基于AutoBank分析高土石围堰边坡稳定影响因素

高土石围堰的边坡稳定关系到水利水电工程的安全施工和施工进度。影响高土石围堰边坡稳定的因素众多。本文基于Auto Bank软件,采用控制变量法,分析堰体参数、边坡坡比、围堰高度、围堰基础、防渗体、排水措施等因素对高土石围堰边坡稳定的影响,可供工程应用参考。

考虑消落带岩体劣化影响的典型危岩岸坡稳定性研究

三峡库区周期性水位升降引起的消落带岩体劣化对典型危岩岸坡稳定性具有重大影响。基于野外调研及地勘资料,采用通用离散单元法程序(universal distinct element code,简称UDEC)研究了消落带劣化区形态对近水平层状高陡危岩岸坡的稳定性影响。研究表明:目前三峡库区巫山段的近水平层状危岩岸坡消落带岩体劣化严重,在不同消落带劣化区存在紧密层状、松散碎裂状、溶蚀凹腔状、含挤压碎裂带等典型消落带劣化区形态;含有第1种消落带劣化区形态的危岩岸坡稳定性较好,危岩体位移较小,失稳模式为滑移破坏;含有第2种消落带劣化区形态的危岩岸坡危岩体先向坡内偏移,其后随着消落带岩体支撑强度弱化向坡外倾倒破坏;含有第3种消落带劣化区形态的危岩岸坡危岩体向坡外位移较大,失稳模式为倾倒破坏;含有第4种消落带劣化区形态的危岩岸坡稳定性主要受挤压破碎带的力学性质控制,易产生沿破碎带切割面的旋转滑移破坏;通过对以上4种劣化区形态的危岩岸坡增加防治加固措施,危岩体的变形位移得到了不同程度的有效控制。

库水升降作用下灰岩岸坡稳定性数值研究

基于现场调研与采样,采用室内力学试验测定灰岩力学参数与干湿循环下强度劣化规律;基于UDEC建立库岸边坡数值模型,研究了三峡库区反倾岸坡、顺层岸坡、近水平层状岸坡及含危岩体岸坡在库水升降作用下的失稳演化过程及消落带劣化深度与岩层厚度对岸坡稳定性的影响规律。结果表明:库水升降作用下岸坡的失稳过程可以分为裂隙萌生发育、裂隙发展贯通和坡体失稳破坏阶段;随着消落带劣化深度的增加,4种岸坡稳定性系数降低;随着岩层厚度的增加,4种岸坡的稳定性系数升高。近水平层状岸坡稳定性系数受以上2种因素影响最大,而随着干湿循环次数增加发生的变化最小;当劣化深度大于10 m以及岩层厚度大于5 m时,含危岩体岸坡稳定性系数随影响因素水平变化而产生的变化量较小。长远来看,受库水影响的4种典型岩质岸坡稳定性从大到小依次为反倾岸坡、近水平层状岸坡、顺层岸坡、含危岩体岸坡。

三峡库区岩质库岸劣化变形演化过程与规律分析——以破水峡库岸为例

三峡工程位于湖北省宜昌市,受水库作用,库周斜坡水文地质条件发生复杂的变化,库岸劣化导致稳定性降低。本文对三峡库区岩质库岸进行现场勘查,结合现场测试、模拟分析等成果资料,综合分析消落区岩体劣化特征,开展稳定性评价,初步研究岩质库岸劣化变形演化过程,总结劣化变形规律,以期为三峡库区库岸劣化研究、库区新生顺层岩质滑坡防治提供技术支撑,为国内类似水库库岸劣化防治提供借鉴。

乌长高速金旗特大桥高陡岸坡稳定性分析研究

贵州省乌长高速公路金旗特大桥跨越猫跳河,两岸岸坡危岩体及崩塌堆积体等不良地质条件较发育,严重影响桥梁选址及其安全。为研究该桥高陡岸坡的稳定性,该文通过空天地一体化综合勘察,查明了桥址区主要不良地质条件。结合数值分析及InSAR等技术手段,定量表征了岸坡危岩体的运动威胁范围,阐明了岸坡堆积体在内外动力作用下的稳定性及变形失稳模式。结果表明:①桥址区不良地质主要表现为陡崖卸荷带、危岩体和崩塌堆积体,危岩体的失稳破坏模式为拉裂‒倾倒式;②W1、W3和W4危岩体失稳后的运动距离分别为65 m、57 m和320 m,影响乌当岸桥台和长顺岸桥墩;③乌当岸坡堆积体在天然、降雨、降雨+地震3种工况下均处于稳定状态;长顺岸坡堆积体在天然和降雨条件下较稳定,在降雨+地震工况下上部堆积体与基岩接触面处剪切塑性区完全贯通,处于不稳定状态,其失稳破坏模式为蠕滑‒拉裂式。该研究结果可为贵州省深切峡谷及陡崖地区桥梁高陡岸坡的综合勘察和稳定性分析提供参考和借鉴。

