究。研究表明,采用数值模拟的结果与模型试验以及调查所见地裂缝带上建筑物的破裂形式基本一致,这说明用数值模拟进行地裂缝扩展分析是有效的。 相似文献
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隐伏地裂缝扩展的大型原位浸水试验研究 总被引：1，自引：1，他引：0
隐伏构造地裂缝具有潜在的灾害效应和扩展的随机性,地表水是诱发隐伏地裂缝扩展的因素之一。文章基于野外调查资料,定性分析了地表水对隐伏地裂缝扩展效应的水压作用及黄土湿陷作用机理,在此基础上选取西安曲江新区隐伏地裂缝黄土场地开展了大型原位现场浸水模拟试验。通过沉降观测、数据分析和数值模拟,得出水压作用是诱发隐伏裂缝扩展的辅助因素,因黄土湿陷作用在裂缝两侧形成的差异沉降是主要诱因,靠近隐伏地裂缝的区域沉降量最大,距离裂缝越远沉降量越小,整体呈现抛物线形的沉降模式,验证了地表水诱发浅表层黄土隐伏裂缝扩展的作用机理。相关认识对于研究隐伏构造地裂缝的扩展机理以及防治工作具有重要的指导意义。 相似文献
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《岩土力学》2017,(Z1):189-194
采用土工离心机试验,研究正断层和逆断层错动引起上覆饱和黏土层在20步连续断层错动作用下的变形特性以及裂缝扩展的规律。研究结果显示,正断层错动后地表呈现多条且平行断层面的张拉裂缝,随着错动量的增大,正断层破裂逐渐偏离基岩断层的错动方向,偏向上盘一侧,裂缝逐渐向上盘的方向开裂,裂缝主要发生在断层延长线附近;逆断层错动后地表裂缝均分布在上盘,而且离断层尖端延长线较远,产生的裂缝较细、数量较少,随着断层错动量的增大,地表位移增大,靠近断层下盘一侧的地表受断层错动影响较小,位于断层上盘一侧的地表则随着断层错动显著移动;随着断层错动量的增大,最大地表坡度随之增大,正断层引起的最大坡度的位置逐渐向上盘方向移动,逆断层引起的最大坡度的位置逐渐向下盘方向移动,逆断层的影响范围比正断层的影响范围更广。 相似文献
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活断层对城市建设的影响长期以来受到科研人员与城市建设者的重视。活断层避让距离的确定直接影响活动断裂地区建筑物的选址。伴随着中国地下空间开发进入快速发展阶段,活动断裂地区的地下建筑选址问题应运而生。以隐伏活动正断层为例,综合考虑地下建筑震害影响、隐伏活动正断层地区地质背景、断裂活动性以及发震破坏特征,对活断层地区地下建筑的避让问题开展研究。研究表明：地下建筑受活断层发震的影响比地面建筑小,但断裂发震的影响依然需要重视;隐伏正断层破坏范围受多方面的影响因素控制,地下建筑避让距离的划定需以断层变形带的边界为起点进行;结合渭河断裂咸阳段的地质背景与断裂活动特点,确定断层上、下盘的避让距离分别为30 m和15 m,得出渭河断裂咸阳段地下30 m以浅限建带的宽度为140 m。 相似文献
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《中国煤炭地质》2021,(6)
为了揭示不同倾角隐伏断层条件下的底板突水机理,运用剪切破坏理论建立了隐伏断层导水机理的力学模型。根据某实际矿井地质条件构建了倾角分别为15°、30°、45°、60°和落差为3m的隐伏逆断层模型,运用FLAC3D数值模拟方法分析了不同倾角隐伏逆断层在开采条件下的塑性区、垂直应力、孔隙水压力分布情况。结果表明:承压水的理论极限值受工作面埋深、采高、隐伏断层产状及其与底板距离等因素的影响,其中隐伏断层倾角的影响最为显著。当断层倾角较大、且与塑性区相交后断层下盘就会发生大面积破坏,破坏深度可达到23m;当隐伏断层靠近底板破坏区或完全位于采空区下方,隐伏断层末梢垂直应力大幅度降低,且沿断层方向岩层应力也大幅下降;孔隙水压力的压差高度随着隐伏断层倾角的增大而逐渐减小,但底板孔隙水压力的变化趋势则相反,隐伏断层上端末梢的揭露位置越靠近切眼,其孔隙水压力值越大,对开采工作影响越大。 相似文献
