干湿循环下溶隙灰岩单轴压缩损伤破裂特征

为研究干湿循环对溶隙灰岩损伤破坏特征的影响,制备裂隙状、椭圆状、蘑菇状和类哑铃状溶隙灰岩试样,开展单轴压缩试验并辅以数字图像相关方法(DIC)和声发射技术进行监测,分析0、3、6、10次干湿循环下溶隙灰岩的损伤特性和变形破裂特征。结果表明:①基于峰值强度定义干湿循环和溶隙形状损伤度,干湿循环损伤度与循环次数和水-岩接触面积成正比,溶隙形状损伤度在干湿循环过程中为33.31%~64.86%;耦合损伤度合理表达了二者的耦合关系。②干湿循环作用下溶隙灰岩由拉伸破坏转变为以拉伸破坏为主的拉剪混合破坏,表面应变局部化带过渡到“延性”扩展;而溶隙形状对试样破坏有优势导向作用。③干湿循环导致岩样声发射累积振铃计数减小,裂纹起裂应力σci及裂纹损伤应力σcd也逐步降低。研究成果可以为三峡库区溶隙灰岩的破坏机理分析提供科学依据。

岩溶地区溶隙裂隙型渗漏探测技术

以广西某水库土石坝渗漏探测工作为例,针对岩溶地区大坝渗漏分散、小规模等特点,结合声呐探测、高密度电法、浅层地震法、自然电场法、电磁波CT等多种物探方法,提出了一套针对性强、适宜性好、准确性高的探测技术和方法,为解决岩溶地区大坝溶隙裂隙型渗漏提供了技术保障,为岩溶地区水库大坝除险加固提供了依据。

基于颜色特征的数字钻孔图像溶隙结构识别方法

针对数字全景钻孔摄像系统获取的实测图像,提出了一种基于颜色特征的数字式钻孔图像溶隙结构识别方法。利用岩层中的典型结构,如土质层、溶隙在颜色上与普通岩石具有较大差异性的特点,首先建立了一个自适应HSV颜色空间溶隙结构检测模型,利用该模型获取溶隙结构的二值化图像;对该二值化图像进行滤波处理;然后从处理后的二值化图像进行分区像素密度统计来确定土质层或溶隙区域的深度、面积及方位角等信息,从而实现数字式钻孔图像中溶隙结构的自动识别。通过对大量数字式钻孔图像进行试验并与对应的钻孔雷达图像进行结果对比表明,其方法能对全孔图像的溶隙和土质层进行快速、准确地自动化检测与定位,为钻孔图像岩体结构的自动识别与工程应用提供了一种新的可靠方法。

大溶隙岩溶地层的有效钻孔堵漏方法

复杂地层钻探问题一直是地质勘探、工程勘察及工程施工钻进中的主要技术难题。分析了复杂地层钻探护壁堵漏的方法;结合宁夏六盘山区东北麓芒硝矿钻探工程,对于大溶隙岩溶地层钻探,提出采用水泥-水玻璃-布袋护壁堵漏方法。阐述了漏失通道的性质和位置的分析方法、护壁堵漏方案和原理、正确确定注浆压力及最大注浆量的方法。

新疆苏巴什水库坝基Q_(1)砾岩溶隙的成因机理分析与处理

岩溶作为一种复杂的地质现象,其发生存在一定的内在条件和外在因素的影响。根据苏巴什水库坝基砾岩溶隙形成的地形地貌、地层岩性、地质结构和水文地质等内在条件,结合溶隙形成的构造运动、岩石成分和地下水的运动规律等诱发因素,对坝基砾岩溶隙的成因机理进行分析,评价溶隙对基础稳定和渗漏的影响,提出了溶隙混凝土塞、端头围封、骑缝灌浆等处理措施,经检查溶隙封堵段充填密实,压水实验值均小于3 Lu,封堵和灌浆效果均达到了预期效果。

单轴压缩下溶隙灰岩声发射RA-AF特征及破裂模式研究

灰岩溶隙随其发育阶段呈现不同形状,溶隙形状将影响受力作用下的灰岩裂纹演化机制。利用单轴压缩试验下声学特征(RA-AF)对“裂隙”、“椭圆孔”、“类蘑菇孔”和“类哑铃孔”等4类溶隙形状的灰岩微裂纹演化机制进行了研究。根据单轴压缩试验的声学特征、力学特征,将声发射演化过程分为初始非线性段(Ⅰ)、类线性段(Ⅱ)、非线性阶梯状幂律段(Ⅲ)和峰值活跃段(Ⅳ)等4个阶段,通过分析RA-AF演化特征,以及基于二维高斯混合模型(GMM)的RA-AF值聚类分析,获得不同阶段的演化规律。研究结果表明:完整灰岩和溶隙灰岩随着加载的进行,RA和AF值均表现出明显的原点集中性;完整灰岩和“椭圆孔”灰岩的破坏模式以拉裂为主,“裂隙”灰岩是以剪切为主的拉剪混合破坏,“类蘑菇孔”灰岩是以拉裂为主的拉剪混合破坏,“类哑铃孔”灰岩则是先剪后拉的拉剪混合破坏;溶隙形状对微裂纹的形成产生较大影响,“裂隙”灰岩表现出极强的剪切性质;“椭圆孔”的剪切性质减弱,拉裂性质增强;“类蘑菇孔”的破坏受溶隙上下部的“菌伞”和“菌柄”控制,控制次序是先下后上;“类哑铃孔”则先由“菌伞”控制,再由整个溶隙孔控制,并且第Ⅲ阶段“菌基”出现抑制效应,这种抑制效应能够明显延长岩样的寿命。

