基于黏聚力裂缝模型的反倾层状岩质边坡倾倒破坏模拟     

马文著  徐衍  李晓雷  陈敏 《水文地质工程地质》2020,47(5):150-160

反倾层状岩质边坡的倾倒破坏是一种常见的地质灾害。为探究开挖条件下反倾层状岩质边坡的倾倒破坏机制以及层间剪切强度、岩层厚度因素对破坏特征的影响，利用ABAQUS有限元软件，建立黏聚力裂缝模型（Cohesive Crack Model，CCM），基于连续-离散方法，经参数标定和对比，建立反倾层状岩质边坡CCM，采用开挖并增重的方式诱发边坡倾倒破坏。数值模拟结果与古水水电站坝前倾倒变形体离心模型试验结果基本一致，验证了CCM的正确性。进一步，基于以上参数及模型，研究了反倾层状岩质边坡的破坏演化过程和应力分布特征，并探讨层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征的影响。结果表明:坡体前缘首先发生局部折断，后缘出现明显拉裂缝，反倾岩层由下往上依次折断直至倾倒体中部（一级破裂面）。随后，坡体前缘的表层岩层被挤出，形成二级破裂面，最后一级破裂面扩展至坡体后缘，形成连通宏观的破裂面。最后，二级破裂面扩展至坡体中部，边坡完全倾倒破坏；破裂面基本沿层间法向应力峰值位置连线发育；层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征具有显著的影响，随着层间剪切强度的增大，岩层初始折断位置逐渐降低，垮塌范围逐渐减小，破裂面倾角增大；坡体层厚越大，一级破裂面分布越深，垮塌区范围越大，坡体滑动的整体性越强。研究成果可为反倾层状岩质边坡倾倒破坏的分析和监测提供有效计算方法及依据，为此类滑坡灾害的防治提供一定参考。  相似文献   

基于新型高频声学多普勒流速剖面仪的河口近底部边界层观测初探     

兰庭飞  吴昊  唐杰平  李占海  汪亚平 《海洋通报》2019,38(6):640-649

河口物质输运、能量交换与底边界层内的水动力过程密切相关,底边界层参数(如切应力、拖曳系数)的确定至关重要。挪威Nortek公司生产的新型声学多普勒流速剖面仪AD2CP相比传统ADCP具有高频、低噪的优点,可用于高频(16Hz)流速剖面观测,而被广泛应用于底边界层观测的ADV只能测量单点高频流速。本文采用AD2CP在长江口南槽最大浑浊带区域进行座底式观测,并与同步近底部三脚架上ADV的观测结果进行对比。结果表明,使用AD2CP测得的近底部平均流速与ADV的测量结果吻合良好;使用惯性耗散法计算了底切应力,基于ADV的单点高频流速数据计算结果为2.16×10~(-2)～5.69×10~(-1)N/m~2,基于AD2CP的结果为2.09×10~(-2)～4.26×10~(-1)N/m~2,二者范围大致相当。在此基础上,基于AD2CP数据计算出摩阻流速为4.55×10~(-3)～2.06×10~(-2)m/s、底拖曳系数范围为1.84×10~(-4)～2.49×10~(-3),与ADV的计算结果基本一致。此外,由于AD2CP可以获得高频的流速剖面数据,优于单点ADV,具备观测近底部边界层参数和边界层内湍流剖面的潜力。  相似文献   

波浪溢流作用下海堤内坡高性能加筋草皮护坡防侵蚀特征研究     

潘毅  张同鑫  周子骏  陈永平 《海洋工程》2019,37(1):29-36

基于1∶1的大型水槽试验结果,分析了波浪溢流过程中位于海堤内坡的高性能加筋草皮护面的侵蚀特征。试验观察表明试验期间有一定土壤的损失,但护坡无明显的破坏;土面高度测量表明,当土壤流失发展到一定深度后,如果水动力强度变化不大,侵蚀趋于逐渐停止,这种现象称为侵蚀上限;结合试验现象对侵蚀上限进行了初步解释,并讨论了侵蚀上限达到前的侵蚀速率特征;植株密度监测表明,试验期间的草茎密度基本不变,草叶密度在开始几次试验期间持续减小,而后达到一个稳定值,这对于海堤的可持续防护有重要意义。研究成果能够为波浪溢流期间海堤内坡防御的相关研究和工程措施提供参考依据。  相似文献   

