非线性破坏准则下浅埋隧道的稳定性分析

隧道围岩压力值是浅埋隧道设计计算的重要参数。为进一步提高围岩压力计算结果的可靠性,以传统浅埋隧道坍塌模型为基础,提出了圆弧滑移面破坏模式,同时基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则,运用极限分析上限法推导了地震力作用下浅埋隧道围岩压力的计算公式,验证了计算结果的可靠性,并对影响因素进行了探讨。与实际工程和已有成果的对比分析证明了理论公式具有较高的可靠性和准确度。研究还发现:围岩压力受非线性系数和初始粘聚力的影响较为显著,非线性系数越大、初始粘聚力越小,围岩压力越大;随着待定参数K(水平围岩压力与竖向围岩压力的比值)的减小,水平围岩压力减小,竖向围岩压力增大;地震力对围岩压力的影响不容忽视,竖向地震力单独作用对围岩压力的影响最大,水平和竖向地震力共同作用的影响次之,而仅有水平地震力作用的影响最小。随着水平与竖向地震力系数的增大,围岩压力也在增大。分析结果对于大部分的隧道,尤其是易受地震影响的浅埋隧道研究具有较高的参考价值。

花岗岩风化壳分带与岩体基本质量分级关系探讨

风化壳分带和岩体质量分级对浅埋隧道设计和施工很重要,需对这两套系统定性和定量指标做平行判别。中国东部花岗岩分布区,强风化带(IV)和全风化带(V)、岩体质量III和IV级界限划分上常存在较大分歧。据此,对此问题开展探讨,并通过大亚湾隧道工程实例予以说明。研究表明,浅埋条件下风化壳分带同岩体质量级别空间上有交叉现象,前者是宏观的,后者是细观的,前者控制后者;风化带IV,V和III,IV级岩体涉及到岩土过渡、岩体节理密度、裂隙水和孔隙水等多个指标和因素的复杂变化;岩体质量级别比风化壳带号大致高1.5。

滇西地区上地幔铅同位素组成的确定及其应用

滇西地区基性 超基性岩、碱性岩中的长石、石榴子石、橄榄石等单矿物及羊拉铜矿区二叠世海相玄武岩的铅同位素组成可以代表原始地幔的铅同位素组成 ,由此确定的该区上地幔铅同位素组成变化范围为 2 0 6Pb/2 0 4Pb =1 7.877～1 8.5 0 6,平均 1 8.1 0 8,2 0 7Pb/2 0 4Pb=1 5 .470～1 5 .5 87,平均 1 5 .479,2 0 8Pb/2 0 4Pb=3 7.797～ 3 8.5 67,平均 3 8.1 77。研究发现 ,由于受地壳物质的混染和成岩后U、Th衰变产生的放射成因铅的影响 ,这些幔源岩石全岩铅同位素组成已不能代表原始上地幔的铅同位素组成 ;金顶铅锌矿床的铅并非上地幔来源 ,而是相当于下地壳来源的铅与兰坪盆地沉积岩铅二者的混合铅。

北秦岭基性火山岩地球化学特征与上地幔岩浆源区性质

元古代和早古生代是北秦岭两个主要的火山岩浆作用时期,地球化学研究表明,元古代基性火山岩具有相对低SiO_2、Al_2O_3和高TiO_2特征,基性火山岩TiO_2-P_2O_5、MgO/FeO-Y、的变化显示了正常的、稳定的岩浆作用过程,相容元素分配模型表明这一时期基性火山岩与华北区上地幔部分熔融岩浆作用相吻合,早古生代基性火山岩除普遍具有高、低特征外,突出地表现出地球化学成分的不均匀性,多源、混合岩浆作用的干扰使单源岩浆演变特征遭受破坏,相容元素分配模型表明:这一时期基性火山岩浆与引起秦岭区、华北区上地幔岩浆共同作用有关系,北秦岭基性火山岩浆作用的特征与这一地区从元古代到早古生代的构造发展是相适应的,反映了该区上地幔性质及岩石圈构成的重大改变。

