2018年 第24卷 第6期
    刊出日期:2018
      
    简明目录
    带摘要目录
  • 2018.24(6):0-0[摘要(15)][PDF(10)443.69 K][HTML()]

    Doi:

  • 康玉柱
    2018.24(6):737-747[摘要(26)][PDF(11)13.89 M][HTML()]

    以地质力学理论为指导,通过开展塔里木、准噶尔-吐哈、走廊、鄂尔多斯、四川、松辽、渤海湾等8个(地区)构造体系控油作用研究,深刻认识到油气田分布主要受各类低序次扭动构造体系的控制,在此基础上,发展和建立了五类低序次扭动构造体系控油模式,包括帚状构造体系、旋扭构造体系、雁列构造体系、入字型构造体系和反"S"型构造体系。文章分别以具体典型实例系统概述了其各类低序次构造体系的形成特征、油气成藏条件及分布规律,认为构造体系的形成受不同构造环境和应力场控制;不同低序次扭动构造控制油气田分布规律各异。这些控油模式的建立对当前和今后油气勘探和油气田发现有重要指导意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.076

  • 高万里,王宗秀,李磊磊,崔明明
    2018.24(6):748-758[摘要(30)][PDF(19)16.89 M][HTML()]

    作为郯庐断裂北段主干断裂的佳木斯-伊通断裂(简称佳-伊断裂),其最早开始活动的时代一直以来都存在争议。为了更好确定其活动时代,对佳-伊断裂昌图段南城水库附近的韧性剪切带展开了详细研究。野外构造解析和显微构造特征显示,剪切带糜棱面理走向北北东-南南西,其上发育北东方向的缓倾拉伸线理,指示该剪切带为逆冲-走滑韧性剪切特征。锆石U-Pb年龄测试结果表明,剪切带中糜棱花岗岩形成在174~173 Ma,该糜棱岩带被后期未变形辉绿岩脉侵入,辉绿岩脉的锆石U-Pb年龄为164 Ma,从而限定该期次韧性变形发生在174~164 Ma之间的中侏罗晚期。取自剪切带糜棱花岗岩内的变形黑云母40Ar/39Ar测试结果表明,糜棱花岗岩在187~166 Ma左右受到了显著的热事件的扰动。这些证据证明,佳-伊断裂在中侏罗晚期发生过显著的左行走滑韧性剪切,结合对东北地区火成岩研究成果的分析,佳-伊断裂中侏罗晚期的韧性变形可能与古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲有关,该时期侵位的岩浆活动开始显著受到俯冲引发的挤压应力作用的影响。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.077

  • 曹新文,马秀敏,龚淑云,纪友亮,方春波,李振,杜威
    2018.24(6):759-767[摘要(31)][PDF(26)28.65 M][HTML()]

    深圳地区断裂以北东向五华-深圳断裂带和北西向珠江口断裂带多条次级断裂相互切错的断裂空间分布特征为主,同时多组东西向断裂穿插其间组成复杂的"棋盘格子状"断裂系统。北东向和北西向断裂是现今活动的发震构造,自有地震记录以来在深圳市及其周边发生的多起微震事件表明北西向和北东向断裂活动仍在持续,尤其是近百年来珠江口断裂带发生的多起中强震更是佐证了这一观点。针对深圳南山区及周边北西向断裂的第四纪活动性研究,从露头区实地断层追索、断层特征的考察以及已有钻孔和地球物理资料收集等方法入手分析总结了深圳地区北西向主要断裂的分布特征和活动性:深圳地区北西向断裂在空间上控制了珠江口断陷,区域上切割北东向断裂,空间分布连续性较差;北西向断裂最新活动于晚、中更新世,部分断裂表现为老断裂新活动,最新活动时间存在明显分段特征。全新世以来活动性明显减弱,部分次级断裂属于弱活动或不活动断裂。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.078

  • 杨少华,李忠海
    2018.24(6):768-775[摘要(27)][PDF(16)4.44 M][HTML()]

    有限单元法以其灵活性和精确性,成为固体地球科学中广为使用的数值方法。从短周期的地震活动到长周期的岩石圈变形、地幔对流,甚至行星演化,有限单元法几乎在固体地球科学的各个领域都占据着十分重要的位置。随着研究的深入,某些特定的地学问题给有限元计算带来挑战,尤其是岩石圈尺度大变形的数值计算,比如俯冲带的演化、剪切带中塑性流变导致的应力集中。基于显式有限元,尝试考虑粘弹塑性岩石圈大变形过程的数值计算。应用Marker-In-Cell(MIC)方法处理物质迁移。在描述基本原理和流程的基础上,对粘弹性变形、弹塑性变形、大变形过程及热传递过程等核心模块分别做了基准测试,而这四个模块是模拟岩石圈长期变形的关键。由测试结果和其他学者的(解析或数值)研究结果比对情况来看,受测试的核心模块基本达到了测试要求。可以预见,现有的基本算法可以满足研究岩石圈大变形的需要,进一步的具体研究工作将探讨这类问题。从科学问题层面讲,逐渐复杂的科学问题有利于数值模型的成熟。已达到基准测试的数值方法对下一步开展一些具体的地球动力学数值模拟研究有实际意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.079