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西安地裂缝两盘的差异沉降是地裂缝活动主要方式之一,抽取承压水是加剧地裂缝两盘差异沉降活动的重要因素,但其具体作用机理尚不十分明晰。本文通过分析水平微元的受力条件和土体-地裂缝协调变形特征,并利用数值法,解释了地裂缝上、下盘的变形差异机理;然后采用数值法,得到了不同抽水条件、地裂缝透水条件下的地面沉降特征。研究表明：地裂缝较小的剪切模量导致近地裂缝处上盘单元所受上覆荷载及下侧反力较大,下盘单元恰好相反,从而使得相较于下盘,上盘沉降较大;抽水条件和地裂缝透水性通过影响抽水引起的力学扰动,放大了两盘的变形差异;当抽水井位于上盘时,地表出现明显的沉降差异,且地裂缝透水性越差,这种差异越显著。 相似文献
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日益增多的地裂缝灾害受到人们的普遍关注,而隐伏地裂缝数量更加巨大,其破裂扩展的随机性及潜在的灾害效应是我们必须面临和解决的问题。隐伏地裂缝的破裂扩展方式受多种因素影响,包括地裂缝的位错量、倾角和活动速率,上覆土层的性质、厚度和地层结构,以及表水下渗、开采地下水、地震动和时间效应等,这些因素的组合和叠加,导致隐伏地裂缝的破裂力学机制复杂,破裂扩展过程难以再现。目前隐伏地裂缝的破裂扩展研究方法主要采用现场调查与勘探、模型试验、力学综合分析与解析和数值模拟等综合手段,研究内容包括地裂缝破裂扩展各种形成条件和诱发因素的影响效应。通过分析隐伏地裂缝破裂扩展在其形成的复杂环境地质条件、多期活动性、长期蠕动性和多种诱发因素共同作用下的综合效应与力学机制,研究其破裂扩展过程,追踪不同深度的破裂位置及影响带宽度,确定一定条件下隐伏地裂缝扩展引起的地表最大位错量和最小安全覆盖层厚度,制定统一的地裂缝影响带宽度确定方法和标准,可为解释实际地裂缝破裂现象和地裂缝灾害综合防治提供依据,也是今后的研究重点。 相似文献
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黔南地区古生代正断层对构造特征的制约 总被引：2，自引：1，他引：1
黔南地区发育东西向的古生代正断层以及南北向的中、新生代逆冲断层和褶皱。通过对地层、褶皱和断层的平面展布、野外地质调查以及地震剖面的解释,结合雪峰隆起的逆冲推覆特征,研究黔南地区古生代正断层对构造特征的制约作用。研究结果表明东西向的古生代正断层在中、新生代的构造变形过程中起构造转换带的作用。通过建立区内构造转换带的几何学模型,对地震线上的构造变形特征进行了解释。在构造转换带（正断层）附近,断层上盘逆冲推覆不明显;在远离断层处,逆冲断层和与断层相关的褶皱发育。随着距离断层面越来越远,构造转换带（正断层）下盘地层的逆冲推覆特征逐渐消失。 相似文献
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根据相似原理,建立了两种支承形式的大比例尺桥梁模型,并在桥面板的上下表面分别布设应变片,通过人工模拟地裂缝的活动,采集了在地裂缝活动下桥面板上产生的应力和应变数据。对试验数据详细分析发现,简支桥由地裂缝引起的附加应力较小,地裂缝活动时主要破坏型式为落梁或落板破坏,因而地裂缝活动时,主要加强对桥梁梁、板位移量的监测,防止出现此类现象发生;固接桥作为一种超静定结构,在地裂缝的影响下产生较大的附加拉、压、剪等应力及扭矩,有可能导致结构性破坏。因此,笔者建议在地裂缝影响带范围内,桥梁以采用简支结构为宜。 相似文献
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城市新区的科学选址及规划需要以明确的工程地质条件为基础,因此开展城市周边工程地质分区研究已成为当前城镇发展工作中的关键环节。本文以铜川地区为例,根据地质构造及地貌演化确定了地貌类型,依据第四纪沉积物组合差异将地层沉积结构划分为风成沉积型、冲洪积型及风成-冲洪积复合沉积型。根据湿陷性试验结果,研究区内黄土埋深超过22m不具自重湿陷性,埋深超过24 m不具湿陷性;根据湿陷量计算值将研究区划分为非湿陷区、2级、3级和4级湿陷区。在此基础上将研究区划分为4个区(低中山区、黄土台塬区、黄土丘陵区和河谷阶地区)及8个亚区,并总结了各工程地质区的工程特性,其中:低中山区及黄土丘陵区不适宜建筑;黄土台塬区的2级湿陷高台塬亚区和2级湿陷低台塬亚区为适宜建筑;河谷阶地区部分适宜建筑;黄土台塬区的3级、4级湿陷高台塬亚区及3级、4级湿陷低台塬亚区进行地基处理后适宜建筑。研究成果可为黄土高原地区相似地质条件下的未来城市选址及工程建设规划提供指导和借鉴。 相似文献
