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题名岩溶山区坡面一孔多层地下水监测试验及科学意义
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作者
郭芳
姜光辉
刘凡
李志杰
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机构
中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室/联合国教科文组织国际岩溶研究中心
广西大学土木建筑工程学院
广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站
广西大学广西岩溶区水安全与智慧调控工程研究中心
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出处
《中国岩溶》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期491-499,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(42172287,42272303)
广西自然科学基金(2020GXNSFDA238013)
+1 种基金
桂林岩溶地质广西野外科学观测研究站(科研能力建设)(桂科23-026-274)
国家自然科学基金(41472239)。
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文摘
钻孔是揭露含水层结构和开展地下水监测的重要载体。在场地地下水监测中,不分层的丛式钻孔存在成本高、代表性不全等缺陷。“一孔多层”分层监测对水头或溶质分布的区分度高,在孔隙和裂隙含水层应用广泛,但岩溶介质因结构复杂,极少有案例研究。文章对丫吉试验场西坡径流小区的一个钻孔(ZK6)进行分层并开展监测。依据钻孔岩芯编录资料、抽水试验以及水化学与温度测孔的结果,判断岩溶发育的特征,确定将ZK6孔划分为四层,实施了钻孔封隔。对四个层位的水文观测发现,四个层位的水位动态对降雨的响应有较大差异。其中,第一层一个水文年中无水和充水状态时长分别占79%和21%,说明该层的岩溶介质处于充水和无水交替,且更多时间处于无水状态;第二层水位响应滞后明显;第三层和第四层水头差异表现出地下水排泄区的水头垂直分布特征。ZK6孔四个层位的水化学存在差异,表明岩溶介质结构的差异不仅影响了水文过程也影响水化学特征。第四层的电导率基本稳定在450μS·cm^(-1),而第二层因表层元素积累和水更新速率慢,电导率是第四层的2倍,第一层电导率的剧烈变化则反映表层岩溶带受到降雨补给影响最为强烈。综合钻孔分层的水文和水化学特征,认为第一至第四层分别代表表层岩溶带、裂隙基质带、上部饱水带和下部饱水带。岩溶山坡的“一孔多层”分层技术难度大,但一旦实现不仅可以认识岩溶垂向分带的水动力机制,也为地下水分层开发利用技术突破提供了可能。
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关键词
坡面水文
钻孔多层监测技术
表层岩溶带
岩溶水
丫吉试验场
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Keywords
hillside hydrology
technique of multi-layer monitoring
epikarst
karst water
Yaji experimental site
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分类号
P641
[天文地球—地质矿产勘探]
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题名断续节理产状对砂岩破坏特征影响的真三轴试验研究
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作者
蒋剑青
罗敏华
胡诗红
柳志灏
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机构
广西大学土木建筑工程学院
广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室
广西大学广西岩溶区水安全与智慧调控工程研究中心
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出处
《岩土力学》
北大核心
2025年第10期3077-3092,3103,共17页
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基金
国家自然科学基金(No.52269023)
广西科技基地和人才专项(No.AD22080030)
广西研究生教育创新计划项目(No.YCBZ2023047)。
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文摘
为揭示深埋工程中断续节理岩体的破坏机制,开展了含不同节理产状(倾角和走向)断续节理砂岩的真三轴压缩试验,并利用声发射(acoustic emission,简称AE)系统实时监测试样破坏过程,系统分析了节理产状对砂岩破坏形态、强度、变形特性、声发射演化特征及特征应力的影响。研究结果表明:真三轴应力条件下,当断续节理走向与σ_(2)平行时,节理倾角为0°、30°和45°的试样出现拉剪混合破坏,节理倾角为60°和90°的试样分别出现滑移剪切破坏和共轭剪切破坏;当断续节理走向与σ_(3)平行时,含不同节理倾角试样的破坏模式均为外部板裂内部剪切破坏,说明节理走向对试样破坏模式的影响大于节理倾角。试样强度、起裂应力、损伤应力、弹性模量和峰值应变均随着节理倾角的增加而呈现先降低后增加的趋势。节理走向与σ_(2)平行的试样强度、起裂应力、损伤应力和峰值应变低于节理走向与σ_(3)平行的试样,而节理走向对试样弹性模量的影响不大。此外,AE平静期持续时间和AE高频信号比例随着节理倾角的增加而先降低后增加。当断续节理走向与σ_(2)平行时,试样破坏过程的AE累计撞击数随节理倾角的增加而先降低后增加再降低;当断续节理走向与σ_(3)平行时,试样破坏过程的AE累计撞击数随节理倾角的增加而先增加后降低。该研究结果为深埋工程的断续节理岩体破坏机制分析及工程地质灾害防治提供了科学依据。