  • 沈崇辉,周晓峰,郭伟
    2018.24(6):776-784[摘要(13)][PDF(13)21.22 M][HTML()]

    通过储层物性、铸体薄片和带能谱仪的扫描电镜,对鄂尔多斯盆地西部长6砂岩的致密化过程进行定量研究。研究表明,鄂尔多斯盆地西部长6超低渗透砂岩的原始沉积物孔隙度为39.3%,渗透率为22400×10-3 μm2,其致密化过程分为2个阶段;早成岩阶段的压实作用和方解石及绿泥石膜胶结作用,导致砂岩的孔隙度和渗透率急剧下降到8.0%和0.17×10-3 μm2,砂岩转化为超低渗透储层;中成岩阶段A期的油气充注成藏过程中,油气携带有机酸性流体进入超低渗透储层,长石与有机酸性流体发生反应,产生长石溶蚀孔隙,使孔隙度和渗透率提高到11.6%和0.61×10-3 μm2;鄂尔多斯盆地西部长6超低渗透砂岩致密与成藏的配置关系为"先致密后成藏,边成藏边扩容增渗"。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.080

  • 黄强兵,高欢,刘妮娜,马玉杰
    2018.24(6):785-794[摘要(16)][PDF(11)18.97 M][HTML()]

    以西安轨道交通3号线地铁隧道近距离通过地裂缝场地为工程背景,采用几何比1:30的大型振动台模型试验,研究不同地震波作用下通过地裂缝带上盘场地地铁隧道的地震动力响应。试验结果表明:地裂缝场地上盘加速度响应表现出明显的放大效应;浅埋地铁隧道对地震波在土层中的传播具有一定阻碍作用,而隧道两侧拱腰位置围岩土层加速度放大效应最强;隧道特征部位PGA放大系数拱腰最大,拱底次之,拱顶最小,其中靠近地裂缝侧拱腰的PGA放大系数大于远离一侧;地裂缝附近动土压力增量明显增加,而靠近隧道附近,动土压力增量明显降低;地震作用下隧道通过地裂缝场地上下盘出现差异沉降,地表出现多条与地裂缝近似平行和正交的裂缝;隧道环向受剪切作用在靠近地裂缝一侧的拱肩部位环向应变最大,而隧道轴向受挤压作用在左右拱腰处应变出现最大值。研究结果可为地裂缝场地地铁隧道结构抗震设计与防灾减灾提供重要科学参考与借鉴。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.081

  • 周志国,张云雁,符必昌,周志彬,刘鹏
    2018.24(6):795-802[摘要(22)][PDF(12)6.33 M][HTML()]

    昆明长水国际机场残积红土既是区域内重要的土地资源,更是各类工程建设的建筑地基,由于裂化特性,在现代气候条件下,红土出现了严重的开裂变形,其工程性质不断恶化。文章针对昆明长水国际机场砂页岩残积红土开展了一系列固结不排水动三轴试验分析研究。变形试验结果表明:砂页岩残积红土在某一次循环动应力中存在屈服应变;在相同的应变水平下,动弹性模量随着固结围压的增大而增大;同时砂页岩残积红土的阻尼比在动应变小幅度的增加时会发生骤降,并随着动应变的增加逐渐趋平。同时通过动强度试验得出砂页岩残积红土破坏动强度随着固结围压的增大而增大,并得到砂页岩残积红土在固结比Kc=1时的动抗剪强度指标,即cd=25.182 kPa,φd=12.985°,将其与固结不排水的静三轴试验下得出的抗剪强度指标进行了对比与分析。红土在动力作用下的剪切破坏实质是其土体中的弱结合水大量丧失,导致其颗粒之间的粘结力降低,从而内部单元体产生了相对位移。该研究成果对红土系统深入研究及工程实践应用具有重大的指导意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.082

  • 梁庆国,房军,张晋东,张延杰,蒲建军,王飞
    2018.24(6):803-812[摘要(12)][PDF(8)12.51 M][HTML()]

    由于受长期地表降水与排水下渗、前期施工、拆迁等加卸载作用及车辆交通荷载的扰动影响,城市拆迁场地土体的特性与处于原始地形地貌和地层分布的土体情况有所不同。目前尽管已经发表了大量黄土浸水试验的成果,但基本都是在原状黄土场地进行,而在这类扰动场地黄土中开展浸水试验的研究尚不多见。在兰州东岗轨道交通车辆段建设场地进行了累计观测时间超过100天的试坑原位浸水试验。结合室内土工试验和现场测试结果,讨论了该扰动场地黄土浸水产生沉降变形的特征。结果表明:该扰动场地浸水发生沉降变形的时间发展过程具有"缓慢增长-突增-趋于稳定"的特点,其总沉降也远小于既有原状黄土场地的实测结果,应理解为广义的浸水增湿湿陷,其变形包括压缩变形和湿陷变形两部分,二者比例近似为7:3;前期扰动导致的较低的孔隙比和试坑开挖造成的卸荷是其总变形量较小的原因,但是其浸水沉降变形增长过程中突增的湿陷变形和土层空间分布不均匀引起的差异沉降值得引起注意。研究结果对于进一步加深对黄土湿陷变形与水稳定性的理解,选择扰动场地黄土地基处理和防排水措施具有一定的参考价值。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.083

