Dynamic response and failure process of horizontal-layered fractured structure rock slope under strong earthquake

Rock slope with horizontal-layered fractured structure(HLFS)has high stability in its natural state.However,a strong earthquake can induce rock fissure expansion,ultimately leading to slope failure.In this study,the dynamic response,failure mode,and spectral characteristics of rock slope with HLFS under strong earthquake conditions were investigated based on the large-scale shaking table model test.On this basis,multiple sets of numerical calculation models were further established by UDEC discrete element program.Five influencing factors were considered in the parametric study of numerical simulations,including slope height,slope angle,bedding-plane spacing and secondary joint spacing as well as bedrock dip angle.The results showed that the failure process of rock slope with HLFS under earthquake action is mainly divided into four phases,i.e.,the tensile crack of the slope shoulder joints and shear dislocation at the top bedding plane,the extension of vertical joint cracks and increase of shear displacement,the formation of step-through sliding surfaces and the instability,and finally collapse of fractured rock mass.The acceleration response of slopes exhibits elevation amplification effect and surface effect.Numerical simulations indicate that the seismic stability of slopes with HLFS exhibits a negative correlation with slope height and angle,but a positive correlation with bedding-plane spacing,joint spacing,and bedrock dip angle.The results of this study can provide a reference for seismic stability evaluation of weathered rock slopes.

松辽盆地北部中央古隆起基岩气藏形成条件与有利勘探区

为寻找松辽盆地中央古隆起基岩天然气富集区,分析了其天然气成因和有利成藏条件,优选了基岩气藏有利勘探区块。研究结果表明:①松辽盆地北部中央古隆起天然气组分和成因与徐家围子断陷类似,均是以甲烷为主的高—过成熟的煤型气,显示基岩气藏气源主要来自古隆起东侧徐家围子断陷。②优质烃源岩、有利储层、立体输导通道和优良盖层等有利条件耦合是形成基岩气藏的关键,沙河子组烃源岩泥岩和煤岩TOC平均分别为4.33%和32.56%,处于高过成熟阶段,宋站和徐西等生烃洼槽生烃强度普遍大于180×10^(8)m^(3)/km^(2),是基岩重要的气源;受风化和破裂作用影响,基岩顶、底形成的风化壳孔缝层、内幕裂缝层等有利储层孔隙度分别为4.3%和1.3%,渗透率分别为0.45 mD和6.3 mD;风化壳、断层和裂缝耦合形成“S”型、“T”型和“断缝体”型输导通道,促进了天然气的侧向运移;登娄库组泥岩厚度大、突破压力高,且其形成时间早于天然气大规模运移和充注成藏期,使得基岩气藏得以保存。③中央古隆起带可分为3个有利勘探区,北部汪家屯凸起和昌德凸起主要为风化壳气藏,发育“S”型、“T”型输导通道,气藏受输导通道和保存条件联合控制,南部肇州凸起则以基岩内幕气藏为主,发育“断缝体”型输导通道,气藏受储层厚度、物性和圈闭影响明显。

超厚中风化层高陡边坡稳定性研究

风化作用使岩石强度降低,进而导致边坡岩体的力学性能大幅度下降,因此露天矿山高陡边坡主要以微风化岩体为主,而以中风化岩体为主的边坡通常设计较为平缓,高度也多为30~50 m。对某钼矿完整性好的超厚中风化层高陡边坡稳定性进行研究,采用极限平衡法计算爆破振动力作用下的边坡安全系数,并根据计算结果对边坡参数进行优化,为下一步的设计提供技术支持。结果表明:边坡稳定性主要受到岩石强度和岩体完整性2个方面因素的影响,深部的中风化层如果节理裂隙发育减少,岩体完整性提升,边坡的稳定性也得到改善,完整性好的超厚中风化层也可以设计为高陡边坡。

