Numerical analyses of uplift behavior of pile foundation for transmission line structure in frozen soil regions北大核心CSCD     

袁俊  赵杰  唐冲  甘仁钧 《冰川冻土》2022,44(6):1842-1852

Pile foundation is one of the most commonly used and suitable foundations to support transmission line structure, especially in seasonally frozen soil regions and permafrost regions. Axial compression is the controlling condition in the design of foundations for such structures as bridges and buildings, while uplift and overturning will control the design of transmission line structure foundations. This paper presents an extensive overview of previous studies including experimental (e. g., laboratory model test and full-scale field load test), analytical/theoretical (e. g., limit equilibrium and limit analysis based on plasticity)and numerical(e. g., finite difference and finite element methods). The review indicates that study on the uplift behavior of pile foundation in frozen soil is relatively limited, particularly in the case of combined effect of axial uplift and lateral loading. Interaction between pile and frozen soil and mechanism of load transfer along the pile shaft and around the pile tip still remain unclear. Therefore, this paper implements finite difference analysis within FLAC3D to investigate the behavior of pile foundation in frozen silty clay and gravelly sand under axial uplift behavior and the effect of ground condition and lateral loading on the uplift behavior. Because of the axisymmetric condition of the problem studied, only half of the model is simulated. The chosen domain of the medium is discretized into a set of quadrilateral elements and the pile is discretized by the cylinder element. The interaction between the soil and pile is considered according to interface elements. Mohr-Coulomb criterion is adopted to model the soil behavior (perfectly elastic-plastic), while the pile is simply considered as a rigid body. The soil parameters such as Young’s modulus, cohesion and internal friction angle used for numerical analyses are determined by laboratory tests and estimated according to the empirical correlations with in-situ tests. The present numerical modeling is verified with the results from field loading tests on pile foundations in Qinghai-Tibet ±550 kV transmission line project. On this basis, parametric studies are carried out to uncover the behavior of pile in frozen soil. It is observed that pullout is the dominant failure mechanism of pile and the uplift load-displacement curve clearly exhibits an asymptote, consisting of initially linear elastic, nonlinear transition, and finally linear regions. These results are consistent with the observations in a few previous studies. In addition, larger uplift capacity of pile foundation in freezing period and gravelly sand is gained (about 20%). Lateral loading increases the deflection and therefore, decreases the uplift capacity of pile foundation. For the convenience of using the results obtained in practice, the values of uplift factor for pile foundation in silty clay and gravelly sand are provided. Finally, it should be noted that the method used, and the results obtained in the current work could be useful for engineers and designers, at least providing them some qualitative evidence for pile design in seasonally frozen soil regions and permafrost regions. This is important and necessary to ensure the safety of construction in such regions. Meanwhile, numerical analyses in the current work can be a benchmark example for subsequent research studies. © 2022 Science Press (China).  相似文献   

沧县隆起北部地区地热资源特征及开发潜力          下载免费PDF全文

王婷灏  汪新伟  毛翔  罗璐  高楠安  刘慧盈  吴陈冰洁 《中国地质》2022,49(6):1747-1764

【研究目的】地热资源特征研究及开发潜力分析是开发区域地热资源的重要依据。【研究方法】本文将前人研究成果与最新钻井资料相结合,通过对沧县隆起北部地区地热地质背景、热储分布、地温场特征、水化学资源类型等主要因素进行剖析,建立了该区的地热成藏模式。【研究结果】沧县隆起北部地区是在渤海湾伸展型沉积盆地高大地热流值背景下,由北部燕山裸露区基岩接受的大气降水作为近源补给水源,进入基岩的冷水在深层循环过程中受到深部热源加热增温,沿断裂破碎带和不整合面向上运移富集,形成的以传导型传热机制为主的地热系统。【结论】本区地热资源特点为热储类型多、盖层地温梯度高、补给速度快、资源量巨大。主要表现为：区内分布馆陶组砂岩热储,奥陶系、蓟县系雾迷山组岩溶热储三套主力热水储集层;地温场分布主要受基底构造形态控制,基岩凸起区的平均地温梯度为45℃/km;地下水类型随着埋深的增加由HCO₃-Na、HCO₃·SO₄-Na型水向成熟的Cl-Na型水过渡;本区内三套热储的可采地热资源量为1.67×10¹⁰GJ,折合标煤5.72×10⁸t,年可开采地热资源量可满足供暖面积2亿m²,若在采灌平衡的条件下,沧县隆起北部地区年可采地热资源量为7.06×10⁷GJ,折合标煤2.41×10⁶t,可满足供暖面积0.85亿m²,具有良好的地热市场开发前景。  相似文献   