  • 吴志轩,杨军,邱天琦,沈兆普,梁宇钒
    2018.24(6):813-821[摘要(14)][PDF(8)15.87 M][HTML()]

    黑山共和国南北高速公路项目部分路段处于复理石地区,降雨集中、空间变异性显著且分层分布的岩土体给道路边坡施工带来了挑战。条分法、常规有限元法等确定性分析方法不能考虑岩土材料的不确定性,给出的具有唯一性、确定性的结果不能反映边坡稳定的不确定性。以该工程某边坡为例,采用有限元极限分析方法(FELA),考虑岩土材料强度的空间变异性,利用上下限解法得出安全系数的分布区间。由勘察资料得到材料均值、标准差和空间相关长度并重建描述抗剪强度指标的二维随机场,同时考虑开挖岩层的节理分布,分析边坡在分级开挖过程中,各施工步骤的稳定性和破坏模式。与有限元分析结果相比,随机场条件下,部分情况开挖阶段安全系数低于限值,并出现局部破坏和整体破坏两种形式。结合不饱和土理论,模拟暴雨情况下雨水的入渗深度并在饱和区采用降低后的强度参数重新计算。通过蒙特卡洛模拟,得到各工况下安全系数、滑动体体积、挡墙弯矩和锚杆内力的概率密度分布函数。挡墙结构约束土体的变形,使得破坏模式趋向于整体破坏,安全系数分布区间变小。锚杆能带动更多土体进入工作状态,同样约束安全系数分布区间。旱季施工与雨季施工边坡破坏区域不同,同等支护条件下,雨季边坡安全系数分布区间更大,且均值明显降低。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.084

  • 陈国周,王建春,林智勇
    2018.24(6):822-827[摘要(12)][PDF(10)3.54 M][HTML()]

    为了改进边坡框架梁的计算方法,基于文克尔地基梁假定,考虑框架梁与土体的互相作用,通过关键点拟合的方法,把指数函数和三角函数简化为一元二次函数,推导出边坡框架梁的简化计算公式。该方法被应用于福建一处边坡支护工程,采用锚索框架梁支护,施工过程中对边坡进行位移监测。研究结果表明,传统的文克尔地基梁计算需要求解微分方程,计算过程比较复杂,不适合设计中使用,而简化后的计算方法容易掌握,可以方便计算出框架梁的端部弯矩和跨中弯矩。边坡位移监测结果表明该简化计算方法安全可行。研究结果对边坡框架梁的工程设计有一定的参考作用。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.085

  • 姜谙男,郑帅,白涛,段龙梅,申发义,赵亮,薛焕东
    2018.24(6):828-835[摘要(11)][PDF(8)16.65 M][HTML()]

    针对大多已有岩土工程局部安全评价方法未考虑拉伸破坏和屈服、破坏阶段的问题,对围岩的局部安全评价方法进行了相应的改进。基于Mohr-Coulomb屈服准则和应变软化模型建立了单元安全度的评价方法和新的定义,综合考虑剪切和拉伸破坏模式,定义一个统一的变量ZSD来表征和量化岩土体单元从弹性、屈服到破坏的安全程度,实现复杂应力状态下岩土体渐进破坏过程的局部安全性定量评价。推导了ZSD的各阶段表达公式,利用FISH语言在FLAC3D平台编写程序。通过相应的实例和工程进行了ZSD计算,验证了该方法的正确性与有效性。该方法具有参数表达简单,易于在程序中实现,可通过ZSD所在值域判断单元所处的状态,可直观揭示岩土体渐进破坏过程等诸多优点。该方法为分析和预测岩土工程中危险区域的演化和描述渐进破坏过程提供了有效的手段。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.086

  • 李宏儒,张盼,王神尼,赵华鹏
    2018.24(6):836-848[摘要(14)][PDF(12)17.73 M][HTML()]

    煤系地层具有岩层软硬不均,层间胶结较差,风化速度快,遇水易软化,结构易破坏导致强度丧失等特点,特别是夹层中炭质泥岩或页岩具有强度低、易活化、易变性和渗透系数相对较小的特点,这决定了其对整体边坡的稳定性具有控制作用。文章分析了煤系地层边坡饱和、非饱和渗流降雨条件(降雨强度)、土性参数(夹层饱和渗透系数)以及边坡形状尺寸(坡脚、夹层倾角、夹层埋深)等因素对边坡渗流特点及稳定性的影响,发现软弱夹层与上下岩体渗透性差异性对边坡稳定性影响明显;软弱夹层埋置越浅,边坡越易失稳;降雨强度越大,边坡越易沿软弱夹层发生滑坡;并非坡脚越大降雨之后边坡的安全系数降低幅度就大,而是随着夹层倾角的增大,边坡的安全系数逐渐降低,边坡越易沿软弱夹层发生滑坡,这些认识对煤系地层边坡的设计和治理有重要的参考意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.087

  • 胡贺松,廖湘英,陈晓斌
    2018.24(6):849-854[摘要(11)][PDF(8)7.63 M][HTML()]

