干湿循环与初始静偏应力耦合作用下城市污泥固化土动力累积变形特性     

杨爱武  袁腾云  杨少朋  张卫 《工程地质学报》2022,30(1):117-126

城市污泥固化土用作路基填料,对于节约工程成本、保护环境等具有重要意义。本文以城市污泥固化土为研究对象,利用DDS动三轴仪,从干湿循环次数、初始静偏应力、动应力3个方面研究其对累积塑性应变及动强度特性的影响。试验结果表明:在干湿循环单独作用下,土体累积塑性应变随干湿循环次数的增加先增大后趋于稳定,但与初始静偏应力耦合作用下对土体累积塑性应变的影响不太显著。动应力对其影响较大,且存在临界值:当动应力小于临界值时,累积塑性应变呈现出先增大后逐渐稳定的趋势; 当动应力大于临界值时,累积塑性应变在达到某一振次后快速增大,土体迅速产生变形破坏。干湿循环与初始静偏应力都会降低土体的动强度,但干湿循环在达到10次后,动强度将趋于平稳,不再受其影响。通过回归分析,建立了考虑干湿循环次数、初始静偏应力及动应力等因素影响的城市污泥固化土稳定型累积塑性应变模型,并验证了其可行性。  相似文献   

高地应力“强度 & 应力”耦合判据及其分级标准     

宫凤强  代金豪  王明洋  黄书岭  徐磊 《工程地质学报》2022,30(6):1893-1913

众多地下工程建设始终处于高地应力环境中,岩体初始应力是地下工程围岩变形破坏的先天条件和主导因素。“高地应力”术语及概念出现和地下工程围岩特殊破坏现象紧密联系,属于工程概念范畴。随着地下工程数量越来越多并逐渐向深部发展,高地应力诱发的围岩破坏现象日益显著,严重影响工程稳定性。现有的高地应力定量分级判据多采用强度应力比值形式,没有充分考虑岩石强度、应力两个指标的绝对值大小和耦合关系。本文在讨论现有分级判据、收集实际工程案例数据以及分析高地应力破坏现象显现过程的基础上,提出了高地应力“强度& 应力”耦合判据及其定量分级标准。高地应力“强度& 应力”耦合判据的表现形式为3条考虑岩石饱和单轴抗压强度R_c以及和初始最大主应力σ₁耦合的边界线,边界线以内的区域为高地应力区、边界线以外的区域为低地应力区。该判据特点是既考虑初始最大主应力、岩石饱和单轴抗压强度的绝对值边界条件,同时也考虑两者耦合区间。研究结果表明:基于二维尺度提出的“强度& 应力”耦合判据,针对86个典型地下工程的高地应力判别结果和工程现场高地应力显现形式完全相符,可以在实际地下工程中推广应用。基于“强度& 应力”耦合判据的高地应力区分级标准能较好地判别围岩破坏现象的剧烈程度,可为工程灾害的预防提供参考。  相似文献   

沿阿穆尔板块西边界的活动断层(蒙古领土)     

Vladimir A.SANKOV  Anna V.PARFEEVETS  Andrey I.MIROSHNITCHENKO  Aleksey V.SANKOV  Amgalan BAYASGALAN  Sodnomsambuu DEMBEREL 《地学前缘》2022,29(1):245-265

