西北地区重大工程地质问题研究

根据“2 0 0 2年中国西北部重大工程地质问题论坛”论文集和主题发言的资料 ,概述了西北地区的重大工程地质问题 ,包括区域稳定问题、活动断裂问题、特殊岩土体问题、高边坡问题。

西安地铁2号线隧道穿越地裂缝带的设防参数

基于西安地裂缝成因、基本特征和未来活动趋势分析,通过几何缩比为1:5的地裂缝活动模型试验和地裂缝活动对盾构隧道影响的数值模拟计算,研究了西安地铁2号线隧道正交穿越地裂缝带的设防参数。通过分析地裂缝年平均活动速率和历史最大活动量,确定了与地铁2号线相交的各条地裂缝的最大垂直位移量的预测值和设计建议值。模型试验和数值模拟结果表明,正交条件下地铁隧道在地裂缝活动地段的设防宽度为60m,即上盘为35m,下盘为25m;沿隧道纵向地裂缝两侧地层变形规律呈现台阶状突变变形,隧道纵向设计可将上盘视为整体下降来考虑;地铁隧道穿越地裂缝带必须分段设缝以适应地裂缝的变形,其分段长度在地裂缝主影响区按10m进行设防,在一般影响区可按10～15m进行分段设防。研究结果可为地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计提供参考。

西安地裂缝活动趋势分析

西安地裂缝的形成及活动主要受构造活动及人类活动因素影响 ,而近来地裂缝的超常活动主要与过量抽取地下水引起的地面不均匀沉降有关。根据对抽水及地面荷载引起地层压密固结过程的分析、地下水位变化趋势的分析以及应用 Ver-hulst模型计算、预测结果 ,西安地裂缝的强烈活动将有减缓或逐渐稳定的趋势。有关地裂缝活动的最新实际监测数据已显示出一些相应的征兆。

西安咸阳国际机场污水排放口潜在滑坡稳定性分析

对西安咸阳国际机场污水排放口潜在滑坡的工程地质勘察结果表明,该滑坡处于极限平衡状态。采用B ish-op法参数反演和直快剪试验结果,分别用二维、三维极限平衡法和二维、三维有限元法,对该滑坡进行稳定性计算。结果表明:有限元法(二维、三维)的计算结果偏大,二维极限平衡法的计算结果最小;极限平衡法(二维、三维)与二维有限元法宜选取试验结果的大值平均值,三维有限元法则取试验结果的小值平均值较为合理。最后,根据三维有限元法的计算结果,提出了削坡压脚的防护措施。

地裂缝场地地脉动响应特征初探——以西安F_6地裂缝为例

地裂缝灾害是西安市主要的环境地质灾害问题,严重地制约着城市建设用地的有效利用和规划。为研究地裂缝对场地动力响应的影响,本文以西安F_6地裂缝场地为研究对象,基于现场地脉动测试及其频谱分析,分析了地裂缝场地地脉动响应的加速度幅值、卓越频率、放大效应等动力响应特征。研究表明,测试场地卓越频率大小与测点位置无明显关系,其中傅里叶谱卓越频率为2.79Hz左右,反应谱卓越频率为4.17Hz左右;靠近地裂缝区域,场地动力响应具有明显放大效应,上下盘影响范围基本一致,约为15m左右;地裂缝上盘放大倍数大于下盘,其中傅里叶谱峰值放大倍数分别为1.92和1.81,反应谱峰值放大倍数分别为1.68和1.63。

渭河盆地基底伸展与地裂缝成因关系探讨

渭河盆地是我国乃至世界上地裂缝最为发育,灾害最为严重的地区。本文以渭河盆地为原型,采用有限元数值分析方法,分析了基底伸展作用下盆地浅表层岩土介质和多级破裂系统的应力和变形响应特征,从而揭示基底伸展变形与该区域地裂缝之间的成因关系。结果表明,盆地基底的伸展作用可以引起近地表岩土介质的拉张变形,当这种拉张作用与盆地断裂的上盘正断倾滑式伸展拉张叠加时,必然形成或加剧地表土层的张剪性破裂,从而为地裂缝的发育奠定了构造基础。

