隧硐常见灾害的分布特征及其地质概化模型综述

随着人口和城市化的不断增长,隧道系统的数量和复杂性在不断增加,隧道安全保障问题越来越突出,因此,有必要全面掌握隧道及地下硐室灾害的工程地质成因机理。基于前人的研究结果,对我国隧硐灾害的分布特征进行了分析,并对常见隧硐灾害的地质成因进行了探讨,得到了多种可能的地质概化模型,研究发现,坍塌/地陷事故是最为严重的事故,在国内外文献和报刊中所报道数量最多;此外,突水突泥、瓦斯爆炸、崩塌和冒顶也是隧道施工中主要的事故类型,采取合理的防治措施,隧道事故数量及其带来的损害程度是可以措施降低的。进一步,基于国内外工程实例,对隧硐中5种常见灾害(坍塌/地陷、突水突泥、岩崩、岩爆、变形过度)的地质结构、构造作用、岩土体性质、扰动诱因等影响因素进行了分析,总结了各种灾害下隧道可能的失效模式,并建立了对应的地质概化模型,旨在为隧道安全建设提供借鉴意义。

坝基软弱夹层深层抗滑稳定概化地质模型研究

亭子口水利枢纽坝基软弱夹层是该工程主要的工程地质问题之一。对该工程软弱夹层专题研究成果进行了一定的总结,通过分析大量小口径钻孔、大口径钻孔、平硐、竖井及野外露头所揭示的软弱夹层信息,详细研究了坝区软弱夹层的分类及其地质特征、空间分布特征及其规律,在此基础上提出了3种深层滑动的概化地质模型,结合现场试验并参照工程经验,提出了模型力学参数参考值。指出研究区内软弱夹层的形成是多种因素共同作用的结果。后期施工开挖检验了该研究成果的正确性。

概化地质模型在复杂地层力学参数反演中的应用

围岩的物理力学参数不容易通过常规测试手段准确获取,而这些参数往往对计算结果产生较大的影响,因此在数值模拟过程中如何选择符合工程实际的参数是工程中的首要问题。地层参数反演是准确获得围岩力学参数的重要手段。根据地铁下穿复杂地层物理力学特性对其进行归纳和简化,提出符合实际工程的概化地质模型;并利用能够反映围岩非线性性质的应变软化模型建立数据库,结合人工神经网络反演硬土层、岩层力学参数。为后续的工程分析提供可靠的地层参数,避免单纯为提高计算精度而对地层参数调整的随意性。

迁安某矿区尾矿库地下水氟化物迁移模拟预测

建立迁安某矿区尾矿库水文地质概化模型,运用Visual Modflow软件(MT3DMS)采用全隐式差分法对研究区氟化物运移规律进行分析。研究结果表明:氟化物运移方向与地下水水流方向基本一致,氟化物浓度随着迁移距离的增大而减小。模拟结果可以为该污染区地下水环境评价和治理提供依据。

徐州市岩溶地质灾害与岩土工程问题

隐伏岩溶地质灾害的危害在于其隐蔽性和突发性,岩溶与土洞成因上相关联,工程环境中共存,查明其发育及分布特征,预测岩溶地质灾害,有针对性的分析处理地基基础问题,是岩土工程勘察的重要工作内容。本文结合工程实例对隐伏型岩溶地区桥梁基础选型与地基处理问题进行分析。

武宁大坑矿区水文地质特征及涌水量预测

采矿过程所出现的矿坑涌水现象会严重威胁职工生命财产安全及矿区正常运作。通过分析武宁大坑矿区的水文地质特征,建立水文地质概化模型,给出矿坑涌水量预测动力学模型,为后续开采建设提供依据。

基于降雨作用的陡倾顺向岩质滑坡变形破坏机理研究——以蕲春县牛冲村滑坡为例

黄冈市近10年来地质灾害调查成果表明,陡倾顺向岩质滑坡是黄冈市变质岩区结构面控制的主要滑坡类型之一。以降雨作用下发生的蕲春县檀林镇牛冲村滑坡为例,基于滑坡基本要素与变形特征构建了该陡倾顺向岩质滑坡地质概化模型,针对区内降雨状况采用GeoStudio软件研究此滑坡的变形破坏机理。结果表明,降雨作用中该类滑坡的渗流场、应力应变场、位移场变化特点为:随着降雨持续,除坡体浅层外在滑体中后部与滑面处的孔隙水压力响应变化明显,且破坏前1天的坡体孔隙水压力增长变化快;剪应变在滑面处明显存在且为最大值,并向坡表面和滑体前、后缘方向发展;位移变化主要集中在坡体中后部,自坡体表面向滑面呈现出由大到小椭圆形分布,且应力应变场、位移场变化程度均与降雨历时和有效降雨量呈正相关。由此可知,降雨历时与降雨量是影响该类滑坡是否产生明显变形破坏的主要因素,灾害发生当日和前3 d的累计降雨量才是该类滑坡发生的有效降雨量,在此过程中滑坡的稳定性系数持续降低,且在降雨的中后期稳定性改变更明显。据此可指导在黄冈地区勘查该类降雨型滑坡时应重点查清斜坡物质结构特点、评价其空间渗透性等,在监测预警工作中应加强坡体中后部与滑面的监测等。