    针对DPC桩-土结构层开展大型直剪试验,基于试验分析,在考虑DPC桩-土结构层注浆影响上引入临界应力比,构建了可描述应变软化的修正剑桥模型应力应变方程。直剪试验表明DPC桩-土结构层剪切特性表现为剪切软化,具有明显的峰值强度和残余强度,呈现出明显的结构性,其特征与超固结的黏土的剪切应力应变曲线特性类似。推导出的修正剑桥模型能较好的解释实验结果,所得出的结论对DPC桩的设计有一定的指导意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.088

  • 刘炎,张迎宾,何毅,夏逍,王新宇
    2018.24(6):855-862[摘要(12)][PDF(9)10.15 M][HTML()]

    通过野外观测与室内试验发现,边坡后缘往往存在拉应力区。拉应力区的存在会影响边坡的稳定性,而地震荷载的存在会放大这种影响。分析拉应力区对边坡稳定性的影响,当前主要采用的方式为:对强度准则中抗拉强度进行折减(即张拉截断)。文章通过极限分析上限原理和拟静力法,推导出边坡临界加速度计算方程。以边坡在不同参数组合下的位移系数为基础,输入实测地震波,采用改进的Newmark法对边坡进行位移分析。文章算例的结果表明:拉应力区的存在会大大降低边坡临界加速度,土体在完全张拉截断下的临界加速度对边坡可能会产生超过50%的折减。拉应力区的存在也可以使永久位移达到传统的摩尔库伦理论计算值的2倍之多。文中所有的结果皆以图表形式展示,非常便于理解以及读取数据。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.089

  • 万琪,岳夏冰,闫强,晏长根
    2018.24(6):863-870[摘要(12)][PDF(9)9.83 M][HTML()]

    为研究降雨下高速公路高边坡在开挖及运营过程中的变形规律及稳定性,以柳南公路改扩建工程某处典型高边坡为原型,利用大型土工离心机及自主研发降雨装置,开展12组不同开挖-支护时序边坡模型试验,通过对边坡从变形至破坏全过程监测,分析不同支护时序条件对边坡稳定性的影响。结果表明:实时支护能有效抑制边坡在水平和竖向的变形,在边坡开挖至第1级和第6级后,坡顶水平变形分别降低33.9%和30.4%,竖向变形降低54%和11.6%;实时支护对维持降雨下边坡稳定状态非常有利,边坡开挖至第2、4、6级后遭遇降雨,其稳定系数降低了10.1%、5.4%、6.5%;相同降雨量下,无实时支护边坡的稳定系数要比实时支护至少降低50%,说明了实时支护对降雨下边坡稳定性的意义巨大。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.090

  • 罗飞,何俊霖,朱占元,吕思清,漆宇轩
    2018.24(6):871-878[摘要(15)][PDF(8)5.00 M][HTML()]

    颗粒破碎是粒状材料在高应力状态下的一种基本现象。为了研究冻结砂土中颗粒破碎对应力应变关系的影响,将冻结砂土视为复合颗粒材料,忽略冰的压融,考虑内摩擦角随应力状态的变化,构建一个适用于冻结砂土的考虑颗粒破碎的非线性本构模型。构建过程分为三步,首先是基于三轴剪切前后颗粒分析对冻结砂土颗粒破碎模式和产生机理进行探讨;其次是基于考虑颗粒破碎的能量平衡方程,对冻土在三轴剪切试验过程中的颗粒破碎耗能进行分析,结果表明颗粒破碎耗能随轴向应变呈双曲线变化趋势;最后应用考虑颗粒破碎的剪胀方程修正沈珠江三参数非线性模型中的体积切线模量νt,得到一个考虑颗粒破碎的非线性本构模型,模型参数可以通过单轴压缩试验和常规三轴试验确定。将原模型和修正后模型的计算结果与控制温度为-6℃,围压为1 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa和10 MPa时冻结砂土的试验结果进行对比,结果表明该模型能够较好的模拟冻结砂土从低围压到高围压的应变软化特征与剪胀特征。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.091

  • 武军,廖少明,王坤
    2018.24(6):879-886[摘要(19)][PDF(12)11.15 M][HTML()]

    防止盾构隧道开挖面失稳的关键是合理设置不同盾构支护平衡模式下的支护压应力。在改进的筒仓楔形体模型计算方法得出的开挖面松动土体对刀盘压力呈近似呈抛物线分布的基础上,研究了气压支护模式、泥水支护模式和土压支护模式下,盾构隧道开挖面分别在地下水位以上和地下水位以下时开挖面的稳定性,研究结果表明:有效支护应力均匀分布时,除粘土开挖面下部失稳外,其余土体均为开挖面中下部失稳;有效支护压应力呈上小下大的梯形分布时,除软粘土开挖面下部失稳外,其余土体均为开挖面上部失稳;有效支护应力呈上大下小的梯形分布时,所有土体开挖面均为下部失稳;在气压、泥水和土压平衡支护模式下,开挖面在未到达筒仓楔形体模型所假设的开挖面整体失稳前,开挖面已经发生了局部失稳,采用筒仓楔形体模型确定的极限稳定支护力是不安全的。最后给出了开挖面松动土体对刀盘压应力公式中计算参数的无量纲化图,以方便实际工程运用。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.092

  • 2018.24(6):889-896[摘要(12)][PDF(8)1.74 M][HTML()]

    Doi:

  • 2018.24(6):0-0[摘要(15)][PDF(10)443.69 K][HTML()]

