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边坡渗流耦合变形分析方法的研究及其应用 总被引：1，自引：1，他引：0
张延军 《吉林大学学报(地球科学版)》2006,36(1):103-107
边坡在渗流作用下应力场会发生变化,是渗流场耦合应力场的作用结果。给出了一种考虑饱和-非饱和流渗影响的边坡弹塑性有限元分析方法,采用了不同含水量对抗剪强度影响的模型,求解带有渗透力作用项的土体弹塑性平衡方程得到边坡的应力应变分布,并应用于某滑坡的实际降雨分析。该实例分析证实,由于渗流作用影响,边坡变形加大,最后形成潜在滑动面。利用渗流耦合变形的弹塑性有限元法分析大气降雨造成土体滑坡的变形和发展是可行的,其在实际工程中的应用是成功的。 相似文献
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天然地基的沉降计算方法有近 10种之多 ,均以弹性理论为基础 ,求取天然地基垂向最终沉降量。由于土体本属弹塑性体 ,其变形量由垂向变形分量和侧向变形分量两部分组成。因此 ,现行天然地基沉降计算方法都难以与实际相符 ,计算值与实测值可相差 2～ 16倍。Gan Chen模式从弹塑性土体所处三向应力环境出发 ,把握土体应变规律 ,建立天然地基沉降量由垂向变形分量和侧向变形分量两部分组成的计算方法 ,计算结果与实测值相吻合 ,为天然地基沉降计算提供一种简易、可靠的新方法。 相似文献
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近年来由于北京市平原区地裂缝灾害凸显,不仅加速地表水土流失,而且对灾害区基础设施建设造成严重影响。为分析地裂缝形成原因,缓解及减轻地裂缝灾害造成的经济、财产损失,本文以新发现的宋庄地裂缝作为靶区,通过地质调查、InSAR监测、槽探、钻探等方法,揭示了宋庄地裂缝空间发育特征,从地质构造、地层岩性、地面沉降等方面,深入分析成因。结果显示:（1）宋庄地裂缝影响长度达8.7 km,NEE向延伸,受灾体主要展现出拉张形变;（2）区域拉张应力场为宋庄地裂缝形成提供内动力条件,构造影响下的第四系沉积厚度差异及地层岩性不均一,为宋庄地裂缝形成提供重要地质背景;（3）南苑-通县断裂为宋庄地裂缝形成提供了应力积累和传递媒介;（4）地下水超采引发的土体水平、垂向变形是地裂缝形成的诱发条件。受基底伸展变形、隐伏断裂及地下水开采影响,土体发生水平及垂向变形,使得在非饱和带断层区附近形成拉应力集中区,当达到土体抗拉强度时,形成盲裂缝,在雨水侵蚀或潜水位回升作用下,扩展至地表形成裂缝及串珠状土洞。 相似文献
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长期过量开采地下水所引发的地面沉降是一个复杂的非线性变化过程,对其进行数值模拟时,如不考虑沉降发展过程中模型参数的非线性变化,会给预测带来很大误差。本文依据苏锡常地区实际资料,通过典型钻孔土力学试验,确定出土体在不同荷载条件下的弹塑性和蠕变特征方程以及土体渗透系数随孔隙度变化的关系式。在此基础上建立了研究区三维变系数地下水流模型及考虑土体垂向不同变化特征(弹塑变或蠕变)的一维区域沉降模型,并采用多尺度有限单元法对模型进行了真正意义上的耦合求解。 相似文献
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非饱和土的水力和力学特性及其弹塑性描述 总被引：6，自引：3，他引：3
简单回顾了非饱和土本构模型研究的发展历程,总结了近几年非饱和土弹塑性本构模型最新研究成果,重点介绍了能统一模拟非饱和土水力性状和力学性状耦合的弹塑性本构模型。通过对建立模型过程中的几个核心问题讨论,较详细地说明该类模型的结构、性能以及相关问题。非饱和土水力性状的滞回性用假定存在饱和度弹性区间的弹塑性过程来模拟;该类耦合模型不仅考虑了吸力对非饱和土水力性状和力学性状的影响,还考虑了饱和度对应力-应变关系和强度的影响以及土体变形对土-水特征曲线的影响。用同一套模型参数,耦合模型可统一预测在吸力控制或含水率控制下沿各种应力路径下非饱和土的水力-力学特性,并简单介绍了膨胀性非饱和土的弹塑性本构模型以及耦合模型在有限元数值计算中的应用。 相似文献
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为了准确模拟由地下水开采导致渗流场和应力场发生变化而引起的地面沉降问题,根据Terzaghi有效应力原理,建立了地下水三维渗流与一维垂向固结的地下水渗流与地面沉降耦合数值模拟模型和以比奥固结理论为基础,并结合土体非线性流变理论,将土体本构关系推广到粘弹塑性,同时考虑土体力学参数及水力参数的动态变化关系的地下水渗流与地面沉降三维全耦合数值模拟模型.通过对比分析,结果表明:基于Terzaghi有效应力原理建立的地下水三维渗流与一维垂向固结地下水渗流与地面沉降耦合数值模拟模型模拟所得地面沉降与地下水位呈现出同步变化的趋势,并且当地下水位逐步回升至初始水位时,地面沉降也逐步回升到初始的零沉降状态.而以比奥固结为基础建立的地下水渗流与地面沉降三维全耦合数值模拟模型模拟所得的地面沉降变化趋势滞后于地下水位的变化趋势,并且当地下水位逐步回升至初始水位时,地面沉降虽也逐步得到回升,但回不到初始的零沉降状态,存在一个永久的残余沉降量.在土体参数变化方面,土体的孔隙度、渗透系数及泊松比均呈现先减小后增大的变化趋势,而弹性模量则呈现先增大后减小的变化趋势,与地面沉降的变化相对应. 相似文献