缅甸道耶坎Ⅱ级水电站溢洪道设计

缅甸道耶坎Ⅱ级水电站溢洪道控制段部分建基面基础和大部分引水渠、泄槽、挑坎和消能区均位于强风化岩体区,局部位于全风化岩体区,坝址区基本地震烈度为8度。为解决此高地震区全强风化岩石基础上建设溢洪道的技术难题,通过对布置方案进行优选,合理利用坝址部位周边垭口地形条件,以避开基础不利地质因素影响,并通过三维有限元数值计算分析论证了溢洪道体型设计方案的合理性。工程运行表明,该工程溢洪道的设计科学合理。研究成果可为高地震区全强风化岩体上建设溢洪道提供经验。

湖北省三峡库区砂泥岩互层岩体劣化特征与劣化机理分析

受水位周期性变动影响,三峡库区地质环境产生复杂变化,尤其是对碎屑岩岸坡砂泥岩互层岩体劣化的影响显著。本文通过对湖北省三峡库区碎屑岩岸坡砂泥岩互层岩体进行现场调查,结合现场测试与室内试验成果,对比分析碎屑岩砂泥岩互层岩体两种结构单元的劣化差异,结合岸坡互层岩体的劣化现状,分析砂泥岩互层结构的岸坡岩体劣化变形过程,揭示砂泥岩互层岩体的劣化机理及其对岸坡致灾发展的影响,为后期合理进行岸坡岩体劣化评价及防治提供理论支撑。

地质工程一体化技术在塔河南岸超深井钻探施工中的应用

塔河南岸是塔里木油田勘探开发增储上产的主要区域之一,以深层、超深层为主要勘探目标,但受二叠系火成岩发育影响,在钻井过程中,井漏、卡钻事故频发,严重制约了钻井提速。为此,在钻完井阶段通过地质工程一体化技术,提前进行井下事故复杂预警,减少钻井过程中工程事故复杂。即钻前利用地震、测井、录井识别方法,总结火成岩分布规律及火成岩相组合方式,进行单井岩性预测,建立地质风险预测模板,以此指导钻头选型,同时提前制定防漏措施;钻中利用元素、全岩、岩石薄片鉴定、扫描电镜等录井技术组合,从“化学成分+微观结构”角度识别火成岩岩性,建立火成岩识别标准,进行火成岩岩性识别,实现现场精准卡层、裂缝识别、可钻性评价,从而进行实时风险预警;钻后总结施工经验,完善二叠系火成岩段安全钻井提速模板,对后续钻井提供指导。运用地质工程一体化技术为优化火成岩发育区钻井施工提供了地质技术支撑,有效降低了区域事故复杂率,提升了钻井时效。

饱和-风干循环过程中砂岩次生孔隙率变化规律研究

三峡工程竣工后,库水每年将在145 m和175 m水位之间或缓慢或快速的升降,在库水位大幅度涨落的情况下,库岸边坡部分岩体处于"饱和-风干"的循环动态,水-岩循环作用将造成岩体性质劣化。据此,以三峡库区库岸边坡变幅带的砂岩为研究对象,设计了"饱和-风干"循环作用试验。试验结果表明,与常规浸泡试验相比,水压力的升、降变化和"饱和-风干"循环作用对岩体的损伤有累积放大作用,浸泡时水压力变化越大,对离子浓度和次生孔隙的影响越大,而且,"饱和-风干"循环次数越多,岩体的损伤越严重。提出了基于离子浓度变化计算岩石中次生孔隙率变化规律的方法,与实测次生孔隙率变化规律基本一致。因此,可以把这种方法应用到现场监测中去,通过长期监测离子浓度的变化来推测岩体中水化学反应发生的程度,以及次生孔隙率的发育情况。分析成果为研究库岸边坡岩体在"饱和-风干"循环过程中的岩体性质劣化规律奠定了一定的基础。