    Doi:

  • 康玉柱
    2018.24(6):737-747[摘要(26)][PDF(11)13.89 M][HTML()]

    以地质力学理论为指导,通过开展塔里木、准噶尔-吐哈、走廊、鄂尔多斯、四川、松辽、渤海湾等8个(地区)构造体系控油作用研究,深刻认识到油气田分布主要受各类低序次扭动构造体系的控制,在此基础上,发展和建立了五类低序次扭动构造体系控油模式,包括帚状构造体系、旋扭构造体系、雁列构造体系、入字型构造体系和反"S"型构造体系。文章分别以具体典型实例系统概述了其各类低序次构造体系的形成特征、油气成藏条件及分布规律,认为构造体系的形成受不同构造环境和应力场控制;不同低序次扭动构造控制油气田分布规律各异。这些控油模式的建立对当前和今后油气勘探和油气田发现有重要指导意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.076

  • 高万里,王宗秀,李磊磊,崔明明
    2018.24(6):748-758[摘要(30)][PDF(19)16.89 M][HTML()]

    作为郯庐断裂北段主干断裂的佳木斯-伊通断裂(简称佳-伊断裂),其最早开始活动的时代一直以来都存在争议。为了更好确定其活动时代,对佳-伊断裂昌图段南城水库附近的韧性剪切带展开了详细研究。野外构造解析和显微构造特征显示,剪切带糜棱面理走向北北东-南南西,其上发育北东方向的缓倾拉伸线理,指示该剪切带为逆冲-走滑韧性剪切特征。锆石U-Pb年龄测试结果表明,剪切带中糜棱花岗岩形成在174~173 Ma,该糜棱岩带被后期未变形辉绿岩脉侵入,辉绿岩脉的锆石U-Pb年龄为164 Ma,从而限定该期次韧性变形发生在174~164 Ma之间的中侏罗晚期。取自剪切带糜棱花岗岩内的变形黑云母40Ar/39Ar测试结果表明,糜棱花岗岩在187~166 Ma左右受到了显著的热事件的扰动。这些证据证明,佳-伊断裂在中侏罗晚期发生过显著的左行走滑韧性剪切,结合对东北地区火成岩研究成果的分析,佳-伊断裂中侏罗晚期的韧性变形可能与古太平洋板块向欧亚大陆的俯冲有关,该时期侵位的岩浆活动开始显著受到俯冲引发的挤压应力作用的影响。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.077

  • 曹新文,马秀敏,龚淑云,纪友亮,方春波,李振,杜威
    2018.24(6):759-767[摘要(31)][PDF(26)28.65 M][HTML()]

    深圳地区断裂以北东向五华-深圳断裂带和北西向珠江口断裂带多条次级断裂相互切错的断裂空间分布特征为主,同时多组东西向断裂穿插其间组成复杂的"棋盘格子状"断裂系统。北东向和北西向断裂是现今活动的发震构造,自有地震记录以来在深圳市及其周边发生的多起微震事件表明北西向和北东向断裂活动仍在持续,尤其是近百年来珠江口断裂带发生的多起中强震更是佐证了这一观点。针对深圳南山区及周边北西向断裂的第四纪活动性研究,从露头区实地断层追索、断层特征的考察以及已有钻孔和地球物理资料收集等方法入手分析总结了深圳地区北西向主要断裂的分布特征和活动性:深圳地区北西向断裂在空间上控制了珠江口断陷,区域上切割北东向断裂,空间分布连续性较差;北西向断裂最新活动于晚、中更新世,部分断裂表现为老断裂新活动,最新活动时间存在明显分段特征。全新世以来活动性明显减弱,部分次级断裂属于弱活动或不活动断裂。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.078

  • 杨少华,李忠海
    2018.24(6):768-775[摘要(27)][PDF(16)4.44 M][HTML()]

    有限单元法以其灵活性和精确性,成为固体地球科学中广为使用的数值方法。从短周期的地震活动到长周期的岩石圈变形、地幔对流,甚至行星演化,有限单元法几乎在固体地球科学的各个领域都占据着十分重要的位置。随着研究的深入,某些特定的地学问题给有限元计算带来挑战,尤其是岩石圈尺度大变形的数值计算,比如俯冲带的演化、剪切带中塑性流变导致的应力集中。基于显式有限元,尝试考虑粘弹塑性岩石圈大变形过程的数值计算。应用Marker-In-Cell(MIC)方法处理物质迁移。在描述基本原理和流程的基础上,对粘弹性变形、弹塑性变形、大变形过程及热传递过程等核心模块分别做了基准测试,而这四个模块是模拟岩石圈长期变形的关键。由测试结果和其他学者的(解析或数值)研究结果比对情况来看,受测试的核心模块基本达到了测试要求。可以预见,现有的基本算法可以满足研究岩石圈大变形的需要,进一步的具体研究工作将探讨这类问题。从科学问题层面讲,逐渐复杂的科学问题有利于数值模型的成熟。已达到基准测试的数值方法对下一步开展一些具体的地球动力学数值模拟研究有实际意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.079

  • 沈崇辉,周晓峰,郭伟
    2018.24(6):776-784[摘要(13)][PDF(13)21.22 M][HTML()]