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随着我国热能源开发,热力管道工程大规模应用,由此带来的岩土体应力、变形、渗流和温度耦合作用问题已经成为岩土工程领域的研究热点。在长期荷载作用下,岩土体的变形和强度随时间而变化,尤其是软土,具有明显的流变特征。传统的各流变模型并未考虑升温方式和温度对其各参数的影响。为了能更好地反映流变固结特性,考虑软黏土的黏弹塑性,在西原模型基础上,引入温度膨胀系数,建立了热力耦合作用下的改进西原模型,给出了其应力-应变关系,并利用Laplace变换和逆变换求解了一维热固结方程,得到了其解析解。计算结果表明:固结压力一定时,温度升高加快土体固结;温度一定时,土体中孔压随固结压力增大而减小;改进西原模型的弹性模量越大,孔压消散速率越大,土体固结越快;土颗粒受温度影响而产生的热膨胀对于孔压消散的作用非常小;黏滞系数越小,孔压消散更快,土体固结越快;试验结果与考虑土体的黏弹塑性的热力耦合改进西原模型计算结果吻合,改进西原模型可以较好地描述土体的热力耦合特性。 相似文献
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由于地裂缝研究及地表变形监测技术（例如GPS,InSAR等）的快速发展,抽取地下水引起的地层水平位移受到关注。传统区域地面沉降模型虽然求解快速但不能模拟水平位移;比奥模型虽然能够模拟土体的三维变形,但模型求解的计算量较大,较少应用于大尺度的区域地面沉降数值模拟。为解决以上问题,推导了解耦三维地面沉降数学模型,模型推导过程显示：比奥模型假设法向总应力和不变,则可简化为解耦三维地面沉降模型;解耦三维地面沉降模型假设土体仅有垂向一维变形,则可简化为传统区域地面沉降模型。同时通过数值试验验证了解耦三维地面沉降模型可以作为比奥模型的替代模型和传统区域地面沉降模型的改进模型,用来模拟抽取地下水引起的三维区域地面沉降。 相似文献
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地面沉降作为一种常见地质灾害对城市发展造成巨大威胁,有效监测土层的垂向变形过程是地面沉降防治的一项重
要工作。文章采用布里渊光频域分析（BOFDA） 技术,利用室内地面沉降模型,对砂-黏土互层土体在排灌水循环中的垂
向变形进行分布式监测,并结合固结压缩试验对土体的垂向变形进行分析。结果表明：黏土层为地面沉降的主要变形层;
在排灌水循环中,土体也会经历压缩-回弹的循环。此外,BOFDA分布式监测技术可以有效地捕捉砂-黏土互层土体在排
灌水状态下的垂向变形情况,实现对地面沉降发育过程中土体垂向变形的实时监测。研究结果可为实现地面沉降的有效防
治措施提供一定的参考依据。 相似文献
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热-水-力耦合作用下非饱和土变形特性的弹塑性模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
《岩土力学》2017,(4):1060-1068
在已有的非饱和土水-力耦合模型基础上,耦合考虑温度影响,建立了一个热-水-力耦合作用下非饱和土弹塑性本构模型。该模型以土骨架平均应力、修正吸力和温度为应力状态变量,以土骨架应变、饱和度和熵为应变状态变量。通过引入与温度相关的屈服面(LY、TY)以及相应的硬化规律来考虑温度对土体变形的影响。利用建立的模型,对文献中不同吸力和温度条件下的等向压缩和三轴排水剪切试验进行预测,预测结果表明,该模型能够较好地定量描述热-水-力耦合作用下非饱和土的变形特性。 相似文献
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地裂缝灾害研究现状与展望 总被引：6，自引：0，他引：6
1927年美国首先发现地裂缝以来，各国学者对地裂缝的发生、发展进行了细致的研究。美国学者首先从地震研究入手，认为地裂缝的形成受构造因素影响。后逐渐加强研究地下水超采对地裂缝的影响，形成了构造与地下水开采复合成因观点。我国学者重点对汾渭地堑地裂缝成因问题进行了较系统的研究，提出几种成因机理模型，并用GIS技术建立简单的预测预报系统。文章在详细介绍国内、外对地裂缝成因机理和水文特性的研究以及预测、预报工作的同时，对今后研究趋势进行了展望。目前，地裂缝的研究正从以往的定性静态描述转向以过程为目标的精确定量动力学研究。利用相似材料模拟地裂缝的形成与发展，以非线性理论（如分形）对地裂缝系统进行定量的数学描述，建立准确的预测、预报模型（如人工神经网络模型），并与GIS相结合，建立完善的预测、预报系统，减少地裂缝灾害对环境的影响，进而对它加以利用，是今后地裂缝研究的主要方向。 相似文献