塔中隆起海相碳酸盐岩大型凝析气田成藏特征与勘探

多次资评与勘探实践表明塔中隆起成藏条件优越,海相碳酸盐岩油气资源丰富,奥陶系油气藏集中赋存于上奥陶统礁滩体与下奥陶统风化壳储层中,缝洞系统控制了大型凝析气藏纵向多套叠置-横向准层状分布规律。多学科、动静态一体化研究表明,形成塔中海相碳酸盐岩大型凝析气田主力烃源岩为寒武-奥陶系两套碳酸盐岩,原油具有明显的混源特征,天然气主要来源于中-下寒武统高成熟度原油裂解气。奥陶系海相碳酸盐岩凝析气藏是古油藏在喜山期被寒武系来源的原油裂解气气侵的结果,经历了三期成藏过程,即中晚加里东期、晚海西期原油充注,喜山期注气。两套烃源岩长期供烃是形成塔中奥陶系海相碳酸盐岩大型凝析气田的物质基础,构造作用、岩溶作用是形成了塔中奥陶系多套优质碳酸盐岩储集体的主控因素,断裂、不整合面、缝洞发育带构建的网状油气输导体系是塔中海相碳酸盐岩复式聚集混源成藏的重要保障。塔中奥陶系海相碳酸盐岩具备10亿吨当量的油气资源潜力。

四川盆地二叠系和三叠系礁滩天然气富集规律与勘探方向

通过系统的天然气组分、碳同位素以及微观薄片、包裹体分析,明确了二叠系和三叠系礁滩气藏中天然气主要为原油二次裂解气,龙潭组(吴家坪组)为天然气藏的主力烃源岩层,气藏经历了早期岩性古油藏聚集、古原油裂解和天然气调整再聚集3个阶段;天然气藏(田)具有多元供烃、近源聚集、岩性控藏、气油转化、晚期调整的成藏富集模式,现今气藏的富集主要受控于3个方面:一是二叠系烃源岩的生烃灶分布控制了油气来源的充足程度;二是礁滩相储层的分布与规模控制了油气聚集的场所与规模;三是晚期保存条件决定了天然气的最终聚集。通过系统总结已发现礁滩气藏(露头)沉积储层、油气富集规律,进一步探讨了下步勘探发展的方向,认为长兴组、飞仙关组和嘉陵江组台缘礁滩、台内浅滩和下二叠统浅滩勘探领域仍存在良好勘探前景。

古隆起在四川盆地台内碳酸盐岩丘滩体规模成储中的作用

台内碳酸盐岩丘滩体储层是四川盆地重要的油气储层类型,古隆起在台内丘滩体规模成储的过程中发挥了重要的作用,但是目前对于其如何控制台内丘滩体储层形成与分布的认识还不够清楚,制约了该类储层油气勘探的进程。为了给油气勘探部署提供依据,在分析该盆地克拉通期发育的4个古隆起形成、演化的基础上,研究了台内丘滩体规模储层的成因机制与特征,分析了主要层系台内规模储层的特征与分布。研究结果表明:①四川盆地发育的4个古隆起对台内丘滩体规模储层的形成具有重要的建设性作用,其主要从沉积和成岩两个方面控制台内丘滩体规模成储,与海平面变化一起控制台内丘滩体的沉积规模和分布范围,控制台内丘滩体的层间岩溶作用和准同生白云石化作用,与后期构造运动一起控制台内丘滩体的风化壳岩溶作用和破裂作用;②高石梯—磨溪古隆起主要控制上震旦统灯影组和下寒武统龙王庙组台内丘滩体规模成储,乐山—龙女寺古隆起主要控制上寒武统洗象池群和中石炭统黄龙组台内丘滩体规模成储,泸州古隆起和开江古隆起主要控制下三叠统嘉陵江组和中三叠统雷口坡组台内丘滩体规模成储;③盆地内发育6套规模台内储层,灯影组和龙王庙组台内丘滩体规模储层主要分布于古隆起核部,其他4套储层主要分布于古隆起斜坡部位。结论认为,该研究成果为预测四川盆地台内规模丘滩体储层提供了地质依据,具有重要的理论和实践意义。