静压PHC管桩穿越中风化玄武岩层的施工方法

以海南医学院桂林洋新校区一期项目为工程依托,介绍了静压法PHC管桩在施工中遇到分布范围广、完整度较高且具有一定厚度的中风化岩时,现场经过详细分析岩土工程详勘报告,结合沉桩异常的原因分析以及二次试桩成功的总结。在不改变既有设计条件的前提下,现场通过岩层及以上区段扩孔回填再沉桩的方法,解决了带十字闭口型钢桩尖的PHC管桩静压法穿越完整度较高的中风化玄武岩层的问题,使的管桩顺利穿越岩层,减少返工。

绳索取心钻头在钾盐勘探的应用及优化技术——以JG-2井为例

JG-2井是中国地质科学院矿产资源研究所为进一步查明思茅盆地勐野井组钾盐资源而布置于景谷凹陷盆地的地质调查井,设计井深1800 m。全孔取心分别采用金刚石和PDC绳索取心工艺技术,施工中出现岩盐、泥岩、砂岩及泥砾岩互层频繁、反复交替,致使岩石可钻性及研磨性变化快,钻头机械钻速快-慢不均、泥包及岩心磨损严重等问题,对钻头选型带来较大的困难、影响了钻进效率。本文针对上述问题,分析总结了钻遇地层岩性特征和使用钻头类型、结构后,优选了八刀翼PDC绳索取心钻头类型、同时优化了孕镶金刚石钻头结构与钻进参数,改善泥浆流变及清洁性能,较好地解决了上述问题,提高了钻头时效及取心质量。最后终孔深度1829.44 m,终孔直径133 mm,钻获了直径≥78 mm的优质岩盐矿心,岩矿心平均采取率达到97.51%,为类似地质条件钾盐调查勘探提供一定的借鉴依据。

胶凝砂砾石坝层面效应及其稳定性研究

以莆田萩芦溪西音水库工程拟建胶凝砂砾石坝为例,概化出静力刚体极限计算模型,并按建基面及不同高程处胶凝砂砾石填筑面进行坝体抗剪断系数与上下游垂直正应力计算分析。结果表明:同一水位荷载时,上游面垂直正应力随胶凝层面所处坝体高程位置升高而减小;当胶凝层面位置一定时,上游面垂直正应力随荷载水位升高而存在降低的趋势。坝基面抗剪断系数及坝踵处正应力随库水位升高而减小,坝趾处正应力随库水位升高而增大;工程建设及正常营运过程中,建议采取相应措施监测及检测胶凝砂砾石坝层面效应。

碳酸盐岩风化壳岩-土界面风化作用机制——对岩粉层淋溶模拟的初步研究

碳酸盐岩风化壳通常呈现出清晰突变的岩-土界面,成为直接利用野外地质剖面的发育特征探索碳酸盐岩风化作用过程的障碍。本文选择贵州中部及湘西的4条典型碳酸盐岩原位风化壳的岩-土界面作为研究对象,模拟干热风化条件(即气候温暖或炎热、排水条件良好的风化状态),在24～29.5℃的环境温度下,利用饱和CO2水对各剖面岩粉层样柱开展了系统的淋溶实验研究(淋溶终点以碳酸盐完全溶蚀为标志)。通过对淋出液中主要造岩元素和淋溶残余物的动态取样分析,初步揭示了碳酸盐岩风化壳岩-土界面的风化作用机制。结果表明:①碳酸盐岩风化壳岩-土界面风化过程中,碳酸盐的溶蚀和酸不溶物的分解是同步进行的,在碳酸盐淋溶伊始,酸不溶物已表现出明显的风化倾向;②排水条件良好的风化环境下,由硅酸盐等酸不溶物组分分解溶出的盐基离子及Si等元素更易随风化溶液淋失,使得在风化残余物中难以形成蒙脱石、伊利石、高岭石等自生粘土矿物。酸不溶物相的其他造岩元素中,Ti和Al为惰性元素,Fe为弱迁移元素,Mn和P表现出明显的活性;③碳酸盐岩岩粉层的水-岩作用过程中,当碳酸盐含量对水-岩反应而言过量时,碳酸盐的溶蚀强度主要受岩粉层质地的制约。粒度粗,渗透性强,水-岩作用时间短,碳酸盐的溶蚀量低,反之亦然。而酸不溶物组分对于水-岩反应而言,在整个淋溶周期内都是不足的,其含量成为制约水-岩反应强度的主要因素。

