采煤沉陷地表拉张裂隙区土壤重金属特征与来源

为查明采煤沉陷地表拉张裂隙区重金属的分布特征与来源,以安徽淮北朱庄煤矿3522工作面上方的沉陷斜坡地表拉张裂隙区作为研究区域。选择2条典型纵向拉张裂隙将研究区从高到低分为Ι区、Ⅱ区、Ⅲ区,垂直于拉张裂隙布设了21个土壤采样点,讨论Zn、Ni、Cu、As、Pb、Cr、Cd等7种重金属的分布特征,运用主成分分析法、正定因子矩阵模型(PMF)解析重金属来源。结果表明,研究区Cd、Zn含量超过土壤背景值,重金属污染水平总体高于未沉陷区域;重金属在表层土壤富集,除了Cr其他重金属沿垂直分布无明显差异;Zn、As在Ι区、Ⅱ区富集,Cr在Ι区富集,Cd在Ⅲ区富集;Cr含量沿沉陷斜坡降低,Cd含量除0~20cm土层沿沉陷斜坡升高。依据相关性分析,Zn、As与有机质显著正相关,Cr与速效钾显著正相关,Cd与有效磷显著正相关;来源分析表明,Zn、Ni、Cu、As、Pb来自煤炭开采活动,Cr来自土壤母质及风化累积的作用,Cd来自污水灌溉、化肥使用等人为活动的影响。

淮北矿区地表拉张裂隙区耕地土壤主要养分特征

[目的]分析采煤沉陷导致的地表拉张裂隙对耕地土壤质量的影响,评估采煤沉陷前后土壤养分变化,为沉陷区土地采前—采中治理提供理论基础。[方法]以淮北矿区孙疃矿地表拉张裂隙区为研究区域,分别在沉陷前(2019年6月)、沉陷后(2019年12月、2020年7月)采集样品,沉陷前布设5个采样点(T_(1)—T_(5)),沉陷后选择两条典型纵向拉张裂隙,由沉陷斜坡坡顶到坡底将沉陷区划分为A,B,C 3个分区,在裂隙两侧设置13个采样点,每个采样点沿深度方向每隔20 cm采集一个土壤样品,分别测试含水率、有机质、速效钾、速效磷、全氮和全磷含量6个指标。[结果]拉张裂隙区两次采样土壤含水率、有机质、速效钾、全磷含量存在显著差异(p<0.01),速效磷和全氮差异性不显著(p>0.05);通过主成分分析得到研究区第一、二主成分分别为有机质、全氮、全磷(受负面影响)和含水率、速效钾(受到正面影响);根据综合养分评价—主成分分析法发现裂隙区综合养分与对照点相比总体下降,但拉张裂隙区内养分从沉陷斜坡坡顶至坡底逐渐上升。[结论]地表拉张裂隙在采煤沉陷区分布广泛,是造成沉陷区耕地质量下降的主要原因。

采煤拉张裂隙区土壤有机质高光谱反演

煤炭开采产生的拉张裂隙破坏土壤结构,影响土壤质量。利用高光谱技术对裂隙区土壤的重要成分进行监测,对精确恢复裂隙区土壤质量及改善农业产量具有重要意义。本文首先在淮北朱庄煤矿采煤拉张裂隙区采集了90组土壤样品,并在室内测定了土壤样本光谱;然后将反射率值与测定的有机质含量进行相关分析,选取对有机质敏感的特征波段;最后利用偏最小二乘、BP神经网络进行建模,并评价各模型的精度。研究表明,本文反演效果较理想,比较所建模型精度,一阶微分与偏最小二乘模型(FD-PLSR)建模效果最佳。FD-PLSR模型建模集和验证集的R^(2)分别为0.8761、0.8459,RMSE分别为0.4972、0.6806。该研究可为采煤拉张裂隙区土壤有机质含量监测提供一定的技术支持。

陡倾坡内和垂直坡面走向张裂隙共生的成因机制及其工程效应

西南某水电站坝区右岸不但发育陡倾坡内并与坡面走向大致平行的张裂隙和断层也有一系列倾角近于直立与坡面走向近于垂直的张裂隙。这两组裂隙在同一边坡内同时出现,在国内已建的大型水电工程边坡中尚未见报道。研究表明,这一组合是由于右岸西侧穹隆新生代以来发生过较强烈隆升导致放射状和环状张裂隙同时发育的结果。正是由于两组张裂隙的存在,使边坡岩体深强风化发育,从而降低了坝肩岩体的强度。