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柳树林 《沉积与特提斯地质》2013,(4):100-105
黄土作为一种特殊性岩土,具有特殊的工程地质性质。在黄土地区的公路建设中,过去人们常常对黄土重视程度不足,未对黄土地基进行处理,加之排水设施不完善,造成了工程建成后病害不断。黄土在宁夏回族自治区广泛分布,随着高速公路向宁南山区的延伸,高速公路也逐渐进入宁夏回族自治区的黄土地区,对该地区黄土的工程性质进行深入分析很有必要。 相似文献
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Based on the loess foundation modification mechanism, the methods and progress of loess foundation modification treatment application research in engineering were analyzed. The main points of the research on static and dynamic mechanical properties of modified loess were discussed. Meanwhile, the advantages and disadvantages of different modification methods were compared. Finally, the research direction of loess foundation modification in future was pointed out. The results show that there are different mechanisms between physical and chemical modifications in loess foundation. At present, researches on loess modification pay more attention to the strength and stability of the foundation under static load, which is lacking in the consideration of dynamic behaviors of loess foundation and environment factors. Research results are greatly biased, and the systematic, quantitative properties as well as standardization are weak. There is no doubt that some research directions should be concerned in future such as the research of new environmentally friendly materials and modified loess soil strength, stability of modified loess and dynamic behaviors, quantitative effect of environmental factors on the modified foundation, optimization of construction technology and fine control of construction process in the process of loess foundation modification. 相似文献