皖北矿区煤层底板岩溶水氢氧稳定同位素特征

对皖北矿区主要含水层的氢氧稳定同位素进行了测试与分析,岩溶含水层中太原组石灰岩岩溶裂隙水(简称"太灰水")δ(18O)均值为-8.69‰,δD均值为-68.64‰,奥陶系石灰岩裂隙溶隙水(简称"奥灰水")δ(18O)均值为-8.47‰,δD均值为-70.10‰。指出了该矿区地表水、新生界松散层类第4层含水层(简称"四含水")、煤系砂岩水、太灰水、奥灰水氢氧稳定同位素一般特征。同时根据太灰水和奥灰水氢氧稳定同位素组成,着重分析了底板岩溶水的补给环境与径流环境以及岩溶水与其它含水层之间的联系。

岩溶地区开凿隧道对地下水循环系统的破坏——以重庆市中梁山为例

中梁山岩溶槽谷区地下水循环系统可明显的分为上层溶隙水循环带、溶隙潜水循环带和深层溶隙水渗透带。其中溶隙潜水循环带是主要的水资源储水带,深层溶隙水渗透带是深层地下水或承压水的补给系统。人工开凿交通隧道和采煤隧洞破坏了地下水的循环系统,加大了深层溶隙水的排泄量,引起了岩溶地区地下水水源的枯竭。

北方岩溶含水层双重介质水流模型及其应用探讨

本文将北方岩溶介质划分为两种基本类型:溶隙网络—溶孔型和溶隙网络—微裂隙型。概化出裂隙岩溶介质的双重介质水流模型。解决了下面几个问题:(1)认识北方岩溶介质所具有的双重介质性;(2)分别对孔隙和微裂隙所构成的岩块域和溶隙网络域建立数学模型,并用岩块和裂隙的水量交换项将两者耦合起来。模型中岩块并未被概化成某一特殊几何形态如球体或平行板,而是按其实际产出形态处理;(3)在岩块中也应用了二维水流模型。以往作者多用一维流方程,目的在于求其解析解,这有许多不足之处;(4)在裂隙和岩块域均采用有限单元法,将两个域的模型联立求数值解,克服了解析法或解析—数值法联合的局限性。 在给定参数情况下,本文进行了典型水文地质条件下的计算,证明了模型是能够较好地刻画溶隙网络—溶孔或微裂隙型介质的特征和水流特点的。同时,本文成功地应用了济南西南郊岩溶含水层的实际资料进行了模拟计算,对双重介质方法的实用进行了听的尝试。

碳酸盐岩中喀斯特水的“多元”空隙研究

喀斯特水的特征与其他岩石中的裂隙水、孔隙水具实质性区别,主要原因是碳酸盐岩发育有多元空隙,导致喀斯特化岩体中的水介质复杂多样性。为便於深入研究,本文把喀斯特水运动归纳为两个类型:(1)不纯碳酸盐岩、结晶白云岩、中国北方的灰岩中的溶隙水,流态为层流运动;(2)中国南方的灰岩中的溶洞水(指Ⅲ水动力带),流态为紊流运动。

岩溶充水隧道涌水量预测的有关问题

正确地预测隧道涌水量,对工程设计、编制施工组织等都具至关重要的意义。路内经过长期实践,积累了丰富的经验,已初步建立了一套预测方法。然岩溶地区岩溶水文地质条件千变万化,预测隧道涌水量是一个极复杂的问题,一些环节仍需进一步完善。通过大瑶山隧道的勘测设计和施工实践的体会,本文将就其中一些问题进行初步探讨。