深大宽张裂隙条件下岩质桥基边坡稳定性分析

某拟建桥位附近地层移动造成桥基岸坡岩体中部分节理面发育成深大宽张裂隙,此类卸荷裂隙往往影响桥基位置的选择,也是桥基荷载下边坡稳定性分析的重点。在现场勘察的基础上,采用赤平投影法分析节理岩体稳定性,确定岩体质量指标,用经验公式结合岩体中宽张裂隙位置确定并修正桥基安全距离。运用离散元和有限元数值模拟深大宽张裂隙及桥基荷载条件下边坡岩体的破坏模式及应力情况,综合分析并验证提出的在安全距离位置桥基荷载条件岸坡的稳定性。研究结果表明,由于裂隙的存在,荷载对裂隙坡前岩体影响不大,但宽张裂隙底部是高应力集中区,将可能导致裂隙再次破坏。在建议的桥位下荷载应力对边坡岩体影响下,桥墩基础是安全的。

太行山隧道宽张裂隙成因演化机理分析

太行山隧道位于晋豫两省交界,为山西中南部铁路通道第二长隧道,地层岩性、新构造运动、地貌演化塑造了其独特性的水文地质背景,新构造运动及表生改造的共同作用,Ω套谷、宽张裂隙发育,补给面积大,在Ω沟口、地形急剧变化带、构造轴部地下水易富存,隧道施工地下水顺宽张裂隙高压涌出。深埋原生宽张裂隙无疑控制着富水段的分布,高压涌水威胁隧道的施工安全和运营安全,而深埋原生宽张裂隙分布规律具随机性且宽窄不一,其成因机理对研究富水段分布具有重要的理论与现实意义。

圆梁山隧道某高压富水区张裂隙段的施工

以圆梁山隧道高压富水区PDK353+580～+610张裂隙段的施工为例,介绍了在张裂隙处理过程中是如何确定“先注浆堵水后开挖”还是“先开挖排放后堵水”施工方案及方案确定的具体条件,确保了施工方案的合理性、可行性和经济性,为今后类似工程施工方案制定提供借鉴。

高潜水位矿区地表拉张裂隙区土壤特征研究

为探讨高潜水位采煤拉张裂隙区土壤中元素迁移特征,选择淮北矿区朱庄矿3522工作面地表拉张裂隙区为研究对象,按地势坡度从高到低划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区,在裂隙两侧间隔50cm布设21个观测点,每个观测点自上而下每20cm取样,共计105个样品,分析含水率、pH、有机质(SOM)、有效磷(AP)和速效钾(AK)等指标。结果表明:拉张裂隙区土壤剖面含水率随深度增大;SOM在Ⅱ区台阶0~40cm地表聚集。AP在垂向剖面上分布无显著差异,在水平方向上在Ⅱ区、Ⅲ区显著积累;裂隙对0~20cm AK影响显著,土壤整体肥力属于瘦瘠到一般水平,斜坡水土流失与裂隙的隔断拦截作用,导致SOM在台阶区积累,AP在低区积累,AK在高区积累。

西南某水电站枢纽区夹泥型张裂隙成因机制探讨

通过对某水电工程坝区岩体结构的表生改造形迹调查,发现坝区除了发育与岸坡平行的正常的卸荷破坏方式外,还发育了一种破坏方式———夹泥型张裂隙。裂面性质的弱化和发育的普遍性,使这类破裂带可能成为控制坝区高边坡岩体稳定性的重要岩体力学边界。在其发育过程中的诸多控制因素中,岩体结构对这种岩体破坏方式的发育起了控制作用。夹泥型张裂隙与岸坡成大角度相交的陡倾角裂隙和缓倾角错动带组合并构成一个整体。缓倾角错动带的改造是前提。夹泥型张裂隙的发育则伴随陡倾角裂隙和缓倾角错动带的改造过程而产生,构成由陡倾角断裂或裂隙、缓倾角错动带组合形成的典型的岩体破坏模式。结合本地区构造特征和岩体结构特征,并通过大量的现场调查,该文主要探讨了坝区岩体结构特征和夹泥型张裂隙发育的关系,以及岩体结构对夹泥型张裂隙发育的控制作用。