    通过储层物性、铸体薄片和带能谱仪的扫描电镜,对鄂尔多斯盆地西部长6砂岩的致密化过程进行定量研究。研究表明,鄂尔多斯盆地西部长6超低渗透砂岩的原始沉积物孔隙度为39.3%,渗透率为22400×10-3 μm2,其致密化过程分为2个阶段;早成岩阶段的压实作用和方解石及绿泥石膜胶结作用,导致砂岩的孔隙度和渗透率急剧下降到8.0%和0.17×10-3 μm2,砂岩转化为超低渗透储层;中成岩阶段A期的油气充注成藏过程中,油气携带有机酸性流体进入超低渗透储层,长石与有机酸性流体发生反应,产生长石溶蚀孔隙,使孔隙度和渗透率提高到11.6%和0.61×10-3 μm2;鄂尔多斯盆地西部长6超低渗透砂岩致密与成藏的配置关系为"先致密后成藏,边成藏边扩容增渗"。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.080

  • 黄强兵,高欢,刘妮娜,马玉杰
    2018.24(6):785-794[摘要(16)][PDF(11)18.97 M][HTML()]

    以西安轨道交通3号线地铁隧道近距离通过地裂缝场地为工程背景,采用几何比1:30的大型振动台模型试验,研究不同地震波作用下通过地裂缝带上盘场地地铁隧道的地震动力响应。试验结果表明:地裂缝场地上盘加速度响应表现出明显的放大效应;浅埋地铁隧道对地震波在土层中的传播具有一定阻碍作用,而隧道两侧拱腰位置围岩土层加速度放大效应最强;隧道特征部位PGA放大系数拱腰最大,拱底次之,拱顶最小,其中靠近地裂缝侧拱腰的PGA放大系数大于远离一侧;地裂缝附近动土压力增量明显增加,而靠近隧道附近,动土压力增量明显降低;地震作用下隧道通过地裂缝场地上下盘出现差异沉降,地表出现多条与地裂缝近似平行和正交的裂缝;隧道环向受剪切作用在靠近地裂缝一侧的拱肩部位环向应变最大,而隧道轴向受挤压作用在左右拱腰处应变出现最大值。研究结果可为地裂缝场地地铁隧道结构抗震设计与防灾减灾提供重要科学参考与借鉴。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.081

  • 周志国,张云雁,符必昌,周志彬,刘鹏
    2018.24(6):795-802[摘要(22)][PDF(12)6.33 M][HTML()]

    昆明长水国际机场残积红土既是区域内重要的土地资源,更是各类工程建设的建筑地基,由于裂化特性,在现代气候条件下,红土出现了严重的开裂变形,其工程性质不断恶化。文章针对昆明长水国际机场砂页岩残积红土开展了一系列固结不排水动三轴试验分析研究。变形试验结果表明:砂页岩残积红土在某一次循环动应力中存在屈服应变;在相同的应变水平下,动弹性模量随着固结围压的增大而增大;同时砂页岩残积红土的阻尼比在动应变小幅度的增加时会发生骤降,并随着动应变的增加逐渐趋平。同时通过动强度试验得出砂页岩残积红土破坏动强度随着固结围压的增大而增大,并得到砂页岩残积红土在固结比Kc=1时的动抗剪强度指标,即cd=25.182 kPa,φd=12.985°,将其与固结不排水的静三轴试验下得出的抗剪强度指标进行了对比与分析。红土在动力作用下的剪切破坏实质是其土体中的弱结合水大量丧失,导致其颗粒之间的粘结力降低,从而内部单元体产生了相对位移。该研究成果对红土系统深入研究及工程实践应用具有重大的指导意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.082

  • 梁庆国,房军,张晋东,张延杰,蒲建军,王飞
    2018.24(6):803-812[摘要(12)][PDF(8)12.51 M][HTML()]

    由于受长期地表降水与排水下渗、前期施工、拆迁等加卸载作用及车辆交通荷载的扰动影响,城市拆迁场地土体的特性与处于原始地形地貌和地层分布的土体情况有所不同。目前尽管已经发表了大量黄土浸水试验的成果,但基本都是在原状黄土场地进行,而在这类扰动场地黄土中开展浸水试验的研究尚不多见。在兰州东岗轨道交通车辆段建设场地进行了累计观测时间超过100天的试坑原位浸水试验。结合室内土工试验和现场测试结果,讨论了该扰动场地黄土浸水产生沉降变形的特征。结果表明:该扰动场地浸水发生沉降变形的时间发展过程具有"缓慢增长-突增-趋于稳定"的特点,其总沉降也远小于既有原状黄土场地的实测结果,应理解为广义的浸水增湿湿陷,其变形包括压缩变形和湿陷变形两部分,二者比例近似为7:3;前期扰动导致的较低的孔隙比和试坑开挖造成的卸荷是其总变形量较小的原因,但是其浸水沉降变形增长过程中突增的湿陷变形和土层空间分布不均匀引起的差异沉降值得引起注意。研究结果对于进一步加深对黄土湿陷变形与水稳定性的理解,选择扰动场地黄土地基处理和防排水措施具有一定的参考价值。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.083

  • 吴志轩,杨军,邱天琦,沈兆普,梁宇钒
    2018.24(6):813-821[摘要(14)][PDF(8)15.87 M][HTML()]