东营市基岩地质背景与地热资源分布

东营市地热资源丰富,地热分布受储盖条件及基岩构造背景等因素制约,热水储层为多层结构系统。在一定深度范围内,地温总体呈高、低相间的带状展布。其平面展布,相对高温区与基岩潜凸区一致,相对低温区与基岩潜凹区一致。地热主要为正常增温传导型,在潜凸与潜凹结合部位,可能存在水热对流型。

机械化作业条件下考虑覆跨比修正的大断面隧道稳定性评价方法

进行双线高铁隧道全断面或大断面机械化开挖时对围岩稳定性评价的准确性要求较高,而现有行业规范对隧道稳定性评价时未考虑埋深和跨度的影响,因而需要进行考虑覆跨比修正的大断面隧道稳定性评价方法研究。首先,以黄(冈)黄(梅)高速铁路刘元隧道为背景,以隧道开挖后拱顶正上方某点围岩的第三主应力偏转为判据,确定大断面隧道的临界埋深;然后,采用强度折减法,数值求解不同围岩级别和覆跨比(埋深与跨度比)下的隧道安全系数,应用数理统计方法发现不同围岩级别下隧道安全系数与覆跨比及与围岩基本质量指标(BQ)存在的关系;最后,考虑覆跨比、地下水、围岩初始应力及结构产状因素的影响,得到修正的BQ,借此对埋深100 m以下的机械化作业大断面隧道稳定性进行评价,并将评价方法应用于刘元隧道和重庆市城市快速干道慈母山2号隧道工程进行验证。结果表明:不同围岩级别下隧道安全系数与覆跨比满足严格的幂函数关系,而与BQ存在一定的线性关系;将修正后的BQ作为评价隧道稳定性的定量指标,更符合现场实际情况。

曙光—雷家地区隐蔽油气藏及其成藏动力学特征

为深化辽河西部凹陷曙光—雷家地区隐蔽油气藏勘探,根据油气勘探研究成果,结合隐蔽油气藏的分类,将研究区的隐蔽油气藏划分为前新生代潜山油气藏和古近系特殊岩性体油气藏两类。其中:前新生代潜山油气藏包括太古宇潜山油气藏,中、上元古界潜山油气藏及中生界潜山油气藏;古近系特殊岩性体油气藏包括碳酸盐岩油气藏,火山角砾岩油气藏及玄武岩油气藏。在综合研究曙光—雷家地区的地质背景、油气成藏条件及成藏过程的基础上,认为该区具有形成隐蔽油气藏优越的地质条件,如多期的构造运动、复杂的构造背景、充足的油源条件、封闭性良好的盖层和畅通、多样的油气疏导体系等。基于成藏动力学系统理论,探讨了隐蔽油气藏的动力学特征,确定古近系特殊岩性体油气藏属于自源封闭型成藏动力学系统,前新生代潜山油气藏属于它源半封闭型成藏动力学系统。研究结果表明,这两类隐蔽油气藏具有匹配良好的生烃、储层、盖层、圈闭、运移、聚集的石油地质动力学特征。

北羌塘地区北缘上三叠统若拉岗日岩群地层特征及沉积环境

北羌塘地区北缘上三叠统若拉岗日岩群分布于北羌塘陆块与拉竹龙-金沙江缝合带之间的若拉岗日冲断带,以砂泥质复理石、中基性-超基性火山岩及大理岩组合为特征,夹晚二叠世灰岩岩片及蛇绿岩残块。岩石低-中级变质,构造变形强烈,顶底均被断层切割断失,为总体无序、局部有序的构造-地层体。若拉岗日岩群中基性火山岩具有洋岛和岛弧型成因,它是金沙江洋盆在晚三叠世向南俯冲,而在其南缘形成的岛弧带沉积。在若拉岗日岩群采获大量上三叠统常见的孢粉、腕足、双壳类生物化石,其玄武岩年龄值为201±4Ma(Ar-Ar法),时代属诺利期。