探地雷达用于采煤区地表拉张裂隙探测研究

采煤区地表拉张裂隙发育特征的精准探测对于开展矿区地质环境整治具有重要意义。利用探地雷达技术开展了采煤区地表拉张裂隙发育位置、深度的探测,并与坑探实测及拟合分析结果进行对比,研究结果表明:探地雷达可以探测拉张裂隙发育位置、深度;探地雷达探测结果与坑探实测及拟合分析结果具有较高的吻合度,表明探地雷达技术在采煤区地表拉张裂隙发育特征探测方面具有较好的应用效果。

太行山隧道富水宽张裂隙注浆堵水技术研究

研究目的:太行山隧道施工中遇到富水宽张裂隙带,左线长度218 m、右线长度200 m,超前探孔单孔最大涌水量230 m3/h,水压0.8 MPa,围岩为Ⅲ级石英砂岩。施工中先后研究采取全断面帷幕注浆、带水作业、周边注浆等方法。研究结论:(1)三种方法均可以满足开挖要求,施工进度分别为25 m/月、20 m/月、39 m/月,周边注浆处理该类地层更有优势;(2)带水作业必须满足超前探孔单孔出水量小于40 m3/h、总涌水量小于300 m3/h、破碎裂隙段长度小于3 m的要求,否则施工安全和进度无法保证;(3)周边注浆与全断面帷幕注浆相比,注浆孔数量减少59%,注浆时间缩短56%,进度提高56%;(4)全断面帷幕注浆采用2 L/(min·m)作为检查孔出水量标准是合适的,并可适度放宽,周边注浆可采用5 L/(min·m)的标准;(5)本研究成果可在类似富水宽张裂隙地层注浆堵水施工中应用。

采煤沉陷区地表拉张裂隙形成及其演化特征模拟试验研究

采用室外物理模拟试验模拟煤矿开采地表沉陷过程,研究地表沉陷过程中拉张型裂隙的分布及其演化规律。研究表明,在煤矿开采作用下,地表土体出现明显的下沉并形成拉张裂隙,拉张裂隙在空间分布上整体呈现为煤层采空区裂隙挤压至闭合,弯曲下沉带存在少量裂隙;随开采工作面推进,裂隙比、裂隙密度呈规律性变化,拉张裂隙规模与演化时间成非线性反比,与首条裂隙出现煤层开采长度成非线性正比。

太行山隧道富水宽张裂隙注浆堵水技术研究

太行山隧道施工中遇到富水宽张裂隙带,左线长度218 m、右线长度200 m,超前探孔单孔最大涌水量230m^3/h,静水压力0.8 MPa,围岩为Ⅲ级石英砂岩。施工中先后采取全断面帷幕注浆、带水作业、周边注浆等方法。工程实践表明:(1)3种方法均可以满足开挖要求,施工进度分别为25、20、39 m/月,周边注浆处理该类地层更有优势;(2)带水作业必须满足超前探孔单孔出水量小于40 m^3/h、总涌水量小于300 m^3/h、破碎裂隙段长度小于3 m的要求,否则,施工安全和进度无法保证;(3)周边注浆与全断面帷幕注浆相比,注浆孔数量减少59%,注浆时间缩短56%,进度提高56%;(4)全断面帷幕注浆采用2 L/min/m作为检查孔出水量标准是合适的,并可适度放宽,周边注浆可采用5 L/min/m的标准。

太行山隧道富水段宽张裂隙注浆效果分析

太行山隧道位于晋豫两省交界,为山西中南部铁路通道第二长隧道,地层岩性、新构造运动、地貌演化塑造了其独特的水文地质背景,Ω套谷、宽张裂隙发育,补给面积大,在Ω沟沟口、地形急剧变化带、构造轴部地下水易富存,隧道施工地下水顺宽张裂隙高压涌出。山西中南部铁路通道为国家重点工程建设项目,富水段落注浆堵水为主要的工程措施,本文在分析场地水文地质特征后,重点对帷幕注浆、周边注浆等方法的效果进行了分析。