    黑山共和国南北高速公路项目部分路段处于复理石地区,降雨集中、空间变异性显著且分层分布的岩土体给道路边坡施工带来了挑战。条分法、常规有限元法等确定性分析方法不能考虑岩土材料的不确定性,给出的具有唯一性、确定性的结果不能反映边坡稳定的不确定性。以该工程某边坡为例,采用有限元极限分析方法(FELA),考虑岩土材料强度的空间变异性,利用上下限解法得出安全系数的分布区间。由勘察资料得到材料均值、标准差和空间相关长度并重建描述抗剪强度指标的二维随机场,同时考虑开挖岩层的节理分布,分析边坡在分级开挖过程中,各施工步骤的稳定性和破坏模式。与有限元分析结果相比,随机场条件下,部分情况开挖阶段安全系数低于限值,并出现局部破坏和整体破坏两种形式。结合不饱和土理论,模拟暴雨情况下雨水的入渗深度并在饱和区采用降低后的强度参数重新计算。通过蒙特卡洛模拟,得到各工况下安全系数、滑动体体积、挡墙弯矩和锚杆内力的概率密度分布函数。挡墙结构约束土体的变形,使得破坏模式趋向于整体破坏,安全系数分布区间变小。锚杆能带动更多土体进入工作状态,同样约束安全系数分布区间。旱季施工与雨季施工边坡破坏区域不同,同等支护条件下,雨季边坡安全系数分布区间更大,且均值明显降低。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.084

  • 陈国周,王建春,林智勇
    2018.24(6):822-827[摘要(12)][PDF(10)3.54 M][HTML()]

    为了改进边坡框架梁的计算方法,基于文克尔地基梁假定,考虑框架梁与土体的互相作用,通过关键点拟合的方法,把指数函数和三角函数简化为一元二次函数,推导出边坡框架梁的简化计算公式。该方法被应用于福建一处边坡支护工程,采用锚索框架梁支护,施工过程中对边坡进行位移监测。研究结果表明,传统的文克尔地基梁计算需要求解微分方程,计算过程比较复杂,不适合设计中使用,而简化后的计算方法容易掌握,可以方便计算出框架梁的端部弯矩和跨中弯矩。边坡位移监测结果表明该简化计算方法安全可行。研究结果对边坡框架梁的工程设计有一定的参考作用。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.085

  • 姜谙男,郑帅,白涛,段龙梅,申发义,赵亮,薛焕东
    2018.24(6):828-835[摘要(11)][PDF(8)16.65 M][HTML()]

    针对大多已有岩土工程局部安全评价方法未考虑拉伸破坏和屈服、破坏阶段的问题,对围岩的局部安全评价方法进行了相应的改进。基于Mohr-Coulomb屈服准则和应变软化模型建立了单元安全度的评价方法和新的定义,综合考虑剪切和拉伸破坏模式,定义一个统一的变量ZSD来表征和量化岩土体单元从弹性、屈服到破坏的安全程度,实现复杂应力状态下岩土体渐进破坏过程的局部安全性定量评价。推导了ZSD的各阶段表达公式,利用FISH语言在FLAC3D平台编写程序。通过相应的实例和工程进行了ZSD计算,验证了该方法的正确性与有效性。该方法具有参数表达简单,易于在程序中实现,可通过ZSD所在值域判断单元所处的状态,可直观揭示岩土体渐进破坏过程等诸多优点。该方法为分析和预测岩土工程中危险区域的演化和描述渐进破坏过程提供了有效的手段。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.086

  • 李宏儒,张盼,王神尼,赵华鹏
    2018.24(6):836-848[摘要(14)][PDF(12)17.73 M][HTML()]

    煤系地层具有岩层软硬不均,层间胶结较差,风化速度快,遇水易软化,结构易破坏导致强度丧失等特点,特别是夹层中炭质泥岩或页岩具有强度低、易活化、易变性和渗透系数相对较小的特点,这决定了其对整体边坡的稳定性具有控制作用。文章分析了煤系地层边坡饱和、非饱和渗流降雨条件(降雨强度)、土性参数(夹层饱和渗透系数)以及边坡形状尺寸(坡脚、夹层倾角、夹层埋深)等因素对边坡渗流特点及稳定性的影响,发现软弱夹层与上下岩体渗透性差异性对边坡稳定性影响明显;软弱夹层埋置越浅,边坡越易失稳;降雨强度越大,边坡越易沿软弱夹层发生滑坡;并非坡脚越大降雨之后边坡的安全系数降低幅度就大,而是随着夹层倾角的增大,边坡的安全系数逐渐降低,边坡越易沿软弱夹层发生滑坡,这些认识对煤系地层边坡的设计和治理有重要的参考意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.087

  • 胡贺松,廖湘英,陈晓斌
    2018.24(6):849-854[摘要(11)][PDF(8)7.63 M][HTML()]

    针对DPC桩-土结构层开展大型直剪试验,基于试验分析,在考虑DPC桩-土结构层注浆影响上引入临界应力比,构建了可描述应变软化的修正剑桥模型应力应变方程。直剪试验表明DPC桩-土结构层剪切特性表现为剪切软化,具有明显的峰值强度和残余强度,呈现出明显的结构性,其特征与超固结的黏土的剪切应力应变曲线特性类似。推导出的修正剑桥模型能较好的解释实验结果,所得出的结论对DPC桩的设计有一定的指导意义。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.088