综采工作面上隅角瓦斯流动活跃区形成机理研究

为解决综采工作面回采期间上隅角瓦斯超限问题,以山西某高瓦斯矿井主采工作面为原型,基于物理相似模拟试验,采用分形理论从细观角度证实了瓦斯流动活跃区的存在性,通过构建瓦斯流动活跃区的空间模型和力学模型,研究了工作面上隅角瓦斯流动活跃区的形成机理,并结合FLUENT数值模拟软件,对上隅角埋管抽采瓦斯的布置参数进行了优化。结果表明:通过对比局部瓦斯优势通道裂隙网络与整体覆岩裂隙网络的分形特征,认为局部裂隙网络发育更为丰富,进而证实了瓦斯流动活跃区的存在;推导出了瓦斯流动活跃区关键岩块的二次失稳形式及判据,认为关键岩块不会发生二次失稳,保证了关键岩块的存在,从而保证了瓦斯流动活跃区不会消失,为上隅角埋管抽采活跃区瓦斯提供了可稳定参考的位置基础;通过对埋管深度为5、15、25 m时采空区及工作面的瓦斯浓度分布进行数值模拟,认为埋管深度为15 m时的抽排效果最佳。

深埋隧道拱部围岩潜在塌落破坏上限有限元分析

深埋隧道拱部围岩潜在塌落形态和范围的深入研究,为围岩压力与施工方案的确定提供依据。采用源于塑性极限分析上限理论的刚体平动运动单元上限有限元法,开展不同围岩内摩擦角ϕ,剪胀角ψ和跨度(b/h)条件下的隧道拱部围岩潜在塌落破坏的计算分析。研究结果表明:围岩内摩擦角ϕ减小时,临界容重系数γcrh/c线性减小而破坏范围却显著增加;而隧道跨度(b/h)增加时,破坏范围相应增长而临界容重系数γcrh/c却快速下降;剪胀角ψ增长将约束围岩,减小拱顶潜在塌落范围,γcrh/c上限解相应提高。

油燕沟潜山带中生界火山岩特征及含油气研究

应用岩石学、储层岩石学、有机地球化学等基础理论，对油燕沟潜山带火山岩岩化特征、储集性及含油性进行了研究，认为该火山岩为燕山期白垩纪产物，是以碱性岩系列为主的火山岩建造，具低渗微孔细喉型孔隙结构特征，及微裂隙—孔隙、微裂隙两种孔隙组合类型；同时，对原油组分、油源及含油产状进行了分析，探讨了火山岩油藏特征。为今后寻找该类火山岩油藏提供了重要资料。

二维圆形截面浅埋硐室双层围岩塌落形态上限变分分析

考虑岩土体材料的非均质性,本文分析了圆形浅埋硐室顶部双层围岩塌落稳定性。在极限分析上限定理的基础上,构建圆形截面浅埋硐室双层围岩机动许可的速度场,根据Hoek-Brown非线性破坏准则及相关流动法则,推导了塌落极限状态下内能耗散功率以及外力做功功率计算式。根据虚功原理构造泛函,利用变分法求解泛函的极值,进而根据边界条件求得待定系数,并得到了塌落破坏曲面形状。参数分析表明,材料参数A和B以及容重γ的变化对破坏形状有显著影响,而单轴抗拉强度对破坏形状的影响较小。对比了极限分析有限元软件Optum G2的上限结果,两者破坏面吻合较好,由此可说明本文方法的有效性,可为浅埋隧道设计提供理论参考。

