Pull-apart Basins and the Total Lateral Displacement Along the Haiyuan Fault Zone in Cenozoic

Pull-apart basins of three scales were found along the Haiyuan fault zone. The largest one is more than 50km long, named Laolongwan basin developed in Miocene. A model was built to calculate the amount of pull-apart of an extensional basin. Parameters used in calculation include thickness and length of deposition and depth of detachment. The results of calculation show that the amount of pull-apart of the Laolongwan Basin is about 30 km. Based on previous studies and calculating by using the average slip rate method, amount of pull-apart of the other two smaller basins are 22 km and 8 km, respectively. Thus, the total displacement of strike-slip along the Haiyuan fault zone is about 60 km, which is close to the offset of the Yellow River from Jingtai to Jingyuan.

抗浮锚杆极限荷载现场试验及抗拔承载力预测

基于青岛某工程抗浮锚杆的极限承载力现场拉拔试验,对抗浮锚杆荷载-位移规律进行分析,明确“一锚多筋”型抗浮锚杆破坏形式、破坏机理,同时,采用三次多项式函数预测极限上拔位移下抗浮锚杆的抗拔承载力。研究表明:锚杆的荷载-位移曲线呈“缓变-陡升”型;锚-岩界面黏结强度较小,抗浮锚杆主要产生锚固体拔出破坏;规范公式预测值存在较大偏差。通过三次多项式函数的回归分析,杆体位移的误差控制在10%以内,且锚杆杆体位移小于20 mm时,预测精度最高可达97.4%。研究结果对该地层抗浮锚杆的设计与工程应用具有一定的参考价值。

鱼雷锚拉拔过程的三维有限元模拟分析

随着海洋风电由浅海走向深海,固定式海洋平台逐渐被漂浮式海洋平台取代。鱼雷锚基础作为漂浮式锚泊系统的基础部件,克服了固定式锚泊系统在安装过程中依赖水深等特点,成为海洋风电走向深海的“主力军”。为研究鱼雷锚基础的拉拔特性,本文基于PLAXIS 3D有限元软件开展了鱼雷锚拉拔过程的数值模拟研究,分析了鱼雷锚贯入土体后的最终贯入深度、倾斜状态对拉拔位移和鱼雷锚变形的影响规律。研究结果表明,鱼雷锚的拉拔位移随贯入深度的增加而减小,并且对鱼雷锚进行倾斜可有效减小鱼雷锚的拉拔位移。该研究成果可为鱼雷锚的设计和安装提供有益的借鉴与参考。

基于数值模拟的抗拔桩力学性能研究

基于FLAC3D有限元软件,分别对普通抗拔桩和托底抗拔桩进行数值模拟,对比研究两者的荷载-位移规律,主要分析桩体弹性模量和侧摩阻力折减系数的影响。研究结果表明:桩体弹性模量越大,抗拔桩桩顶位移量越小,但弹性模量不会影响抗拔桩的极限承载力;托底抗拔桩和普通抗拔桩的荷载-位移曲线相似,但托底抗拔桩会显著降低桩顶位移,差异在于两者的荷载传递方式;抗拔桩的荷载作用存在一个区间,为极限承载力的14%~82%,此区间内托底抗拔桩相比普通抗拔桩桩顶位移减少比例基本不变。

倾斜拉拔荷载下锚桩承载性能及桩周位移场可视化离心模型试验

单点系泊系统作为一种新型锚固系统获得越来越多的应用,然而倾斜拉拔荷载下单点系泊锚桩的承载性能及桩周土体变形机理尚不明确。基于人工合成透明土材料搭建了可视化离心模型试验系统,对倾斜拉拔荷载下锚桩的力学响应展开离心模型试验,探讨加载角度对锚桩承载力、失效模式和桩周土位移场的影响规律,并与1g条件下透明土模型试验结果进行定性的对比分析。研究结果表明,开展的基于透明砂土的离心模型试验,可以用于评估现场应力状态下锚桩的承载特性与失效机理、土体内部位移场;桩周土体的位移量沿深度方向差别相对较为明显,锚眼附近的土体位移相对较大;1g条件下土体位移场无法合理反映位移沿桩身方向的变化规律,极限荷载下桩侧土体的变形量小于离心模型试验中的土体变形量。