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山西榆次地裂缝灾害评价的GIS与ANN耦合技术研究 总被引：1，自引：2，他引：1
现代地裂缝在世界许多国家普遍存在，已成为当今世界范围的一种主要地质灾害。本文详尽分析了山西榆次地裂缝灾害的各个致灾因子的基础上，利用地理信息系统（GIS）技术建立了地学信息的各个子专题层图；然后采用以工程技术手段模拟人脑神经网络结构和功能特征的人工神经网络（ANN）技术，构建出地裂缝灾情非线性评价模型，榆次地裂缝灾害进行了非线性评价，为榆次城建、环保和国土规划等部门的正确决策提供了重要的科学依据。 相似文献
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过量开采地下水诱发的地裂缝("采水型"地裂缝)灾害对社会造成严重损失,受到人们普遍关注。近几十年来,国内外学者对其成因机制进行了大量研究,取得了丰硕成果。本文系统分析了前人的研究成果,归纳出"采水型"地裂缝的差异沉降成因、拉张性水平应变成因和四种成因模式;然后针对中国三个典型的"采水型"地裂缝发育区,即汾渭盆地、华北平原、苏锡常地区,阐述了各地地裂缝分布、发育特征和成因机理,并选择典型地段地裂缝进行成因分析,认为汾渭盆地和华北平原地区部分地裂缝属于"先期断层模式",而苏锡常地区地裂缝总体属于"基岩起伏模式",并阐述了该模式下导致地裂缝发育的差异性变形、水平应变作用机理。 相似文献
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地裂缝是临汾盆地主要的地质灾害之一, 自20世纪70年代盆地开始出现地裂缝以来, 至2012年8月共发现86条地裂缝。本文以临汾盆地内部典型地裂缝临汾果场地裂缝为研究对象, 详细地论述了地裂缝发育的地质环境背景。利用野外调查、测量、槽探、钻探和物理勘探等地质手段, 主要研究了地裂缝的发育特征, 包括平面特征、灾害特征、浅部剖面结构特征和深部特征4个方面, 总结了地裂缝的活动规律。发现果场地裂缝平面延伸长, 宽度大, 走向稳定, 灾害严重; 浅表层上宽下窄, 呈喇叭状, 深部结构显示地裂缝下伏隐伏断层, 地裂缝活动受降雨控制。通过分析影响地裂缝形成的各个因素:盆地构造、超采地下水和强降雨, 将果场地裂缝的形成分为3个阶段:孕育阶段、出露阶段和扩展阶段; 最后概化了果场地裂缝的成因机理:构造孕缝、抽水诱缝和降雨扩缝。 相似文献
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由于地下水资源的不合理开发利用,我国已在众多地区存在地面沉降和地裂缝问题,为统筹全国地面沉降防治工作,开展易发程度区划是其重点工作之一。本文以第四纪地质、地下水及含水层特征、地下水开采情况作为划分依据,结合现状发育特点,拟定地面沉降和地裂缝易发区的划分方法,并提出防治对策建议。 相似文献
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2018年雨季期间,东非裂谷肯尼亚段地表突然出现一条7~8 km长的巨大地裂缝,该裂缝直接导致连接肯尼亚东西区域的主干道B3公路的毁坏(以下称为B3地裂缝),而作为我国“一带一路”倡议的重点项目“内罗毕至马拉巴标准轨铁路”仅距离该裂缝几公里,科学解释地裂缝的形成机理是铁路工程设施安全运营的重要保障。本文对该地裂缝的空间展布和形成机理进行研究,利用遥感影像详细解译了地裂缝空间位置,通过无人机航拍测绘建立了裂缝带高分辨率数值高程模型,在此基础上详细测量了地裂缝两侧地表垂向位移、地裂缝宽度和深度等指标。通过野外调查发现地裂缝发育在裂谷东边界F4活动断层之上,其空间位置受F4断层控制,地裂缝垂向剖面显示全新世沉积物有明显断错,且有多条破裂结构面贯穿其中:地裂缝下部火山碎屑岩层有明显拉张裂隙,这成为雨季期间地表水垂向下渗的通道,使浅表部松散沉积物向下运移。同时,裂谷区发育的南北向断层系统是雨季期间地下水横向流动的主要通道,这些过程导致地下水径流在雨季期间会不断潜蚀下部的土层,致使地表物质不断向下搬运,从而造成地表大规模开裂和塌陷,形成裂谷区受活动断层空间分布控制的构造型地裂缝。 相似文献
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简述了临潼—长安断裂带的特征及与地裂缝的关系,根据临潼—长安断裂带内两场地地层勘探剖面,证实了临潼—长安断裂带内地裂缝的存在,表明其与发育在临潼—长安断裂带上盘的西安地裂缝具有相同的性质和特征。同时通过地裂缝两侧地层的错断及厚度变化分析了地裂缝的特点及其地质历史活动规律,表明临潼—长安断裂带内的地裂缝活动受断裂活动影响也表现为东强西弱的特征。 相似文献