阿穆尔板块西部边界在蒙古境内的空间位置尚不清楚,并且活动断层构造及其沿线地壳的应力状态研究较少。本文在沿此边界的三个区域——杭爱—肯特构造鞍部、布尔古特地块(鄂尔浑—土拉交汇处)和色楞格地块(包括色楞格凹陷和布伦—努鲁隆起),利用空间图像解译、地形起伏度分析、地质构造资料以及构造压裂和沿裂缝位移资料重建构造古应力,对活动断层进行研究。研究表明,活动断裂继承了古生代和中生代古构造的非均质性。这些断层沿着板块边界并不是单一的带,而是成簇的。它们的运动取决于走向:亚纬向断层是具有一定逆分量的左旋走滑断层,北西向断层是逆断层或逆冲断层,通常具有右旋走滑分量,海底断层是右旋走滑断层,北东向断层是正断层。位于色楞格凹陷和杭爱东部的断裂构造的活动始于上新世。逆断层和走滑断层与上新世情况不符,但多与更新世地貌相符,表明其活动年代较晚,为更新世时期。利用构造断裂和沿断裂的位移,重建活动断裂带变形末阶段的应力应变状态,结果表明断裂在最大挤压轴的北北东和北东方向上以压缩和走滑为主。只有在色楞格凹陷内,以扩张和走滑类型的应力张量为主,且在最小挤压轴的北西走向尤为显著。在南部,杭爱东部(鄂尔浑地堑)内有1个以扩张机制为主的局部区域,说明蒙古中部断裂在更新世—全新世阶段的活动以及现代地震活动主要受与印度斯坦和欧亚大陆汇聚过程相关的东北方向的附加水平挤压的控制。使研究区地壳产生走滑变形、贝加尔湖裂谷发散活动以及阿穆尔板块东南运动的另一个因素是东南方向软流圈流动对岩石圈底部的影响。阿穆尔板块和蒙古地块之间的边界在构造结构上是零碎的,代表了覆盖整个蒙古西部变形带的边缘部分。  相似文献   

穿越大深度断层泥的技术难点的探讨和研究     

《四川地质学报》2022,(Z1):212-214

本文总结了我们在川滇南北向构造之昔格达与安宁河两大断裂所夹"地块"内的红格矿区,钻遇大深度断层泥,穿越该孔段时,由于钻进施工,使得地层形成了应力释放自由面,破坏了原来地层的平衡态,断层泥发生遇水膨胀,并且塑性流动,加之高地应力,导致钻孔缩径,严重垮塌,通过对这一问题的深入研究,配置并采用了优质的低渗透泥浆体系,而顺利通过该孔段。  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   

基于离散颗粒模型的岩体结构面动-静态刚度系数对比的数值模拟研究     

周剑  王彦兵  张路青  金永军  涂新斌 《工程地质学报》2021,29(1):25-33

岩体工程计算分析中结构面刚度系数是至关重要的力学参数,计算分析的精度和可靠程度与这个参数密不可分,结构面刚度系数取值仍然是一个难点。岩体中应力波传播至结构面处将会发生反射和透射现象,利用应力波透射系数可反演结构面动态刚度系数。本文从细观力学角度运用颗粒离散元方法,开发分段线性接触模型及应力波吸收边界模型,开展宏观岩体中应力波传播的模拟,结合准静态压缩试验模拟,研究了较为平直的岩体结构面分别在不同正应力条件下的动、静态刚度系数的变化特征。模拟结果表明:(1)利用C++语言开发的分段线性接触模型很好地实现了结构面非线性变形特征的模拟;(2)基于颗粒离散元方法能够准确地反映岩体中应力波传播规律,应力波通过不同刚度结构面的透射系数与理论解一致;(3)在离散颗粒模型中加入黏滞吸收边界条件很好地实现了在有限尺寸模型中远场应力波传播模拟;(4)在岩体模型中结构面接触部位运用分段线性接触模型,通过模拟应力波传播与单轴压缩试验分别获得了一致性较好的结构面动、静态刚度系数,结构面动/静态刚度系数之比值约为1.0。本文对岩体中结构面刚度的测试和取值具有重要的指导意义。  相似文献   

四面楔形体监测敏感部位试验研究     

晏长根  安宁  薛志佳  杜柯  许江波  孙巍锋 《工程地质学报》2021,29(1):96-103

针对岩质四面楔形体的监测敏感部位问题,利用自主研制的边坡模型试验平台,开展岩质边坡四面楔形体物理模拟试验,对楔形体在滑动失稳全过程中结构面处的内部位移和内部应力进行监测。结果表明:随着楔形体滑动位移的增加,各位移监测点处位移变化速率的差异越小,楔形体表现出的整体滑动特性更为明显。在楔形体失稳过程前期,位移监测和应力监测敏感部位均在楔形体下部,临近失稳时,楔形体上部为位移监测敏感部位,楔形体中上部为应力监测敏感部位。在楔形体失稳过程前期,监测到的应力值较初始状态便有明显增大,应力监测相比位移监测的反馈更为提前,能够更及时地对边坡变化产生响应。研究结果可对岩质边坡楔形体的安全监测提供参考依据。  相似文献   