基于光频域反射技术的雪花形钢板桩抗拔试验研究

利用光频域反射技术,开展了雪花形钢板桩抗拔模型试验,获得了钢板桩在上拔过程中桩身不同处的应变和不同距离处的土体水平位移。试验结果表明:光频域反射技术能够准确监测雪花形钢板桩上拔过程中桩身的变形特征,揭示桩身不同处的变形规律;雪花形钢板桩在上拔过程中桩身不同位置应变大小和波动不同,在腹板与腹板交界处最小,翼缘边处最大;结果显示雪花形钢板桩在上拔过程中,桩周土体水平位移随上拔荷载的增大而增大,距模型桩200 mm处土体水平位移约为100 mm处的19.15%。

竹胶板钉帽拉穿性能的参数化分析

竹胶板力学性能优良,可应用于建筑的结构构件中,但竹胶板与普通钉子结合难以发挥竹胶板强度高和韧性好的特点,而自攻螺钉由于其优异的抗拔锚固能力和刚度常用于竹木结构的加固连接,两者组合使用于建筑结构中具有较大潜力。钉帽拉穿是竹胶板自攻螺钉连接的一种典型破坏形式,钉帽拉穿性能值得深入研究。以竹胶板厚度、自攻螺钉直径以及自攻螺钉类型为参数对90块竹胶板试件进行单调加载试验,分析其破坏模式、钉帽拉穿承载力及强度等。结果表明:试件的破坏模式为钉帽拉穿破坏;钉帽拉穿承载力与自攻螺钉直径呈正相关,但承载力增幅与直径呈负相关,当径厚比大于1/2时,承载力增幅不明显;钉帽拉穿承载力与竹胶板厚度呈正相关,且竹胶板越厚承载力提高的程度越明显,当径厚比小于1/2时,承载力增幅显著提高,达33.6%。3种自攻螺钉的钉帽拉穿承载力从大到小依次是半螺纹沉头自攻螺钉、全螺纹沉头自攻螺钉、全螺纹圆柱头自攻螺钉;钉帽在预钻孔试件中对承载力起主要影响作用。

围压作用对锚杆支护性能的影响分析

锚杆进行巷道支护的过程中,受到围压作用的不同,对锚杆的支护性能产生不同的影响。对不同围压作用下的锚杆支护性能进行实验测试分析。结果表明,当围压在一定范围之内增加时,可以提高锚杆的锚固力,且围压的增加率越高,锚固系统的性能提升越显著。锚杆支护性能最佳的阶段发生在弹性变形阶段,此时锚杆的抗拔力处于极值。

软弱土层中抗浮锚杆承载力检测设备技术研究

某项目深基础处于深厚的淤泥质粉质粘土层中,基坑支护设有两层水平内支撑,基础防水板下按2 500 mm间距设置了高强精轧钢抗浮锚杆,为实现在内支撑梁下软弱土层上进行高强锚杆的现场承载力检测,研制了一种组合试验装置,并对其制作安装过程、现场组合和使用注意事项进行了介绍。经项目实践应用,该新型组合试验装置满足软弱土层中高强度锚杆承载力检测要求,可有效解决低空间、软弱土、大变形等现场难题,可为同类工程现场的抗浮锚杆抗拔试验提供借鉴。

用光栅测长机测量拉绳位移传感器示值误差的方法探讨

本文探讨了将光栅测长机作为标准器,为拉绳位移传感器提供位移输入,直接读取拉绳位移传感器长度尺寸输出量,测量示值误差的具体方法,并对该测量方法进行了不确定度评定,验证了可行性。