齐岳山隧道穿越高压富水宽张裂隙注浆堵水施工技术

齐岳山隧道是我国在建的宜昌至万州铁路线的关键性控制工程之一,隧道的主要工程地质问题有暗河、断层、宽张裂隙及伴随的高压涌(突)水、岩溶涌(突)水、高应力及煤层瓦斯等,所以隧道在修建过程中需采用多种辅助工法穿越众多的不良地质段。主要介绍和探讨该隧道穿越富含高压水的宽张裂隙时所采用的超前帷幕注浆堵水施工技术,为今后在类似工程中施工提供借鉴。

用弹性波速计算正交各向异性岩体的裂隙张量

初步尝试了运用弹性波速确定岩体的裂隙张量；首先将岩体视为正交各向异性介质，基于裂隙岩体的应变体积平均，从裂隙引起的间断位移出发，导出裂隙张量与由裂隙引起的柔度张量增量之间的关系；然后根据正交各向异性岩体的波动理论，建立了岩体裂隙张量、等效弹性参数和弹性波速三者之间的相关关系。根据这些关系，给出了二阶、四阶裂隙张量的弹性波速计算过程。含裂缝水泥砂浆试件的试验结果表明，采用本文计算方法获得的裂隙张量基本能反映出裂隙的分布情况。

Oda裂隙张量的DC模型在裂隙岩体渗流模拟中的应用

针对裂隙岩体渗流非均质各向异性的特点,我们用基于离散连续模型(discrete continuum model,简称DC模型)的方法,对裂隙岩体渗流和溶质运移进行了数值模拟。在此工作中我们采用Oda裂隙张量理论计算各个单元的渗透张量,组成整个渗流区域的渗透张量场;并采用具有"旋转不变性"特征的九点差分格式,来减少网格离散方式对数值模拟结果的影响;并对一benchmark test model(BTM)模型进行了数值模拟。模拟结果与BTM结果很吻合。

川东明月峡背斜区岩溶形态分异与构造裂隙表征参数的关系

探讨高陡背斜区张裂隙发育规律与岩溶地貌的空间分异性之间的相互关系,以张裂隙发育规律预测岩溶空间分异性,也可以通过岩溶空间分异性预测构造张裂隙的空间分布规律。以岩层面主曲率为切入点,通过四川盆地东部明月峡背斜区现场调查、遥感解译、数理统计分析及数学建模等手段,采用岩层面的主曲率对背斜区张裂隙在不同构造部位的发育程度进行预测,分析张裂隙与岩溶地貌空间分异的相关关系。结果表明:岩层面主曲率大小、张裂隙发育概率及岩溶地貌空间分异呈现相似的空间分布规律,岩层面主曲率大的区域,地表岩溶发育较强。川东背斜区岩溶空间分异的主控因素是构造运动产生的张裂隙,岩体张裂隙发育程度决定了早期岩溶地貌的发育特征,现代岩溶地貌空间分异是岩溶正反馈机制促进原始张裂隙差异分化的结果。

多级加载下岩石裂隙渗流分段特性试验研究

利用自行研制的岩石裂隙辐射型渗流系统,试验研究室温下粗晶大理岩、中砂岩、灰岩和细晶大理岩4个岩石张裂隙在法向闭合过程中的渗流分段特性及加载历史的影响。根据闭合裂隙的接触状态及流域分布特征,裂隙渗流可分为群岛流、过渡流、沟槽流3个阶段;单位水头流量与法向应力呈指数函数关系,随法向应力增加而降低,后次加载中相同法向应力下单位水头流量明显较低;单位水头流量与力学隙宽呈幂函数关系,幂指数范围为1.93～2.60,可认为接触型粗糙岩石裂隙渗流量与力学隙宽呈次立方关系;后次加载时,相同力学隙宽下单位水头流量也明显较低;水力等效隙宽与力学隙宽呈分段的线性关系,修正的立方定律在相应分段内成立。研究结果对岩体裂隙渗流计算有一定的理论意义。

焦家金矿床容矿裂隙特征及成生机制

着重研究构造作用下成矿裂隙特征和流体的运移通道、方式及成因机制 ,结果认为焦家金矿床差异的矿体矿化特征主要由不同裂隙导致形成 ,微构造裂隙之间没有截然分开的界线 ,常呈渐变接触关系。矿化裂隙成生主要有流体驱动显微构造裂隙扩展和构造剪张形成脉状裂隙两种方式。流体运移以真空泵式为主 ,渗流方式为辅 ,不同的裂隙成生机制和流体运移方式导致形成差异的矿化特征。