工程场地破裂灾害理论初探

工程场地破裂灾害是区域非稳定动力学环境下的灾害效应之一 ,但目前对其尚无针对性系统研究。本文探讨了工程场地破裂的涵义、相关课题、研究现状、研究内容 ,并提出了自己的理论认识和观点 。

西安地铁四号线沿线地裂缝活动趋势预测及危险性评价

西安地铁四号线是西安市轨道交通线网中的十字骨架,是线网中的骨干线路,它穿越了14条活动的地裂缝带。为进一步研究西安地裂缝,给地铁线路沿线地裂缝的防灾减灾提供科学依据,本文通过野外地质环境和地质灾害调查,着重查明了西安地铁四号线沿线的14条地裂缝的发育特征;并根据近些年的监测成果资料对地裂缝的活动性进行了分析总结,预测了其活动趋势;采用定量计算的方法确定了地裂缝对地铁线路的影响范围,并在综合分析地铁线路危害特点的基础上确定了地裂缝与线路相交段的危险性等级,最终将与地铁四号线相交的地裂缝划分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级三个等级。地裂缝灾害是西安主要的地质灾害,在地铁建设中要给予高度重视。

滑坡灾害防治工程中施工组织设计对工程投资概算影响的研究

本文通过对具体地质灾害防治工程初步设计阶段的施工组织设计与工程投资概算之间关系分析 ,指出施工组织对工程投资概算的影响不小于工程设计和地质勘查资料的影响 ,施工组织设计对概算可靠度的提高有很重要的意义。

西安地裂缝带土体动强度特性试验研究

地裂缝场地动力响应一直以来是地裂缝灾害研究涉及的薄弱环节。由于地裂缝的存在,场地变得不完整和不连续,进而场地动强度参数将发生变化,而场地动强度参数的变化又直接影响地裂缝场地动力响应。针对临潼—长安断裂带内最北侧的f_(c1)地裂缝,开展了裂缝带两侧土体动强度特性试验,获得了动应力应变时程曲线及不同围压下动强度与破坏振次关系曲线,从而得到了不同破坏振次下地裂缝带两侧土体的动强度参数。试验结果表明:地裂缝带两侧土体的动应变随着围压的增大越容易达到破坏,而对于同一围压不同动应力幅值的土样,其土样所受的动应力幅值越大,越容易达到破坏;地裂缝带两侧土体的动强度随固结围压的增大而增大,动内黏聚力c_d及动内摩擦角φ_d随着破坏振次的增大而减小;不同类型土体动强度表现出差异性,其中Q_3(L_1)黄土动强度略大于Q_2(L_2)黄土,Q_3(S_1)古土壤动强度最小。

城市地质图的特点·编图原则·方法

论述了城市地质图的主要特点、编图原则和方法 ,其主要内容概括如下 :(1)编制城市地质图的重要意义首先在于为不断完善和适应城市建设和发展的需要 ,更好地使地质工作为城市建设总体规划和政府决策服务 ,同时为具体工程设计和施工提供基础资料。其次为合理地开发利用城市土地资源、保护城市地质环境提供科学依据。(2 )城市地质图是一个具有以专业地质规划目标与工程地质要求、城市发展总体效益评估为内容的系列图件 ,是一个分别具有适应于地质专业人员、城市规划设计工程师和政府决策管理官员需要的多功能特点的系统性图件。(3)城市地质图编制原则 ,第一在于客观性 ;第二为评价性 ;第三为预测性 ;第四为实用性。前三项是前提和基础 ,后者为目的。力求做到内容准确、明晰可读、易懂 ,紧紧围绕城市规划设计和政府决策对地质技术的要求进行。(4 )城市地质图包容了基础地质图类、分析评价图类、效益决策评估类三个等级的功能各异的图件 ,在制图方法和程式上体现了图件的等级—内容—性质—用途的统一、技术性与管理决策的统一。