襄樊—广济断裂带东段构造变形特征及其演化     

朱清波  程万强  周全 《现代地质》2022,36(3):755-769

襄樊—广济断裂带是分隔大别造山带和扬子板块北缘前陆褶皱逆冲带的边界断裂,其几何学、运动学及构造演化特征记录了南北两大不同性质的大地构造单元发生碰撞、拼贴及相互作用的地质过程。在野外调查、构造解析和年代学研究基础上,结合区域地质和地球物理资料分析,认为襄樊—广济断裂带东段以深部向南逆冲、浅表向北逆冲的“鳄鱼嘴式”对冲构造为特征,与西段的构造变形样式和次序存在显著差异。中扬子地区东部受控于江南—雪峰造山带和大别造山带南北两大构造体系,深部扬子板块北缘向大别造山带之下俯冲导致造山带自北向南挤出,推覆构造可影响至瑞昌一带,由南向北的浅层逆冲推覆可影响至梅川附近,二者在襄樊—广济断裂带东段的蕲春—武穴—浠水一带对接。襄樊—广济断裂带经历了印支早期同碰撞由北向南的逆冲推覆和深层次的韧性剪切变形(T₂末)、燕山早—中期双向对冲构造变形(J_1-3)、燕山晚期伸展正断层变形(K_1-2)、喜山早期由北向南小规模逆冲变形(E₁)阶段。  相似文献   

The Himalayan Collisional Orogeny: A Metamorphic Perspective     

WANG Jiamin  WU Fuyuan  ZHANG Jinjiang  Gautam KHANAL  YANG Lei 《《地质学报》英文版》2022,96(6):1842-1866

This paper introduces how crustal thickening controls the growth of the Himalaya by summarizing the P-T-t evolution of the Himalayan metamorphic core. The Himalayan orogeny was divided into three stages. Stage 60–40 Ma: The Himalayan crust thickened to ~40 km through Barrovian-type metamorphism (15–25 °C/km), and the Himalaya rose from <0 to ~1000 m. Stage 40–16 Ma: The crust gradually thickened to 60–70 km, resulting in abundant high-grade metamorphism and anatexis (peak-P, 15–25 °C/km; peak-T, >30 °C/km). The three sub-sheets in the Himalayan metamorphic core extruded southward sequentially through imbricate thrusts of the Eo-Himalayan thrust, High Himalayan thrust, and Main Central thrust, and the Himalaya rose to ≥5,000 m. Stage 16–0 Ma: the mountain roots underwent localized delamination, causing asthenospheric upwelling and overprinting of the lower crust by ultra-high-temperature metamorphism (30–50 °C/km), and the Himalaya reached the present elevation of ~6,000 m. Underplating and imbricate thrusting dominated the Himalaya’ growth and topographic rise, conforming to the critical taper wedge model. Localized delamination of mountain roots facilitated further topographic rise. Future Himalayan metamorphic studies should focus on extreme metamorphism and major collisional events, contact metamorphism and rare metal mineralization, metamorphic decarbonation and the carbon cycle in collisional belts.  相似文献   