考虑洞室岩体应力型破坏特征的局部地应力反演方法及应用     

裴书锋  赵金帅  于怀昌  刘国锋  夏跃林  张頔  徐进鹏 《岩土力学》2020,41(12):4093-4104

介绍了一种考虑地下洞室片帮、钻孔剥落等岩体应力型破坏特征为信息源，通过数值模拟智能反演方法预测高应力大型地下洞室群围岩局部应力场的新思路。该方法将地下洞室群片帮、钻孔剥落等应力型破坏的位置、深度或者宽度进行定量描述，以弹性模型计算获得的常偏应力大于岩体启裂强度的范围来表示应力型破坏范围，通过分析实测地应力数据约束部分地应力数量，然后采用智能数值反演方法得到其他的地应力分量。采用该方法预测了白鹤滩水电站右岸地下厂房0+76断面附近围岩地应力场，反演获得最大主应力在34 MPa左右。通过其他部位岩体破裂的数值模拟和观测结果对比，验证了地应力场预测的合理性。  相似文献   

利用InSAR和GPS数据分析台湾西南两次Mw＞6地震的触发关系及应力影响     

王乐洋  高华  冯光财 《测绘学报》2019,48(10):1244-1253

利用InSAR和GPS进行地震研究具有很大的优势，InSAR能够在较大范围内快速地获得连续的同震形变观测，而GPS测量精度高，可迅速获得稳定的测量结果。随着SAR卫星的增多、重返周期的缩短，利用InSAR和GPS联合进行地震触发关系及应力影响研究也变得更为有力。2010年3月4日和2016年2月6日台湾西南部接连发生两次M_w 6.0以上地震，分别被称为甲仙地震和美浓地震。本文利用GPS和InSAR同震形变场联合反演了甲仙地震的滑动分布模型；结合之前的研究成果，基于静态库伦应力改变对甲仙地震与美浓地震的关系进行了分析；还为台湾西南部7个主要断层构建了断层格网并获取了它们的应力改变模型。结果表明，甲仙地震的发震断层表现为逆冲倾滑兼一定走滑分量的断层。甲仙地震的主要滑动区域处于12~16 km深度之间；最大滑动量为0.61 m位于约14 km深处。本文线性反演得到的甲仙地震地震矩为2.27×10¹⁸ Nm，相当于M_w 6.20。甲仙地震后美浓地震的发震断层上应力增值达4.0 MPa，应力增加的面积约占推断断层总面积的74%，表明甲仙地震对美浓地震的发生具有十分明显地加速作用。甲仙和美浓地震共同作用下，西侧的左镇断层和新化断层产生了较明显地应力积累。根据应力改变结果，本文认为甲仙地震和美浓地震后，台湾西南部的左镇断层和新化断层都具有较高的危险性，值得持续关注和进一步研究。  相似文献   

稻壳灰加筋土力学性能研究     

李丽华  余肖婷  肖衡林  马强  刘一鸣  杨星 《岩土力学》2020,41(7):2168-2178

稻壳灰与土体混合应用，一方面废弃资源再利用，环保，又可增强土体强度。通过三轴试验，研究不同比例稻壳灰混合黏土及其加筋土应力?应变性能、强度特性以及不同应变水平下模量、偏应力及加筋强度比等土体变化特征。试验结果表明，随稻壳灰比例增加，混合土最大干密度显著减小，最优含水率显著增加。添加不同比例稻壳灰对加筋土抗剪强度有较大影响，10%～15%稻壳灰比例下，加筋稻壳灰混合土初始切线模量和应力峰值达到最大，抗剪强度较优。与土工织物加筋稻壳灰混合土相比，土工格栅加筋稻壳灰混合土偏应力及抗剪强度更大，土工格栅层数对土体抗剪强度增大效果更明显，对应的应力?应变曲线拐点也更突出。试样弹性模量与稻壳灰比例及筋材种类、层数有关，加入稻壳灰后，土体弹性模量增长显著，土工格栅加筋稻壳灰混合土较优比例下可增加1.5倍多，稻壳灰及筋材均能有效提高土体强度。随加筋层数增加，稻壳灰混合土加筋强度比明显增大，与围压关系较小。  相似文献   