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倾倒型黄土崩塌是黄土地区常见的一种灾害。根据倾倒型黄土崩塌的形成特征,分别由静力平衡条件的临界状态与塑性流动临界状态得到倾倒型崩塌垂直裂隙长度的上、下限解;根据摩尔库仑准则,得到崩塌体底面产状。由以上结果确定倾倒型崩塌体的几何特征;再根据力的平衡、力矩平衡条件,建立倾倒型黄土崩塌的稳定性判据,实现对倾倒型黄土崩塌的稳定性评价。根据发生倾倒变形的条件,建立了倾倒型崩塌体的运动学方程。通过求解,可再现倾倒型黄土崩塌发生后的运动轨迹,确定崩塌体的致灾范围。研究结果揭示了倾倒型崩塌体的形成机制,为确定倾倒式黄土崩塌治理方法及确定建设项目的安全距离的确定提供理论依据。 相似文献
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滑坡成因机制是深入认识、合理评价与有效防治滑坡的关键难点,其中黄土滑坡成因机制一直是中国工程地质界的研究热点问题之一。利用DEM,Quick bird影像与地面调查相结合完成了宝鸡市区渭河北岸黄土塬边大型滑坡详细编录与GIS制图,结合典型滑坡的钻探、物探成果,利用第四纪地质的最新成果,重建了渭河河谷构造地貌演化过程、查清了斜坡地层岩性组合、获得了新近系黏土地层工程地质特性参数和活动断裂的特征,初步建立了宝鸡渭河北岸黄土塬边大型黄土滑坡的概化模型。初步研究认为:（1）宝鸡渭河北岸在上新世早更新世时期古地形由北向南渐低,古地貌由山前冲洪积平原向古三门湖变化,且古三门湖逐渐消亡,早更新世晚期现今渭河形成且主流总体向北偏移,直至全新世偏离北岸,形成现今地貌格局的地貌演化过程。（2）黄土塬边渭河北缘断裂为晚更新世以来的活动正断裂系,其不仅是地下水的导水通道,而且为滑坡后壁和次级滑面的形成提供了可追踪的软弱结构面。（3）渭河北岸黄土塬边古、老滑坡是在渭河侧蚀和地下水作用下,追踪断裂面沿新近系硬黏土界面或硬黏土层内部发生的地堑地垒式多级坡基旋转、坡体平移或复合型滑坡,是受新近系三趾马红土或三门系黏土地层和断裂控制的特殊类型黄土滑坡。 相似文献
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荷载的时间效应诱发的黄土蠕变和渐进破坏会显著影响其工程构筑物的长期服役性能。特别是在我国西北地区黄土广泛分布,在荷载的长期作用下一些典型工程建构筑物(如西安地铁开挖的黄土隧道工程)可能因黄土蠕变和渐进破坏而失稳,进而对工程建设的顺利实施以及工程建设完成后其安全运营维护产生极为不利影响。可见,对黄土流变特性进行分析并揭示其流变机理进而建立其本构模型具有重要的理论和实际意义。为此,以Q3黄土为研究对象,基于分数阶导数理论,通过对典型蠕变变形过程进行分析,提出了一种可模拟加速蠕变阶段非线性变化特征的分数阶元件模型,对其进行理论分析进而建立了分数阶改进西原模型并推导出本构方程。在此基础上对Q3黄土的原状与重塑样开展了三轴分级循环加-卸载流变试验,以验证分数阶改进西原模型的有效性。相应的理论计算结果表明:分数阶改进西原模型既能实现对Q3黄土减速蠕变、等速蠕变和加速蠕变3个流变阶段的模拟,又可弥补整数阶改进西原模型无法描述加速蠕变阶段的不足,而且相比于整数阶改进西原模型,其在减速蠕变及卸载阶段的预测效果更佳。研究结果为考虑黄土流变问题的建构筑物安全运营维护设计与施工方案提供了重要的理论依据。 相似文献
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下伏软弱层黄土边坡变形机制分析及治理对策研究 总被引：4，自引：6，他引：4
本文研究了陕北某电厂夹断层破碎带上覆黄土的泥岩、砂岩互层反倾边坡的变形机制,并研究治理对策及其治理效果。通过边坡工程地质条件及变形破坏特征分析,建立FLAC3D地质模型,采用数值模拟方法研究了边坡变形破坏机制,在此基础上提出削方减载、锚筋桩、锚杆及坡面防护的综合治理措施。研究结果表明,边坡的变形受开挖坡形的影响,坡体浅表层特别是断层带及坡顶黄土部位出现大范围拉应力集中,断层带出现向坡外的挤出变形,带动上部黄土的牵引式变形,引起沿黄土和基岩基覆界面的剪切变形,在黄土中出现大量拉裂缝,在一定条件下潜在滑移面逐渐贯通,坡体将产生整体失稳。边坡的治理应通过削方减载改善坡体应力环境,并重点控制断层带及黄土与基岩基覆界面的变形,数值模拟结果表明,治理后边坡稳定性较好,满足设计要求。 相似文献
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