缓倾斜煤层开采沉陷的三维有限元模拟

根据某井田内煤层赋存状况及断层特征等,通过对小断层、厚度较小地层的归并,建立了区域三维地质概化模型,并进行三维有限元模拟计算分析,得出该区域内缓倾斜煤层开采后其地表变形值。

-600m水平软岩回风巷道支护技术研究

根据某矿有关地质资料、区域赋存断层与地层特征以及-600水平软岩大变形回风巷道现场受力变形破坏状况等,研究分析了回风巷道破坏原因和治理技术,提出了巷道支护方案,并建立了区域三维地质概化模型,进行了三维有限元模拟计算,分析得出设计方案科学。

岩溶塌陷影响因素综述研究

我国岩溶塌陷地质灾害频发，是社会可持续发展的一大障碍。近年来，我国的岩溶塌陷研究发展较快。根据国内岩溶塌陷的研究现状，本文总结了岩溶塌陷的四大影响因素，并归纳了岩溶塌陷的致塌机理及地质概化模型。

层状裂隙岩体稳定性分析的主要问题

结合小浪底地下厂房及江阴大桥等国家重点工程的岩体稳定性研究 ,对层状裂隙岩体稳定分析中的地质模型、计算参数及计算方法等主要问题作了探讨。提出了建立概化地质模型及计算参数的多种方法综合取值 ,并采用考虑结构面变形的非线性有限元分析方法等 ,计算结果与施工监测成果基本吻合。

海底隧道围岩抗力系数计算方法研究

针对厦门海底隧道地质条件复杂多变的特点,利用有限环模型结合多种本构关系提出了7种围岩抗力系数K的计算方法,并且通过计算给出了合理的围岩抗力系数取值范围,同时对各计算模型在实际工程中的运用条件作了评价。研究结果表明:采用多种方法、综合考虑多种因素可以减少仅仅通过查阅规范和依靠设计者经验来确定围岩抗力系数的主观误差。

湿陷性黄土地基排土场稳定性分析

为了研究湿陷性黄地基排土场的稳定性,利用极限平衡法评价各种工况条件下的排土场边坡的稳定性,进行基础工程地质勘查,构建地质概化模型,根据室内外试验结果选取排土料及地基岩体强度的物理力学参数,并辅以余推力法进行验证。分析了袁家村排土场边坡现状及最终边坡的稳定性,结果表明:该排土场稳定性安全系数满足要求。

悬索桥隧道锚碇与临近构筑物相互影响分析

在综合分析运用工程地质勘察资料的基础上,建立普立特大桥隧道锚碇主塔系统及山体稳定分析的工程地质概化模型。采用三维有限差分法模拟隧道锚碇、索塔基础、上方公路隧道及周围山体,对天然岩体、岩体开挖及施加设计荷载后等各阶段岩体的变形、应力释放及应力重分布、卸荷松弛区的范围、塑性区分布特点进行计算分析,并评价各构筑物围岩各阶段的变形稳定特征、相互影响情况及可能出现的变形破坏模式。

基于GMS应用的化工区地下水污染模拟与分析

GMS是目前地下水数值计算的重要应用软件之一,运用GMS可以模拟地下水流分布和地下水污染物的迁移规律等。以化工厂区为例,经过地质模型概化、参数确定、调参等过程,预测污染物的浓度及污染范围。研究了该厂区渗滤液的扩散对下游抽水井的影响,建立了该厂区地下水流模型及溶质运移模型。结果表明,该区域地下水流向为自北向南,沿水流方向水位逐渐下降,水降幅度较为缓和,在下游抽水井附近形成地下水降落漏斗;污染物的浓度在持续增加,局部污染物浓度高达4.1mg/L,污染的范围也逐渐扩大,污染面积约为8.23×10~5m^2,污染物向下游扩散长度约1084.64 m,在垂向上,厂区位置污染物已经扩散到第二层深水含水层。若不加以控制抽水量,会加剧污染物的扩散速度。