东北印度洋源汇过程及古环境与古季风演化     

官玉龙  陈亮  姜兆霞  李三忠  肖春凤  陈龙 《地学前缘》2022,29(5):102-118

东北印度洋地理位置独特,其沉积物记录了青藏高原隆升及孟加拉扇的“源-汇”过程、印度季风与东亚季风的“海-气”交互作用、印-太暖池热传输的演变与高纬气候之间的相位关系等关键信息,是喜马拉雅地区“构造-气候-沉积”耦合演化的良好记录载体,是探讨多圈层相互作用、探索古气候与古环境演化的理想“窗口”。本文系统总结了近年来有关东北印度洋季风与表层环流特征、沉积物组成及物源、气候环境演化以及环境磁学记录等方面的研究进展。分析表明,东北印度洋为典型的季风风场,表层环流受季风影响强烈,夏季和冬季环流差异明显。沉积物类型丰富,包括河流输运而来的陆源碎屑、钙质和硅质为主的生物沉积以及火山物质等。但目前对于该区域的沉积物的具体组成、“源-汇”过程、迁移历史、季风演化与青藏高原隆升、高纬气候变化之间相互关系等方面的认识尚存在较大的分歧。同时,受样品获取难度大、磁学信号稀释严重等因素的限制,环境磁学作为一种在示踪沉积物物质来源、恢复古气候和古环境等方面被普遍认可的技术手段,在东北印度洋区并没有得到充分的发挥与应用。因此,未来需要在前人研究的基础上,将目光向东北印度洋更南、更深处延伸,对其“源-汇”过程进行全面分析。在研究方法上进一步拓展,采用更高精度的技术手段提取磁学信号,加大环境磁学的应用,寻找有效的替代性指标,解决该地区季风演化、古海洋环境变化等气候环境问题,为该地区环境气候研究提供新认识。并尝试开展地磁场长期变化(paleosecular variation, PSV)研究,建立东北印度洋的PSV记录,辅助修正全球地磁场模型,探究地球深部动力过程。  相似文献   

塔北隆起X型走滑断裂成因机制的新解释     

黄少英  宋兴国  罗彩明  能源  马小丹  漆家福  陈石 《现代地质》2021,35(6):1797-1808

塔里木盆地塔北隆起发育两组呈小角度相交(40°)的透入性X型走滑断裂,分别沿着NNE走向和NNW延伸。在对塔北哈拉哈塘地区三维地震资料解释的基础上,对走滑断层的几何展布特征以及断层的剖面变形特征进行研究;同时重点解析了RP6断裂和HA13断裂,分析比较NNW向与NNE向断层的变形及发育特征差异;结合盆地重磁资料以及周缘造山带的活动特征,对塔北隆起小角度的X型走滑断层的发育机制以及演化进行了分析。研究表明,塔北隆起走滑断层在垂向上具有明显的分层变形特征,分为三个构造层:震旦系-中寒武统下构造层(TH₃界面以下)、上寒武统-中奥陶统中构造层(TH₃-TO₃t界面)和上奥陶统-石炭系上构造层(TO₃t-TP界面)。断层在下构造层和中构造层中整体处于压扭环境,多发育正花状构造;上构造层中断层主要发育负花状构造或正断层,整体处于张扭环境。两组断裂比较,NNW向断裂活动性强,在各构造层中均有显著的断裂特征发育,垂向连通性强,发育先存基底断裂,而NE向断层主要发育在中构造层,在下构造层和上构造层中断层发育不明显。活动性分析表明,断层的形成与演化具有多期性,走滑断层的形成经历了三期主要活动:中寒武世末、中晚奥陶世和志留纪-石炭纪。塔北隆起X型走滑断裂的形成受到了NNW向基底断裂和薄弱带的控制,NNW向先存基底断裂带或薄弱带优先发育走滑断裂,基底断裂与主挤压应力方向的夹角小于45°-Φ/2,NNE断层的发育受NNW向先存断裂限制,最终形成小角度相交的X型断裂。  相似文献   

山东省菏泽凸起地热田岩溶地热水水化学水平演化特征   总被引：1，自引：0，他引：1  

史启朋  宋帅良  孟甲  郑慧铭 《中国岩溶》2021,40(2):310-318

在前人研究成果的基础上,选择A-A′和B-B′两条路径,采用Piper三线图解、Schoeller图解、Na－K－Mg平衡图解、饱和指数计算评价等方法,研究山东菏泽凸起地热田地热水沿路径上的循环演化特征。结果表明:沿A-A′、B-B′剖面岩溶冷水→岩溶热水,水化学类型由SO4.HCO3－Ca.Mg.Na或SO4.HCO3－Ca.Mg向SO4－Ca.Na或SO4－Ca演化,矿化度逐渐增大,HCO3-浓度逐渐减少,SO42-、Ca2+、K+浓度逐渐增大,反映出岩溶冷水向岩溶热水演化的补给特征;水化学三线图上岩溶冷水、热水处在不同的区域,显示岩溶冷水向岩溶热水演化补给;距补给区由近到远,水岩作用程度逐步提高,饱和指数逐渐增大,岩溶地热水溶滤作用增强。   相似文献   