模拟不同气候条件下碳酸盐岩风化作用的淋溶实验研究

通过模拟干热、湿热与干冷3种气候条件,以饱和CO2水作为淋溶液,对黔中岩溶区3条碳酸盐岩风化壳岩-土界面的岩粉层试样进行了淋溶实验(其中干热、湿热条件下淋溶到残余酸不溶物阶段),对淋出液的pH值以及主要造岩元素的浓度进行了动态分析。结果表明,碳酸盐岩风化壳岩-土界面由岩到土的转变过程中,伴随碳酸盐的溶蚀,酸不溶物已表现出明显的风化倾向。碳酸盐的溶蚀强度表现为干冷>干热>湿热的变化趋势。温度低,碳酸盐的溶解速率大;排水条件好,碳酸盐溶解释放的Ca、Mg易随风化流体排出体系。对于酸不溶物组分,淋溶实验中有:(1)K、Na、Mg、Si、P的载体矿物风化强度在干热条件下最大(至于Ca,由于方解石与白云石均是其主要的载体矿物,酸不溶物相中的Ca难以在淋出液中有效识别)。在干冷与湿热之间,K、Na、Mg等盐基离子的溶出能力大多表现为湿热>干冷,指示了温度对盐基离子释放强度的重要制约作用;而Si和P未表现出一致的变化趋势,可能源于淋溶体系微环境的差异。(2)Fe与Mn表现出弱迁移性。其中,Fe在干冷环境下淋出强度最弱,说明温度是制约含Fe矿物分解速率的重要因素。而Fe在干热与湿热之间,以及Mn在3种淋溶条件下,未呈现出一致的变化趋势。(3)Al和Ti在碳酸盐岩风化过程中表现出强烈的惰性。

四川盆地及其周缘晚震旦世—早寒武世早期区域抬升运动对岩溶储层发育的影响

晚震旦世—早寒武世早期,四川盆地震旦系灯影组形成上、下亚段2套区域性展布的风化壳岩溶储层,对其形成控制因素有待于深化研究。为此,基于野外露头剖面、钻井与地震等资料,系统分析了四川盆地及其周缘晚震旦世—早寒武世早期3期区域抬升运动对岩溶储层发育的建设作用。结果表明:1区域抬升运动分别发生于灯影组沉积早期末、震旦—寒武纪以及早寒武世早期;23期抬升运动均不同程度波及整个上扬子地台,致使抬升期上、下地层呈平行不整合接触,存在明显的沉积间断;3受地壳不均衡隆升作用的影响,各期抬升运动在不同地区的影响程度均有所差异,但总体表现为第一期北缘强于南缘,第二期西缘强于东缘,第三期东南缘强于西北缘的特征;43期抬升运动使灯影组上、下亚段各自形成一套为"碎屑岩层"所分隔的大面积展布的风化壳岩溶优质储层,为四川盆地灯影组大气区的形成奠定了坚实的物质基础。

锦界煤矿水文地质条件分析及探查技术研究

通过对锦界煤矿水文地质条件的重新分析,确定矿井的主要充水水源、充水通道和充水特征,提出了GIS平台下的遥感探查、水文地质钻探、水文地质物探、水文地质试验、水文地球化学研究和水文地质观测网建立等6种水文地质条件探查方法,并明确了各种探查方法的目的和任务,从而不但为矿井防治水方案制定提供依据,而且为预测矿井涌水量提供准确参数。