不同转换方法在关中平原区地震动衰减关系研究中的应用

采用考虑地震加速度的近场距离饱和与震级饱和特征模型的衰减关系,通过收集关中平原区及邻区大量的地震资料,建立起本区的地震烈度衰减关系。将美国西部地区作为参考区,采用不同映射的转换方法,得到了关中平原区的基岩水平加速度衰减关系,并对不同的映射方法得到的结果进行了对比分析。

一种复合系统的时域参数识别方法

提出了一种复合系统的时域参数识别方法。对于层状地基 -基础 -框架这一复合系统 ,将层间刚度和阻尼从总体系统中分离出来 ,依据最小二乘识别法则 ,导出了层间刚度和阻尼参数识别的递推方程 ,以此为基础建立了该复合系统的时域参数识别方法。并以人工模拟系统输入和输出的方法 ,对一位于三层粘性土上的框架结构系统 ,实施了参数识别的全过程。结果表明 ,所建立的复合系统时域参数识别方法 ,对识别初始值的要求较低 。

西安地铁三号线隧道斜交穿越地裂缝带的设防参数研究

根据对地裂缝活动的监测数据资料,分析了西安地铁三号线沿线地裂缝活动特征。基于各条地裂缝与地铁三号线斜交的夹角θ、地裂缝倾角β以及各条地裂缝最大垂直位错量H,计算确定了地铁三号线穿越各条地裂缝地段的结构设计预留位移量,包括最大水平位移和最大轴向位移。同时,通过地裂缝影响带宽度和隧道与地裂缝的夹角θ,获取了地铁隧道穿越地裂缝带的结构纵向设防长度。研究结果可为西安地铁三号线及未来其他线路的隧道穿越地裂缝带的结构设计提供参考。

骊山山前断裂对西安地铁临潼线隧道的影响研究

以西安地铁临潼线穿越骊山山前断裂为研究背景,采用数值模拟方法,通过建立地铁隧道-断裂-地层三维有限元模型,研究了骊山山前断裂错动作用下隧道结构的变形受力特征,以此揭示了骊山山前断裂错动作用对西安地铁临潼线的影响机制以及重点设防位置,确定了地铁临潼线的设防范围,提出了相应防治建议措施。研究结果表明:断裂错动作用造成地铁隧道沿纵向发生弯曲变形,大致可分为3个变形区域:下盘稳定区、剪切拉张区和整体沉降区。断裂附近地层竖向应力和隧道拱底接触压力均表现为上盘减小而下盘增大,而隧道拱顶接触压力在上盘增大下盘减小。同时,沿纵向隧道顶部结构在上盘受压而下盘受拉,底部结构受力刚好相反,在上盘受拉下盘受压;隧道受剪区范围随断裂位错量变化基本保持不变,且最大值均出现在与断裂相交位置处。最后,综合确定了西安地铁临潼线跨越骊山山前断裂的纵向设防长度至少为80m,并给出了跨断裂西安地铁临潼线的防治措施。研究结果可为西安地铁临潼线跨越骊山山前断裂带设计及其病害防治提供科学参考。