莱州湾地区郯庐断裂中段新生代右行走滑位移量的估算

通过理论模型研究,推导出了走滑拉分盆地中盆地的走滑速率与沉降速率之间的关系,即走滑速率同盆地的几何形状参数、最大沉降深度和沉降速率存在着稳定的数值关系。以莱州湾地区潍北凹陷为研究对象,利用回剥法对凹陷内处于不同构造位置的4口井的基底沉降历史进行了恢复,建立了潍北凹陷沉降速率与郯庐断裂中段走滑速率之间的经验关系式;根据位于洼陷带的伪1井和央5井的计算结果,得出郯庐断裂中段新生代右行走滑位移量为40km左右。

拉分盆地与海原断裂带新生代水平位移规模

沿海原断裂带发育 3个级别的拉分盆地 ,其中 ,发育于中新世的老龙湾盆地是规模最大的拉分盆地 ,长度超过 5 0km。为了估计盆地拉分量 ,本文建立了数学模型 ,相关参数包括盆地沉积厚度、盆地长度、滑脱面深度等。计算得到老龙湾盆地的拉分量为 30km。对于另外两个较小规模的拉分盆地 ,本文利用前人资料和平均走滑速率方法得到盆地拉分量分别为 2 2km和 8km。这样 ,沿海原断裂带新生代以来的拉分总量约 60km。该数值与景泰至靖远的黄河位错量接近。

锚杆锚固段极限抗剪强度参数试验

锚杆支护是地下工程稳定围岩的有效支护手段之一,围岩与锚固体界面之间的极限抗剪强度参数确定对锚杆支护设计有重要的工程应用价值。为了在锚杆设计中能方便准确的确定锚固层的抗剪强度,基于弹塑性理论,建立了锚杆在拉拔力作用下的理论模型,推导了锚杆作用过程的荷载传递函数,得出了锚固层界面的极限抗剪强度参数与锚杆拉拔试验曲线之间的理论关系式,确定了煤矿巷道锚杆支护树脂锚固剂与煤岩体之间的剪切强度参数。结果表明:利用锚杆拉拔试验曲线,可以很方便求得锚固层黏结强度以及锚固层界面剪切刚度系数,为锚杆支护设计提供参考依据。

郯庐断裂中段新生代右行走滑位移

依据走滑拉分盆地中盆地沉降(或抬升)速率与边界断层走滑速率之间的数值关系,通过对夹在郯庐断裂中段两分支断层间的潍北凹陷沉积埋藏史的恢复,间接求取郯庐断裂中段新生代右行走滑位移。潍北凹陷内不同构造位置4口井的埋藏史恢复结果表明:凹陷新生代经历了古近纪早、中期的快速沉降,古近纪末-新近纪初的抬升剥蚀和中新世以来的缓慢沉降3个阶段;各阶段的平均沉降速率分别为0.142 9、-0.072 8、0.032 5km/Ma。通过对太平洋板块与欧亚板块间俯冲速率和方向变化的分析推断,中新世中期(39.5Ma)太平洋板块由北西向俯冲转而变成正西向俯冲所产生的西南向应力分量是导致新生代郯庐断裂开始右行走滑的主要因素,且走滑活动持续至今。根据走滑活动发生和持续的时间,结合各个时期内潍北凹陷的沉降和抬升速率,计算出郯庐断裂中段新生代右行走滑位移量为15km左右。

塔中北斜坡走滑断裂断距对碳酸盐岩油气藏的影响

塔中北斜坡奥陶系碳酸盐岩的储层改造和油气分布,都受到走滑断裂的影响。由于区域内较大规模的走滑断裂均表现为北东向,水平断距较小,使得利用地震资料直接计算断距时存在着较大的困难。实际上,走滑断裂还普遍表现出北西向拉张特征,并沿断裂走向形成了宽度不同的拉分区域。断裂多沿北东向平直延伸,表明这些拉分区域的宽度和高度主要是受局部应力作用而形成的。这些拉分区域的宽度和高度在三维地震资料中较容易识别。根据断裂的拉分特征,提出通过计算拉分区域的宽度和高度间接识别走滑断裂的断距的方法。断距计算结果符合走滑断裂发育的地质规律,断距较大处是走滑断裂活动性较强的区域,同时也是储层改造作用强烈和油气分布较好的区域。