丹霞山顺层洞穴风化特征的试验研究

以丹霞盆地丹霞组2段顺层洞穴为研究对象,探讨不同岩性红层抗风化能力的差异,重点关注软岩夹层的风化特征及其对顺层洞穴发育的影响。在野外考察的基础上,选择3个典型顺层洞穴为案例,采集了洞穴剖面不同岩性红层的岩样及夹层水样品,进行一系列的岩矿理化测试和水样分析实验。结果表明:洞穴剖面岩性的不均一性及软岩夹层的风化凹进是形成丹霞山顺层洞穴的主要原因。顺层洞穴发育的软岩夹层一般是粉砂质泥岩,粘土矿物含量高,以泥质胶结为主,吸水性较强,开型空隙率较大,抗压强度小,易于风化破碎;上下岩层主要是砂岩和砂砾岩,以钙质和铁质胶结为主,吸水性较弱,开型孔隙率较小,抗压强度较大,风化速度较慢。在洞穴岩层风化过程中,粘土矿物的胀缩、钙质胶结物的溶解,及铁质胶结物的水化作用等是导致岩体结构破坏的重要因素,但促使不同岩性红层风化的主导因素有所差别。粉砂质泥岩的风化以粘土矿物的胀缩作用为主,砂岩和砂砾岩的风化则以钙质胶结物的溶解作用为主。此外,酸性雨水渗入岩体后与各种矿物进行的一系列离子交换作用也促进了顺层洞穴岩层的风化。

工程中岩体分级方法及应用研究

在进行涉及岩体的地下空间的开发与利用时,需要对岩石的强度和岩体在开挖时的稳定性等进行研究。目前城市地下空间开发利用中,涉及岩石的工程一般以岩体浅表层的风化带为主,对岩石风化带的认识和研究具有重要意义。本文分析研究了影响岩石强度的风化程度的判断方法,提出了判断岩体完整性标准的野外判别方法,并由此深化认识了工程岩体的分级标准;分析了岩体基本质量等级与隧道围岩基本分级的关系,并最终得出了二者在I～V级基本一致的结论,可以指导工程技术人员对岩体基本质量等级进行正确划分和应用。

穿越巨厚卵石层超长嵌岩桩施工技术与成桩质量分析

介绍温州高350m的超高层建筑超长嵌岩桩穿越地层中夹有约40m巨厚卵石层的施工实例。从钻机选择、不同地层中的钻进方法、穿越巨厚卵石层的施工措施、泥浆配制、清孔方式等方面,详细阐述桩长超过100m的超长嵌岩桩施工技术,并结合成孔时孔径检测和成桩后超声波检测结果,分析试桩成孔质量和桩身混凝土质量,同时利用大吨位静载试验分析超长试桩的受力特性。实践表明:超长桩成孔时,应根据不同地层变工艺钻进并采用优质泥浆护壁。钻进到巨厚卵石层时可通过调节泥浆性能解决漏浆和卵石层塌孔的问题,并通过变径钻头和泵式反循环钻进工艺提高钻进效率。静载试验结果显示,在设计使用荷载下,超长桩桩顶沉降的90%以上来自桩身压缩。同时,桩底沉渣清除的干净与否,直接影响超长桩的沉降性状。

碳酸盐岩成土的元素迁移及其对烤烟的影响

本文从碳酸盐岩成土的元素迁移和富集的角度讨论烤烟优质高产的原因。选择了石灰岩、泥质灰岩、白云岩、泥质白云岩四个典型风化成土剖面，对常量、微量、稀土、稀有四大类共３８种元素进行测试和分析，研究了它们全量、可溶态含量从母岩经风化层到土壤的连续剖面中的分布状况，根据计算的淋溶值和聚积值，找出了各个风化剖面的迁移序列和聚积序列。烤烟中化学元素测试结果表明与烤烟优质高产关系最密切的元素是常量元素中的Ｋ、Ｃａ、Ｐ，微量元素中的Ｓｒ、Ｚｎ、Ｍｏ，稀土元素中的Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ，稀有元素中的Ｒｂ。