复杂岩溶水系统势汇区建坝成库可行性研究——以北盘江流域普岔河水库为例

北盘江流域沿线山高谷深,岩溶水文地质条件复杂,局部区域水资源短缺,岩溶渗漏问题成为水利水电工程建设的瓶颈。文章综合地质调查测绘、钻探及物探、水文地质试验、岩溶水系统分析、地下水均衡分析等方法,论证了PCH水库不会发生邻谷渗漏及绕坝基深部的岩溶管道型渗漏,但发生溶隙型渗漏的可能性较大。采用有限元法模拟溶隙渗漏显示:随着T_(1)yn^(1-1)灰岩溶蚀率的增大,坝基抗滑稳定系数稍有降低,潜在失稳模式为后缘剪断T_(1)yn^(1-2)岩体,前缘沿T_(1)yn^(1-2)层内岩屑夹泥型软弱结构面剪出;坝基渗漏量呈线性增加,T_(1)yn^(1-1)灰岩溶隙密集带为坝基主要渗漏区。当溶隙密集带沿T_(1)yn^(1-1)灰岩与T_(1)yn^(1-2)泥灰岩接触带水平发育且集中分布时,坝基抗滑稳定系数将明显减小,坝基渗漏量将明显增大;当溶隙密集带垂直发育、分散发育或主要分布于坝后区域时,其对坝基抗滑稳定及坝基渗漏量影响微弱。岩溶水文地质分析及数值模拟均显示,复杂岩溶水系统势汇区下游区域多以溶隙渗漏为主,其工程影响有限,具备建坝成库条件。

连通试验在山区沟谷岩溶水库渗漏勘察中的应用

云南岩溶高原山区某水库工程,自建成以来因水库渗漏一直未蓄到正常蓄水位;水库位于沟谷上游区域地形裂点附近,库坝区分布灰岩和白云岩,区内断层等构造较发育,岩溶水文地质条件复杂。基于岩溶水文地质勘察和试验,查明水库渗入点和地下水各排泄点的分布与流量特征后,以“盐类法”连通试验查明该水库的渗漏原因、渗漏类型和渗漏通道,为工程后续处理提供地质依据。勘察分析结果表明该水库为溶隙型渗漏,库水主要沿断层区破碎带溶隙和白云岩溶隙多通道向下游渗漏。

紫水高岩水库坝基岩溶渗漏原因分析

文章分析讨论了高岩水库坝基渗漏形成原因,得出坝基沿断层发育的溶洞中的充填或半充填物质被库水击穿是主要因素,层面溶隙、构造溶隙与管道状溶洞形成的坝基岩溶网络系统促使渗漏的进一步扩大。

清江隔河岩水利工程河间地块渗漏估算

清江隔河岩水利工程河间地块渗漏估算周志芳李艳（河海大学土木工程学院南京２１００９８）隔河岩水利枢纽工程位于湖北省长阳县境内的长江支流清江中游．大坝坝型为重力拱坝，水库设计正常蓄水位２００．００ｍ高程．隔河岩工程的河间地块水库渗漏问题，有关单位虽做了大...

喀斯特地貌演化与喀斯特含水层特性

本文根据喀斯特含水层的结构、喀斯特地貌发育的动力过程,探讨不同的喀斯特地貌演化阶段及其相应的喀斯特含水层特征。

江口水电站渗控方案研究

江口水电站工程区广布碳酸盐岩地层 ,沿断层、裂隙、夹层均产生不同程度的溶隙 ,管道性岩溶通道不发育 ,主要为溶隙性岩溶。库首东侧与乌江干流之间存在沿地块发生裂隙性渗漏的可能性。为了有效地控制渗流、降低坝基扬压力、降低地下厂房围岩的渗透压力、增强软弱夹层充填物的长期渗透稳定性 ,根据各建筑物的不同地质问题及结构要求 ,分别采取了不同的防渗处理措施 ,并进行了三维渗流分析计算 ,计算结果表明 ,采取渗控措施以后 。

集总式喀斯特水文模型构建及其应用

针对大部分喀斯特流域属于无资料地区的现状,构建资料要求较低的集总式喀斯特水文模型(lumped karst hydrological model,LKHM)。LKHM以三水源新安江模型为基础,针对喀斯特流域二元三维的流域性质,在汇流计算层做了改进。将岩溶地貌概化为3类:溶沟、溶隙、管道,采用滞后演算法模拟溶沟对地表径流的调蓄作用,采用若干线性水库串联模拟不同大小口径的溶隙对地下径流的调蓄作用,将所有管道概化为一个大管道模拟地表径流与地下径流的交换;最后在贵州平湖流域进行模型检验和应用。结果表明:LKHM模拟精度较高,说明模型的结构、参数合理,具备一定的实用价值。

暴雨对地下河理化性质的影响

碳酸盐岩地区在CO_2和H_2O的作用下被溶蚀产生溶隙、溶洞,甚至发育出地下河,如位于重庆南山的总长约6km,常年流量50~80L/s的老龙洞地下河。地下河出口处形成溶洞,成为AA级景区。有约600m可步行进入,再向内约400m可划船进入。老龙洞地下河流域面积约12km^2,属亚热带季风区,年均降水量约1100mm,主要集中在5~9月。岩溶区地表发育土壤层薄,甚至缺失,再加上岩溶管道、裂隙、落水洞、

沙老河水库大坝帷幕灌浆特殊地段处理

针对沙老河水库大坝帷幕灌浆施工中，复杂的地质情况，及大量岩溶溶隙、溶洞，采用恰当灌浆方法技术满足了工程质量及工期的要求。