锚碇–围岩系统在拉剪复合应力条件下的变形规律及破坏机制研究——以坝陵河特大岩锚悬索桥为例

锚碇基础是悬索桥的关键受力部位,认识它的变形规律和破坏机制是评价其强度和稳定性的前提。岩体现场缩尺拉拔模型试验发现,锚碇后锚面上,围岩位移呈马鞍形分布,残余变形率呈V形分布;侧壁围岩位移呈倒塞体形分布,永久变形比例高。FLAC3D数值模拟发现,应力场分布具有明显的分段特征,前段和后段锚体围岩有着不同的应力传递路径;塑性变形主要发生在锚体周边及上部岩体中,破坏形态类似塞体状;围岩–锚碇系统可能发生整体拉剪复合破坏。设计和施工过程中,应对塑性区及显著变形区内的岩体进行重点加固。

土钉拉拔接触面的细观模型试验研究与数值模拟

利用数码可视化跟踪技术和土体变形无标点量测技术,通过室内模型试验,从细观层面对密砂中粗糙土钉拉拔时,钉土接触面的位移场、砂颗粒运动轨迹及剪应变规律进行研究,发现接触面颗粒先竖向运动,而后水平运动,且发生剪胀作用;土钉周围土体剪应变逐渐以径向为主,作用区域上下对称。以室内模型试验为基础,建立土钉拉拔的三维颗粒流模型,从细观力学角度验证室内模型试验中接触面砂土位移场规律,并进一步发现拉拔过程中土钉周围的孔隙率随着与土钉距离的增大逐渐减小,土钉端部处的土体孔隙率等值线为由一点逐渐向外扩散的同心的不规则圆;颗粒接触数在接触面处最小,然后向外逐渐增大等细观发展变化规律。研究成果对于进一步明确土钉拉拔的机制和接触面的发展规律都具有意义。

基坑土钉支护结构受力及变形分析

通过对某基坑土钉内力及土体位移的现场测试 ,分析了土钉支护的内力分布规律和土体位移特征 ,研究了基坑土钉支护的工作性能 。

土工格栅与膨胀土界面摩擦阻力系数试验研究

为满足土工合成材料在道路工程应用中的技术要求,开展了合理选取土工格栅与膨胀土界面摩擦阻力系数的研究.以正交设计原理为指导,选取筋土界面参数的4个影响因素(上覆压力、膨胀土体含水量、土工格栅尺寸和拉拔速度),进行了筋土界面摩擦阻力系数测试的拉拔试验.通过分析筋土界面各参数的影响因素,提出了当量拉拔位移的概念和筋土界面参数拉拔试验测试结果的过程分析方法,获取了各影响因素对摩擦阻力系数的影响程度及其在拉拔试验过程中的变化规律,并提出了拉拔试验的测试要求、步骤和结束标准.

基于透明土材料的异形桩拔桩过程对比模型试验

随着地下空间的逐步开发,既有桩基拔除问题及其拔桩过程对周围构件物影响的问题日渐突出;针对拔桩过程中桩对周围土体的位移场及影响范围的研究相对较少,而针对异形桩的研究更少。基于透明土材料和PIV(Particle Image Velocimetry)技术,开展扩底楔形桩的拔桩过程模型试验,测得拔桩过程中桩周土体的位移场变化规律以及拔桩影响范围;同时进行等直径圆形桩和楔形桩的拔桩模型试验并对比分析。研究结果表明:扩底楔形桩的拔桩扰动范围明显比楔形桩和等直径圆形桩大,其数值接近等直径圆形桩的2.0倍;楔形桩拔桩过程中水平向位移扰动比等直径圆形桩大,竖向位移扰动比等直径圆形桩小。