塔里木盆地东南缘安南坝地区镁铁质麻粒岩的成因--来自地球化学及Sr-Nd-Pb同位素的制约

甘肃阿克塞县安南坝地区镁铁质麻粒岩呈脉状、透镜状赋存于新太古代米兰岩群和TTG片麻岩中。岩石主要由斜长石(Pl)+斜方辉石(Opx)+单斜辉石(Cpx)+角闪石(Amp)+磁铁矿(Mt)等组成。安南坝镁铁质麻粒岩中Ti、P、Nb、Ta、Th、Hf、Sr及REE等元素与Zr相关性较好,表明其在变质作用过程中保持基本稳定。地球化学数据显示其原岩属于拉斑玄武质岩系列,Si O_2、Ti O_2、Al_2O_3、P_2O_5含量相对较低,Ca O、Mg O含量相对较高。Mg~#值为41.52~43.09,低于原生玄武质岩石的Mg~#值,Fe_2O_3~T、Mg O、Ca O与Si O_2含量呈负相关性,指示原岩岩浆演化过程中可能发生了辉石、角闪石等镁铁质矿物的分异结晶作用。镁铁质麻粒岩∑REE较低,稀土元素配分模式为轻稀土元素弱富集、重稀土元素相对平坦的右倾型,Eu异常不明显(Eu/Eu~*=0.91~1.01)。岩石富集Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Zr、Ti等高场强元素,具有显生宙典型岛弧玄武质岩石的地球化学特征。Sr、Nd、Pb同位素组成显示镁铁质麻粒岩原岩源自富集地幔,并受到一定程度的地壳物质混染。构造环境分析表明安南坝镁铁质麻粒岩原岩形成于与俯冲有关的岛弧环境。在俯冲作用机制下,俯冲板片流体交代使地幔楔发生富集,形成富集地幔,随着(弧后)伸展作用的加强,进一步诱发富集地幔的部分熔融形成镁铁质岩浆,最终岩浆就位形成辉长岩或辉绿岩脉,后期在麻粒岩相变质作用条件下变质为镁铁质麻粒岩。

莞惠城际富水Ⅵ级围岩浅埋暗挖隧道施工关键技术

结合莞惠城际GDK33＋022.303-GDK33＋835.447段富水Ⅵ级围岩浅埋暗挖隧道施工,对施工重难点进行了分析,通过总结先期施工经验教训,确定施工方案,详细介绍了大管棚超前支护、全断面帷幕注浆止水、上CD下台阶法等关键施工技术,对今后类似隧道施工具有一定的借鉴意义。

浅埋小净距隧道围岩压力的极限分析

基于Mohr-Coulomb强度准则,利用极限分析上限定理,推导出浅埋小净距隧道围岩压力计算新公式。采用MATLAB数值模拟软件中的fmincon函数进行最优化计算,求解该破坏模式下围岩压力的上限解,并将该计算值与规范法计算结果进行了对比。研究结果表明:该计算值与规范法计算结果比较接近,验证了该计算方法可行;随着系数m的增大,浅埋小净距隧道两侧破坏土体的范围逐渐增大,围岩压力也逐渐增大且增长率呈递减的趋势。

屏边—西畴山弧地体南缘发现铜镍多金属硫化矿

眤博铜镍多金属矿处于哀牢山地体、红河裂陷槽、屏边西畴山弧交汇派生的北西多条线性断裂收敛区,辉长橄榄岩为铜镍钴容矿岩体。重磁推测基性岩体规模巨大,有较大远景。矿床类型为岩浆深部熔离—单成贯入式铜镍多金属矿。

软弱破碎围岩深埋隧道大变形控制施工技术研究

在深埋软弱破碎围岩中,因其地应力高、围岩性质较差,开挖隧道出现的挤压大变形问题是困扰隧道建设者的一大难题;挤压大变形带来的支护结构破坏严重、造价剧增、工期延长等问题亟待解决。本文依托成兰铁路松潘隧道工程,开展了软弱破碎围岩深埋隧道大变形控制施工技术研究:基于监控量测数据及现场观察,分析了支护体系的变形特征、破坏特征;为判释变形及破坏的本质,于隧址区开展了地应力和洞周围岩松动圈等原位测试;结合原位测试结果,提出了“微三台阶上部预留核心土法+长短组合锚杆+纵环向等刚度拱架体系”的大变形控制施工技术,并成功应用于现场。现场监测结果表明,所采取的控制施工技术能够解决软弱破碎围岩深埋隧道大变形难题,可为类似工程提供借鉴。