(库)水-岩作用下砂岩抗剪强度劣化规律的试验研究

在水库工程运营后,将按计划进行周期蓄、排水。对于构成库岸边坡的岩体来说,将受到库水"饱水–风干"水–岩循环作用造成岩性劣化,进而对坡体稳定性构成严重的危害。随着三峡工程完工蓄水,这方面的研究显得愈加迫切。以砂岩为代表岩体,通过试验模拟了库岸边坡岩体在库水涨落情况下水–岩作用的过程,得到了砂岩受库水"饱水–风干"水–岩循环作用后抗剪强度的劣化规律,为库岸边坡的稳定性分析提供了有益的依据。

红层水岩作用特征及库岸失稳过程分析

为了研究三峡库区红层岩土体水岩作用特征,分析库岸失稳的过程,通过统计获得三峡库区红层滑坡的分布规律,并通过X射线衍射对矿物进行分析,结合崩解试验观察和滑带土微观结构扫描,分析红层岩石遇水崩解、软化(泥化)和膨胀的水岩作用特性。以三峡库区典型库岸为例,分析红层水岩作用引起库岸失稳的过程。研究结果表明:富含亲水膨胀性矿物是红层岩土体具有特殊水岩作用特征的关键,红层岩石崩解首先沿缺陷发生,在干湿循环过程中不仅存在失水收缩的拉破坏,还存在吸水膨胀微裂隙尖端压应力集中引起的压剪破坏;红层滑带土在遇水膨胀前、后其矿物自身无明显变化,但矿物间连接结构被破坏,孔隙数量和孔径均有所增加,致使滑带土强度极低;巴东城区北侧库岸太矶头—旧县坪段巴东组第2段(T2b2)崩滑堆积体是互层状红层岩体差异崩解所致;红层膨胀性滑带土的抗剪强度极低,以及后缘水压力的推动作用使万州区近水平地层古滑坡群形成,古滑坡前缘堆积体具有多期活动的特点。

三峡库区奉节新县城库岸边坡类型及岩体结构特征

奉节新县城库岸边坡自三峡水库蓄水至139 m水位以来多处出现变形破坏,库岸段岸坡变形破坏模式的复杂多样给相应的工程治理带来了较大的困难。通过研究奉节新城区库岸段岩土体类型和岩体结构特征,将新县城江北片区21.7 km的库岸划分成21个库岸段,明确了基岩岸坡和土石岸坡的分布范围,确定了库岸边坡的结构类型。针对不同的岸坡结构类型,分析了岸坡可能出现的6种变形破坏模式。岩质边坡可能出现弯曲–拉裂–倾倒型、剪切–滑移型、楔形体崩塌–滑动型和风化–剥落型变形破坏;土石岸坡可能出现弧形整体滑动型、局部剪切破坏或崩塌型变形破坏。以库岸段的可能变形破坏模式为基础,有针对性地分段采取相应工程治理措施,有利于保证库岸防治达到预期效果。

四川盆地中二叠统茅口组层序地层特征及其对源储的控制作用

近期在四川盆地西北及中部地区部署的双探1井、南充1井在中二叠统茅口组白云岩及岩溶储层中获得高产工业气流,展示了该区茅口组良好的天然气勘探前景。为研究其层序地层发育特征,采用曲线频谱趋势属性分析技术并辅以钻井及野外露头资料验证,对茅口组进行了层序地层划分,进而建立起全盆地统一的层序地层格架,分析了层序格架内的地层剥蚀特征,在此基础之上,分析了层序对源储的控制作用:①可将茅口组划分为2个三级层序SQ1和SQ2,其中SQ1由茅一段茅三段构成,SQ2由茅四段构成;②层序地层的对比表明,在盆地范围内茅口组遭受不同程度的剥蚀,存在"三强两弱"剥蚀区,其中川西南、川东局部地区2个弱剥蚀区仅SQ2上部少量遭受剥蚀,而蜀南一川中、川东北、川西北3个强剥蚀区SQ2剥蚀殆尽;③层序格架内烃源岩和储集层的发育部位明显受层序界面控制,能够形成有效储层的颗粒滩主要分布于SQ1的高位体系域,而有效烃源岩则主要分布于SQ1的海侵体系域。结论认为:这一层序划分方法更客观合理,可有效指导该区的油气勘探。