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Jianwei Qiao Jianbing Peng Yahong Deng Yanqiu Leng Zhenjiang Meng 《Journal of Earth System Science》2018,127(1):10
Qinglong Graben is located in southeastern Yuncheng Basin, China flanked by two north-east trending normal faults, where the geological condition is favourable for generating earth fissures. Since 1978, five earth fissures have formed in Qinglong Gaben. In the present work, a series of geological investigation consisting of site investigation, geological drilling and trench excavation was used to characterise and determine the reasons for the formation of the earth fissures. The site investigation indicated that the trend of the five earth fissures are parallel to the general strike of the normal fault, i.e., geological drilling and trench studies revealed that syn-sedimentary fault is the key reason for the formation of the earth fissures. Additionally, over-exploitation of groundwater and erosion process are important factors in the development and expansion of the earth fissures in Qinglong Graben. The earth fissures forming process in Qinglong Graben can be divided into three stages: the regional extension first caused normal faults under the surface, and then the pumping action of excessive groundwater induced the normal faults propagate to the surface, and finally the erosion promoted the formation of the current earth fissure. 相似文献
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衡水地区地裂缝空间发育特征与地下水位降深关系 总被引：1，自引：0，他引：1
通过浅层地震法及高密度电阻率法物探对河北衡水地区最近发现的3条地裂缝调查,探明了地裂缝地下发育深度、宽度、倾向等,发现地裂缝在地表与地下发育特征有明显不同：地表以一条地裂缝存在,在地下深处则以裂缝带发育,裂缝带两侧裂缝埋深不同,地下裂缝形态表现为上窄下宽。对该地区深层钻探、水文地质和多年地下水开采等资料分析表明,该地区的地裂缝是地质历史时期地质构造活动产物,开采深层地下水等资源则是促使地裂缝发展的主要原因。通过对不同地点地裂缝发育深度与近36年以来地下水水位降深的关系分析,结果显示：不同地区地裂缝发育深度与相应深层地下水水位降深呈线性关系。研究成果对地裂缝机理研究及预防开采深层地下水对地质环境的影响具有指导作用。 相似文献
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岩浆岩冷缩裂隙形成机制、类型及成矿作用 总被引：1，自引：0，他引：1
岩浆冷缩裂隙是岩浆岩原生裂隙的重要类型。以往多学科、多角度的节理及裂隙研究不同程度地涉及到该类节理,取得了丰富的认识,但这些研究在冷缩裂隙的特点、形成机理、分类、裂隙的基本特征及其影响因素、成矿作用特点等方面系统性尚显不足,认识尚有争议。在前人研究的基础上,通过对不同机制和制约因素下岩浆冷缩裂隙的形成规律、裂隙类型,以及发育特点、裂隙（系统）规模和成矿作用特点等的探讨,分析不同裂隙类型的成矿作用特征,构建受体冷缩裂隙控制的斑岩型矿床的容矿裂隙概念模型,讨论其网状裂隙系统的裂隙特征、网状裂隙系统与斑岩的空间关系及其成矿作用和特点,较系统地归纳了岩浆冷缩裂隙的特点,丰富了斑岩型矿床的研究方法,对该类型矿床的理论研究具有一定的参考意义。 相似文献