围压-孔压改变条件下致密砂岩及泥页岩泊松比变化特征及机制     

杜书恒  梁耀欢  师永民  关平 《地学前缘》2021,28(1):411-419

在围压(外压)或孔压(内压)发生变化的条件下,致密砂岩及泥页岩泊松比的变化特征及机制仍有待厘清。本研究从Terzaghi有效应力理论和国内学者提出的新有效应力概念出发,基于松辽盆地高台子组致密砂岩、青山口组泥页岩三向动、静态泊松比测定结果,剖析了两类岩石泊松比的变化特征及机制。岩石样品三向泊松比变化曲线的分布呈现显著的各向异性,这将对压裂缝的延展规律产生一定的影响;就“有效应力”概念厘定的科学性而言,“Terzaghi有效应力”适用于裂缝较为发育的储层,而“新有效应力”适用于孔隙度较大且分布较为均匀的泥页岩。结论将为致密油气的有效开发提供较为重要的理论依据。  相似文献   

地下综合管廊穿越活动地裂缝变形与内力的响应分析     

徐强  白超宇  李文阳  张勇  张子阳 《工程地质学报》2021,29(5):1632-1639

由于场地条件限制,西安城市地下综合管廊建设需以不同角度穿越地裂缝,必将受到地裂缝活动作用的影响。建立地下综合管廊穿越活动地裂缝的三维有限元模型,模拟了地下综合管廊穿越地裂缝时,设置了5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm和30 cm 6种不同沉降量工况以及正交、斜角60°与斜角30° 3种穿越角度。研究结果表明,地下综合管廊的变形与轴向应力随地裂缝活动量的增加而不断增大,管廊的水平轴向位移、竖向位移以及轴向应力均集中在地裂缝两侧一定范围内,管廊上表面轴向应力峰值大于下表面。管廊与地裂缝交角越小,管廊的水平轴向位移越小,竖向位移的影响范围越大,管廊水平轴向应力越大,实际工程中应避免管廊不设缝小角度穿越活动性强的地裂缝。研究成果对土体与地下综合管廊之间的相互作用机理分析以及对防灾减灾工作有一定的参考价值。  相似文献   

滇东北深埋特长公路隧道工程区地应力场研究     

邓小龙  孙光吉  俞永华  何乃武 《工程地质学报》2021,29(3):862-870

深埋特长隧道工程区地应力场的预测一直是工程技术人员面临的难题,而工程地质综合分析法则可为工程区地应力场的分析提供较为全面准确的结论。因此,本文以滇东北典型深埋特长隧道——乐红隧道为例,采用综合分析法来研究工程区的地应力场特征。首先基于中国大陆应力分区,利用Anderson断层力学理论、震源机制解及实测地应力统计数据来获取研究区主应力方向。其次,基于工程地质勘察成果,利用Hoek-Brown强度准则对工程区的岩体强度进行了初步估算。在此基础上,利用修正Sheorey模型对工程区地应力量值水平进行了预测。分析结果表明,工程区以先进构造应力为主导。其中:水平最大主应力优势方位为N20°~60°W,应力场方向较为稳定。地应力量值水平预测结果表明,工程区在埋深500 m左右时,最大、最小水平主应力量值范围分别为11.2~20.5 MPa、6.6~12.2 MPa;埋深在1000 m左右时的最大、最小水平主应力量值范围分别为25.9~28.2 MPa、15.4~17.1 MPa。工程区在埋深超过500 m时的高地应力情况下,可能存在岩爆风险,而围岩大变形的问题几乎不存在。综合分析法的预测结果与现场实测数据较为吻合,表明该方法在线状公路隧道地应力状态的预测分析中,具有良好的应用效果。  相似文献