崩岗形成的岩土特性及其防治对策的研究

崩岗为广东省水土流失的重要形式,广泛分布于花岗岩风化土区。崩岗的形成虽是多种因素综合作用的结果,但它的孕育与形成却与策源地岩土体的粒度成分、矿物成分、化学成分、物理化学性质、微结构形态以及孔隙特征等密切相关。通过室内外实(试)验及文献资料,详细论述了崩岗岩土体的基本特性,揭示了其与崩岗形成之间的内在联系,提出了防治措施建议。

石质构件风化层内力学性能变化规律研究

石质构件风化层内力学参数随深度变化的规律是石质古建筑稳定性、耐久性和保护方案研究中重要的内容。本文针对古建筑石质构件风化层不便取样,风化岩样加工易破坏和室内试验只能得出试件整体的力学参数,不能反映风化层内力学参数由表及里逐渐变化的不足,综合运用现场声波测试和室内试验对义乌宋代古月桥(建于1213年)风化条石的抗压强度、弹性模量与深度的关系进行了研究。研究表明,风化层内岩石弹性模量、抗压强度与未风化区域的比值随深度呈较好的负指数关系。

黄河西霞院工程建坝地质条件分析

概述了西霞院工程建坝的地质条件 ,对存在的主要工程地质问题进行了详细的分析论证 。

含软弱夹层边坡的地震时程响应分析

基于动力响应时程分析原理,结合西部某含软弱夹层风化岩质边坡工程实例,借助AD INA有限元程序采用以下方法分析边坡地震动力响应:首先进行静力有限元分析,确立初始应力场,然后输入地震波,研究位移、应力、和加速度的动力响应结果。研究表明:软夹层对边坡动力特性影响显著,计算取得了比较满意的结果。

成岩作用对碎屑岩不整合储层物性的影响——以准噶尔盆地夏子街地区三叠系顶部不整合为例

不整合储层形成机制有别于常规储层,成岩作用对其物性具有十分重要的影响。在岩心观察的基础上,进行了普通薄片、铸体薄片、扫描电镜等分析测试,开展了准噶尔盆地西北缘三叠系顶部碎屑岩不整合储层的成岩作用特征研究,并探讨了成岩作用对储层物性的影响。不整合储层主要经历了压实作用、胶结作用、溶蚀作用和破裂作用等成岩作用,现处于中成岩A亚期,岩石蚀变程度具有随距不整合面距离的增加而减弱的变化规律。成岩作用对储层物性具有明显的影响,压实作用和胶结作用使孔隙减少,物性变差;溶蚀作用和破裂作用使孔隙增加,物性变好。成岩作用对不整合储层物性影响的相对强弱顺序依次为压实作用、溶蚀作用、胶结作用和破裂作用。

乐山大佛基岩酸雨影响评价及防治对策

在酸雨的作用下,大佛砂岩的风化剥蚀作用很强烈,为定量研究酸雨对乐山大佛基岩的影响,实地采集了乐山大佛基岩及乐山酸雨样本,搜集了大量相关资料,进行了模拟酸雨试验。研究表明,乐山大佛早期的新鲜基岩,在长期的风化剥蚀作用下,由外到内形成了粉末层—硬壳层—风化层—新鲜基岩层,这一完整的表层层次结构。这种层次模式是由岩石表面逐渐递次向岩石内部发展的。通过模拟酸雨试验还发现,乐山大佛基岩,在最近30年酸雨的作用下,风化剥蚀作用强烈.,平均剥蚀速率在0.2克/小时·平方米左右,总计被剥蚀厚度约2厘米。提出了应更高度警惕酸雨对乐山大佛裸露基岩的破坏,进一步深化对乐山大佛裸露基岩保护的相应防治对策。