  • 刘炎,张迎宾,何毅,夏逍,王新宇
    2018.24(6):855-862[摘要(12)][PDF(9)10.15 M][HTML()]

    通过野外观测与室内试验发现,边坡后缘往往存在拉应力区。拉应力区的存在会影响边坡的稳定性,而地震荷载的存在会放大这种影响。分析拉应力区对边坡稳定性的影响,当前主要采用的方式为:对强度准则中抗拉强度进行折减(即张拉截断)。文章通过极限分析上限原理和拟静力法,推导出边坡临界加速度计算方程。以边坡在不同参数组合下的位移系数为基础,输入实测地震波,采用改进的Newmark法对边坡进行位移分析。文章算例的结果表明:拉应力区的存在会大大降低边坡临界加速度,土体在完全张拉截断下的临界加速度对边坡可能会产生超过50%的折减。拉应力区的存在也可以使永久位移达到传统的摩尔库伦理论计算值的2倍之多。文中所有的结果皆以图表形式展示,非常便于理解以及读取数据。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.089

  • 万琪,岳夏冰,闫强,晏长根
    2018.24(6):863-870[摘要(12)][PDF(9)9.83 M][HTML()]

    为研究降雨下高速公路高边坡在开挖及运营过程中的变形规律及稳定性,以柳南公路改扩建工程某处典型高边坡为原型,利用大型土工离心机及自主研发降雨装置,开展12组不同开挖-支护时序边坡模型试验,通过对边坡从变形至破坏全过程监测,分析不同支护时序条件对边坡稳定性的影响。结果表明:实时支护能有效抑制边坡在水平和竖向的变形,在边坡开挖至第1级和第6级后,坡顶水平变形分别降低33.9%和30.4%,竖向变形降低54%和11.6%;实时支护对维持降雨下边坡稳定状态非常有利,边坡开挖至第2、4、6级后遭遇降雨,其稳定系数降低了10.1%、5.4%、6.5%;相同降雨量下,无实时支护边坡的稳定系数要比实时支护至少降低50%,说明了实时支护对降雨下边坡稳定性的意义巨大。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.090

  • 罗飞,何俊霖,朱占元,吕思清,漆宇轩
    2018.24(6):871-878[摘要(15)][PDF(8)5.00 M][HTML()]

    颗粒破碎是粒状材料在高应力状态下的一种基本现象。为了研究冻结砂土中颗粒破碎对应力应变关系的影响,将冻结砂土视为复合颗粒材料,忽略冰的压融,考虑内摩擦角随应力状态的变化,构建一个适用于冻结砂土的考虑颗粒破碎的非线性本构模型。构建过程分为三步,首先是基于三轴剪切前后颗粒分析对冻结砂土颗粒破碎模式和产生机理进行探讨;其次是基于考虑颗粒破碎的能量平衡方程,对冻土在三轴剪切试验过程中的颗粒破碎耗能进行分析,结果表明颗粒破碎耗能随轴向应变呈双曲线变化趋势;最后应用考虑颗粒破碎的剪胀方程修正沈珠江三参数非线性模型中的体积切线模量νt,得到一个考虑颗粒破碎的非线性本构模型,模型参数可以通过单轴压缩试验和常规三轴试验确定。将原模型和修正后模型的计算结果与控制温度为-6℃,围压为1 MPa、4 MPa、6 MPa、8 MPa和10 MPa时冻结砂土的试验结果进行对比,结果表明该模型能够较好的模拟冻结砂土从低围压到高围压的应变软化特征与剪胀特征。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.091

  • 武军,廖少明,王坤
    2018.24(6):879-886[摘要(19)][PDF(12)11.15 M][HTML()]

    防止盾构隧道开挖面失稳的关键是合理设置不同盾构支护平衡模式下的支护压应力。在改进的筒仓楔形体模型计算方法得出的开挖面松动土体对刀盘压力呈近似呈抛物线分布的基础上,研究了气压支护模式、泥水支护模式和土压支护模式下,盾构隧道开挖面分别在地下水位以上和地下水位以下时开挖面的稳定性,研究结果表明:有效支护应力均匀分布时,除粘土开挖面下部失稳外,其余土体均为开挖面中下部失稳;有效支护压应力呈上小下大的梯形分布时,除软粘土开挖面下部失稳外,其余土体均为开挖面上部失稳;有效支护应力呈上大下小的梯形分布时,所有土体开挖面均为下部失稳;在气压、泥水和土压平衡支护模式下,开挖面在未到达筒仓楔形体模型所假设的开挖面整体失稳前,开挖面已经发生了局部失稳,采用筒仓楔形体模型确定的极限稳定支护力是不安全的。最后给出了开挖面松动土体对刀盘压应力公式中计算参数的无量纲化图,以方便实际工程运用。
    Doi:10.12090/j.issn.1006-6616.2018.24.06.092

  • 2018.24(6):889-896[摘要(12)][PDF(8)1.74 M][HTML()]

    Doi:

用微信扫一扫

用微信扫一扫