西昆仑山古近纪隆升变形：时间、证据和争论     

张世杰  胡修棉  郜周全  赵永强  马安林  许艺炜 《地质论评》2021,67(3):67040013-67040013

西昆仑山新生代隆升变形过程对于中亚的地貌与水系演化、资源和能源矿产分布、气候及环境变迁等都具有重要的影响,然而至今尚没有形成统一的认识。西昆仑山新生代初始隆升与变形的时间存在三种不同观点,分别为古新世、中—晚始新世、渐新世末期—中新世早期。本文通过对塔西南地区地层学、沉积学、物源分析和热年代学的研究综述,详细讨论了西昆仑山古新世、中—晚始新世隆升变形的时间、证据、解释和争议。在此基础上,确定了西昆仑山在古新世发生了隆升变形,中—晚始新世是新生代变形中的一个加速节点。这两期隆升变形分别对应于印度—亚洲大陆初始碰撞、新特提斯洋俯冲板片断离的远程响应,反映了印度板块向北的碰撞拼贴与持续挤压的过程。  相似文献   

关于《中国扬子区兰多维列统特列奇阶及其与英国的对比》一书若干问题的商榷     

林宝玉  李明  黄莫  邓丽婷 《地质论评》2021,67(3):67040025-67040025

《中国扬子区兰多维列统特列奇阶及其与英国的对比》一书（陈旭,戎嘉余,1996）有以下结论：①将回星哨组、茅山组、西坑组等的层位归属于特列奇阶上部;②将回星哨组、茅山组及其相当地层与英国特列奇阶对比;③将扬子区特列奇阶的顶界置于回星哨组、茅山组及其相当地层之顶;④将回星哨组、茅山组、西坑组等地层资料编制的古地理图称为特列奇期晚期古地理图;⑤将回星哨组、茅山组、西坑组等地层与上覆中泥盆统—中二叠统之间的不整合面代表的上升运动,称为“特列奇期的扬子上升”。笔者等依据多年对扬子地台志留纪地层剖面的实地考察和近数十年来扬子区坟头组中—上部、茅山组、回星哨组、小溪峪组、西坑组等地层中文洛克世、拉德洛世、普里多利世早期古生物化石的发现,认为：①回星哨组、小溪峪组、茅山组、西坑组等的层位是文洛克统—普里多利统;② 回星哨组、小溪峪组等大致与英国的文洛克统—普里多利统对比;③回星哨组、小溪峪组、茅山组的顶界是文洛克统—普里多利统剥蚀后残留的层位随地而异的顶界;④根据回星哨组、西坑组、茅山组等地层资料编制的古地理图应是文洛克世—普里多利世古地理图;⑤“扬子地台整个上升”（黄汲清,1945）的时代是志留纪末期,没有“特列奇期的扬子上升”。特提出商榷。上述这些地层时代的解决,对扬子区志留系4统层序的建立具有重要意义,而且也为中国扬子区与英国命名剖面志留系的对比以及中国南方早古生代加里东运动最后一幕时代的再次确定提供了地层学和古生物方面的依据。  相似文献   

青藏高原高寒区生物地理学研究进展     

宋艾  杨久成  丁文娜  刘佳 《冰川冻土》2021,43(3):786-797

近年来,随着DNA测序技术的发展,青藏高原及周边地区的生物地理学研究取得重大成果,从生物演化方面着手探讨了青藏高原隆升历史及其气候效应。综合近年来地质学、古生物学与生物地理学研究进展,我们发现高原及周边地区高寒生物类群的起源和分化时间以及多样性演化过程表明早在渐新世青藏高原部分地区就已经存在高寒生态系统,晚中新世以来青藏高原不同组成部分的地貌与气候格局发生重大改变,高寒生物的祖先类群不断迁入正在生长的高原或在高原上就地演化出适应高寒生境的新物种。晚上新世高寒区物种分化速率快速升高,多样性增加,可能是高原巨大山系和水系以及冰川作用造成地理隔离的结果。同时,生物地理学研究发现青藏高原及周边地区的高寒区与北半球高纬度地区存在密切联系,在第四纪冰期期间并未形成覆盖整个青藏高原的大冰盖,高原面上仍存在很多生物避难所。地质学、古生物学与生物地理学等进行的多学科交叉研究对全方位理解青藏高原隆升历史及其气候效应具有重要意义。  相似文献