西安地裂缝场地地铁隧道盾构法施工沉降分析

以往西安地裂缝场地地铁隧道均采用暗挖法通过,面临施工周期长、费用高等问题,考虑到当前及未来西安地裂缝活动减缓或基本不活动趋势,盾构法便提上日程。以西安地铁8号线盾构法穿越地裂缝场地为工程背景,基于有限元数值计算,分析盾构施工引起的地表沉降、结构变形规律及影响范围,并与地裂缝场地传统CRD工法、天然场地盾构工法掘进对比。结果表明:无地裂缝场地,地表、隧道结构变形与拱顶围岩接触压力基本平稳;而地裂缝场地,盾构法引起的地表变形随施工进尺呈现出反"S"形曲线,相对于传统CRD工法纵向地表沉降影响范围和最大沉降量分别减小21.1%和31%,横向地表沉降与影响范围分别减小38%和24%,拱顶最大沉降量降低22.8%;盾构工法与CRD工法均导致拱顶围岩接触压力下盘增大、上盘减小,但盾构法掘进对地裂缝影响区范围减小约29.3%。与CRD工法相比,盾构法使隧道结构整体受力体系更平稳,对土体产生扰动变形较小,对于活动性较弱或不活动的地裂缝,可以采用盾构工法穿越。

甘肃黄土高边坡可靠度研究

以甘肃省266个黄土自然极限状态坡为研究对象,将其按地形地貌、地层岩性等特征划分为4个亚区,对每个亚区的极限状态坡高与坡宽进行双对数线性模型回归和不同置信度下的统计分析,给出4个亚区不同置信度下坡高与坡宽的相关关系。以1 024组黄土物理力学指标统计结果作为计算参数,用Bishop法的稳定系数计算公式建立极限状态方程,利用Monte Carlo法对各亚区不同置信度下的边坡进行可靠度模拟,系统分析了坡高、坡度、参数变异性对失效概率的影响,以及失效概率与稳定系数的关系。结果表明,临洮-永靖亚区边坡坡度低于31.5,失效概率可控制在10%以下;陇东亚区、兰州-定西-会宁亚区和天水-秦安-通渭亚区在强度参数变异系数取当地平均水平,稳定系数为1.3情况下失效概率在10%以内,稳定系数为1.2情况下,失效概率多在20%以内。

仁义河特大桥南桥台边坡软岩流变性研究

仁义河特大桥南桥台边坡以石膏角砾岩为主,为了定量分析该边坡的变形、破坏及发展趋势,采集了边坡的软岩试样9组,在室内进行常规三轴压缩试验、单轴压缩流变试验、三轴压缩流变试验及样品试验前后的薄片、电子显微镜扫描分析等,从而揭示了所研究边坡软岩的力学作用规律、微结构变化特征及环境因素的影响等。

侵蚀作用诱发黄土滑坡的机制研究

侵蚀作用诱发的黄土滑坡是黄土高原区域内一种主要的滑坡类型,对其破坏机制开展深入研究具有重要实际意义。以陕西省耀州区的庵里滑坡为例,对该类黄土滑坡的发生机制进行分析和探讨,建立了滑坡发生前侵蚀作用的不同阶段边坡的有限元模型,计算了相应的应力场和位移场,在此基础上求得各模型沿最终滑面上的正应力、剪应力和抗剪强度分布,采用极限平衡法计算边坡整体稳定系数。结果表明,随着侵蚀作用的不断加深,沿滑动面上的剪应力增大,抗剪强度减小,整体稳定性降低至最终破坏。试验结果表明,小的应变在饱和黄土中会产生显著的超孔隙水压力,因此,基岩面上饱和滑带中的超孔隙水压力加剧了该类滑坡的发生。比较滑面上的剪应力和抗剪强度发现,自前滑坡破坏从坡脚开始,向后逐步扩展,表明该类滑坡具有牵引式破坏特点。

岩石物理力学性质对断裂附近地应力场的影响

应用离散元方法模拟研究了断裂两侧岩石的物理力学性质(包括岩石内摩擦角、弹性模量、泊松比、粘聚力等)对其附近地应力场的影响。这些因素对断裂附近的地应力场均有不同程度的影响,它们的改变均能使主应力方位和量值发生变化。而且,岩石物理力学性质的影响与断裂力学性质、边界条件等的影响是互相联系的。分别研究了单一断裂和复合断裂模型,在复合断裂模型中,断裂两侧岩石的弹性模量对应力变化的影响最大。