郯庐断裂带肥东北部文集地区构造岩类型与构造变形分析     

袁芳  宋传中  LIN ShouF  石永红  李加好  李振伟  王微  王阳阳 《岩石学报》2020,36(2):601-620

位于郯庐断裂带中南部的肥东地区是郯庐断裂带内韧性剪切带出露的主体区域之一。本文从肥东北部文集地区的构造岩组成及其变形入手,通过详细的野外观测、室内显微构造变形分析来确定该地区构造变形的几何学形态及其涡度、有限应变、分维度、差异应力、应变速率等参数。研究区主要出露角闪岩相肥东变质杂岩,构造岩以糜棱岩和糜棱岩化片麻岩为主,岩石变形强烈。根据极摩尔圆法得到的运动学涡度值为0.729~0.870,指示区域内的韧性剪切活动以简单剪切为主。几何学形态上,肥东北部文集地区构造整体呈一背形展出,其枢纽走向NE-SW,轴面倾向SE,物质及变形强度等方面均表现出一定的规律和对称性。研究区内动态重结晶石英颗粒边界具有统计学上的自相似性,其分维值D在1.143~1.208之间,且自背形核部向两翼,颗粒粒径增大,分维值减小。差异应力Δσ介于17.86~55.18MPa之间,应变速率ε值在1.960×10^-13~7.330×10^-12s^-1之间,且背形核部差异应力和应变速率较两翼大,呈近似对称性分布。通过对比以上构造参数可以发现,区内差异应力和应变速率表现出一定的正相关性,自核部向两翼二者均呈减小趋势;动态重结晶石英颗粒则与应变速率呈负相关性,即核部颗粒细小、两翼增大。本文从几何学、运动学以及显微构造变形分析等方面对该区构造变形展开精细化研究,借此来分析肥东北部地区郯庐断裂带的构造形态和运动学特征,这对进一步认识郯庐断裂带的演化过程及构造模型的建立有着重要的意义。  相似文献   

四川盆地喜马拉雅期张扭性断裂构造特征及形成机制          下载免费PDF全文

苏楠  杨威  苑保国  戴鑫  王小丹  武赛军  马石玉  谢武仁  张光武  裴仰文 《地球科学》2021,46(7):2362-2378

前人对四川盆地盆缘冲断带及川中高-磨地区断裂系统进行了系统性研究,但对于盆地其他区块断裂发育特征、形成演化及应力背景的认识尚不充分.发现了梓潼-成都-威远-华蓥山-广安地区震旦系-下三叠统地层中发育的一套区域性张扭性断裂,主要自震旦系及以下地层向上延伸切穿二叠系地层,多为高陡、小断距正断层,部分形成负花状构造.根据该断裂系统的剖面产状、纵向穿层特征及盆地范围内体现出的分异性,推断该断裂系统形成于喜马拉雅期.物理模拟实验研究发现该断裂体系应发育于扭张性应力环境中,该断裂体系的发育指示了四川盆地内部新生代存在南西-北东向张应力,可能与四川盆地新生代发生的逆时针旋转有关.   相似文献   

库车前陆盆地东部侏罗系逆冲构造变形及应力演化分析     

《地质科技情报》2021,40(5)

逆冲构造是较为常见的构造形式,其由弱到强的变形过程及应力定量分布状态目前还不是很清楚。以库车前陆盆地东部逆冲构造为例,基于构造剖面的解析,将逆冲构造活动分为4个阶段:初始期、发展期、成熟期和改造期,并运用有限元计算分析方法对不同阶段剖面进行了精细数值模拟计算。研究表明:逆冲构造的扩展并不是一个简单线性发展的过程,而是前翼、后翼不断往复迁移推进的历程。简单的逆冲断褶带发育于逆冲构造初始期,应力主要集中在后翼;变形向后翼扩展,转折端范围不断增加对应逆冲构造发展期,应力主要集中于转折端;变形向前翼扩展,前翼范围开始增大对应逆冲构造成熟期,应力主要集中于转折端和前翼靠近转折端区域;后翼掀斜,前翼竖直,前翼前缘大量新的逆冲断层发育对应逆冲构造改造期,应力主要集中于前翼前缘。理清逆冲构造变形过程及应力集中分布范围的差异,可为后期指导裂缝发育部位以及超压异常发育带的预测奠定较好的基础。  相似文献   

多种地球物理场观测数据中亚失稳现象     

张淑亮  王霞  郭文峰  陈慧  李惠玲 《吉林大学学报(地球科学版)》2021,51(2):571-583

20100124山西河津M4.8地震前,临汾地震台宽频倾斜仪记录到与实验室岩石破裂亚失稳过程类似图像,震源及附近地区也出现多项准同步性的短临异常。本文对这次地震前震源及附近地区多种地球物理场观测数据在发震断层黏滑失稳前不同阶段的变化特征进行了探讨。结果表明：1）震前记录到的亚失稳现象并非单点单测项,而是具有多点多物理场的群体性特征;2）这些异常出现的时间与临汾宽频倾斜仪记录的亚失稳事件时间基本同步,其形态上以大幅突变为主,时间上多集中在震前45 d左右,空间上主要集中在距震中100 km的范围内,且具有随时间从外围向震中区集中的特点;3）震前不仅在多种地球物理场观测数据中记录到类似亚失稳现象,而且在震前1~6 d一些地球物理场观测仪器还记录到与发震断层失稳前预滑有关的小事件;4）震前临汾宽频倾斜仪记录到的亚失稳现象、震源及附近地区出现多项准同步性的短临异常,是在震源及附近地区的区域应力场增强、介质特性发生改变的情况下出现的,可能与河津地震有关;5）震前多种地球物理场异常随时间推移显示出协同化的特点,即沿发震断裂方向有由外围向震中迁移和集中的特点。  相似文献