三峡库区碎屑岩岸坡岩体钻孔成像特征及质量评价方法研究

三峡库区地层岩性复杂,岩体赋存环境差异性明显,影响岩体质量的因素较多,在周期性水力作用下碎屑岩岸坡岩体已形成独有的结构特征,对岸坡的长期安全与稳定性不利。在调查统计库区碎屑岩特征的基础上,开展了大量原位钻孔测试,分类总结了库区碎屑岩岸坡岩体典型的钻孔成像特点,详细分析了不同裂隙特征岩体钻孔岩芯的块体尺度与断裂特征。基于岩芯断裂特征与钻孔成像裂隙特征的对应关系,建立了岩体质量评价指标RQ,并与传统的岩石质量指标RQD和声波测试结果进行对比,验证了该指标的适用性。研究结果表明,三峡库区碎屑岩库岸影响岩体质量的钻孔成像特征主要有沉积分层结构、软弱充填结构、原生破碎带及钻孔轴向裂隙切割4种结构类型,RQ考虑了不同结构类型划分块体的长度区间,量化了不同区间岩体占比对岩体质量评价值的贡献,基于岩体内部结构特征可以更客观地评价碎屑岩岸坡的岩体质量,避免了钻孔取芯过程机械损伤引入的误差。研究成果有助于分析三峡库区碎屑岩岸坡岩体的质量分布特征,并为岩体质量演化的量化描述提供理论方法与技术思路。

三峡库区秭归碎屑岩岸坡消落带岩体劣化特性研究

岸坡消落带岩体劣化对岸稳定性演化和岸坡再造具有不利影响.三峡库区岸坡消落带长期处于145~175 m库水位升降环境,以三峡库区碎屑岩岸坡消落带岩体为研究对象,采取野外调查与测绘、室内试验、消落带岩体与未受库水位影响的自然风化区岩体的“比拟法”等综合方法,总结了碎屑岩岸坡消落带岩体劣化特征,基于消落带岩体劣化宏观现象,提出了碎屑岩岸坡消落带岩体的劣化模式,分析了碎屑岩岸坡消落带岩体劣化水动力作用机制.结果表明:岸坡消落带岩体劣化与岸坡结构、工程地质岩组和岩性具有明显的相关性.库水位升降水动力作用是诱发消落带岩体劣化的主要水动力条件.

水-岩作用对砂岩卸荷力学特性及微观结构的影响

库岸坡岩体在工程建设中不可避免要遭遇开挖卸荷作用的影响,以三峡库区典型岸坡的层状砂岩为试验对象,设计开展了模拟库水位升降变化和浸泡-风干循环的水-岩作用试验,重点分析了水-岩作用对砂岩卸荷力学特性和微观结构的影响。研究表明:在10次水-岩作用过程中,砂岩的三轴卸荷强度、抗剪强度总体呈先陡后缓的劣化趋势,前4次水-岩作用的劣化速度较快,占总劣化度的70%左右,而后,劣化趋势逐渐趋缓;随着水-岩作用次数的增加,同一围压下岩样卸荷前的变形模量逐渐降低,围压卸载过程中变形模量的线性缓变阶段逐渐变短,非线性突变阶段逐渐变长、变缓,岩样的脆性特征逐渐减弱,塑性逐渐增强;水压力的反复升降变化和浸泡-风干循环作用对岩样造成了不可逆的渐进累积损伤,微观上岩样微裂纹、裂隙、孔隙逐步发育、汇集,宏观上就表现为孔隙率增加、三轴卸荷强度、抗剪强度的劣化。相关研究结论可为库岸边坡岩体开挖卸荷变形稳定分析提供参考。

水位升降速度对岩质岸坡变形及稳定性的影响

为研究水位升降速度对岩质岸坡变形及稳定性的影响,以某水库高陡边坡的库水位升降为背景,采用Geo-Studio系列有限元分析软件,对库水位升降进行了全过程缓变、全过程急变、单独急速降水及单独急速升水4种条件下的流固耦合数值模拟,研究库水位升降全过程中升降速度对岸坡岩体变形位移、"近似蠕变"及稳定安全系数的影响效应,单独升、降库水位条件下升降速度对岸坡岩体变形位移、稳定安全系数的影响规律。结果表明:增大库水位升降全过程速度对观测点位移极值、敏感性及变化普遍规律几乎无影响,但对位移变化速率影响较大,"近似蠕变"规律与各测区整体位移变化规律类似,但其位移曲线斜率较大,稳定安全系数在水位上升阶段及最高恒水位阶段整体表现较大,在下降阶段及最低水位阶段整体表现较小;增大单独下降速度时,位移极值几乎一致,稳定安全系数较小,曲线斜率较大;增大单独升高速度时,位移极值几乎一致,稳定安全系数较大,曲线斜率较大;岸坡稳定性评价应将稳定安全系数与观测点位移综合起来分析。