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关键词
天然岩体
断续节理
节理产状
真三轴试验
破坏特征
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Keywords
natural rock mass
intermittent joints
joint occurrence
true triaxial test
failure characteristics
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分类号
TU457
[建筑科学—岩土工程]
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题名含预制单裂隙花岗岩的真三轴单面临空岩爆试验研究
被引量：18
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作者
罗丹旎
卢思航
苏国韶
陶洪辉
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机构
中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司
广西大学土木建筑工程学院
广西大学广西岩溶区水安全与智慧调控工程研究中心
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第1期75-87,共13页
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基金
中国博士后科学基金资助(No.2018M633299)
国家自然科学基金资助(No.52179125,No.51709050)。
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文摘
通过开展含预制单裂隙花岗岩的真三轴单面临空岩爆试验,并利用高速摄像系统和声发射(acoustic emission,简称AE)系统监测岩爆过程,探究了不同产状裂隙岩石的破坏模式、强度变形和声发射演化特性,分析了裂隙产状与岩爆过程及弹射动能之间的关系,对比了含裂隙岩石岩爆发生机制与无裂隙完整岩石的差异。有关力学特性的分析表明,随着裂隙倾角的减小,岩样破坏模式大体呈现由“内剪外劈”向“Z型斜剪”变化的趋势,裂隙对岩石强度的削弱作用不断增大。当裂隙倾角小于30°时,岩石峰值应力普遍仅为完整岩样的一半左右;小倾角裂隙的长度越大,岩样岩板劈裂现象变得显著,形成岩爆坑略微变大,且强度折减幅度越大,峰值轴向应变相应变小;裂隙位置向临空面靠近会加剧岩板的劈裂效应,塑性阶段普遍会产生较大变形并萌生大量裂纹,当裂隙已出露且切断临空面将不易形成岩爆坑。有关岩爆过程及弹射动能的分析表明,随着裂隙倾角的减小,岩样弹射动能呈现先显著降低后小幅回升的变化规律,30°倾角为转变拐点;岩样内部裂隙距临空面越近,裂隙岩样的弹射动能越小;树脂填充裂隙使得岩样弹射动能极大提升,而水泥填充的则无明显提升。有关声发射特征的分析表明,裂隙长度越长,裂隙倾角越小,“平静期”相对岩爆过程的时间占比越大,峰后阶段岩爆瞬间的绝对能量占比越小;若裂隙位置靠近临空面,普遍会形成两个“平静期”,AE绝对能量演化曲线也会额外多一次突增;随着裂隙倾角的增大,裂隙岩样b值初期波动阶段的持续时间变长,下降阶段的速率变大,最小b值点与岩爆时刻越相近。大体看来,含裂隙岩石的应变型岩爆发生机制与无裂隙完整岩石是有区别的,其岩爆发生机制主要有剪切破裂型和张拉板裂型两大类。研究成果为裂隙岩石的岩爆灾害发生机制分析、利用声发射手段预警提供了科学依据。
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关键词
岩爆
岩石
裂隙
声发射
弹射动能
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Keywords
rock burst
rock
crack
acoustic emission
ejection kinetic energy
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分类号
TU452
[建筑科学—岩土工程]
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题名不同中间主应力下花岗岩失稳过程的微震信号演化特征
被引量：3
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作者
苏国韶
胡诗红
蒋剑青
任泓宇
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机构
广西大学土木建筑工程学院
广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室
广西大学广西岩溶区水安全与智慧调控工程研究中心
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出处
《水电能源科学》
北大核心
2023年第1期142-146,共5页
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基金
国家自然科学基金项目(52169021,51869003)
广西高等学校高水平创新团队及卓越学者计划(202006)。
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文摘
为探究深埋隧洞围岩失稳破坏的微震演化特征,开展了不同中间主应力(σ2)下的花岗岩双轴压缩试验,运用微震监测系统和高清摄像机实时监测花岗岩破裂失稳过程。分析了不同σ2下岩石失稳过程的微震b值和主频的演化特征,并提出微震能量释放指标来描述岩石破坏的剧烈程度。结果表明,随着σ2的增加,累积微震能量释放、岩石失稳前夕lgN/b的最大值和低频信号占比、岩石失稳时刻的微震能量释放率均增加,而在岩石失稳前夕b值最小值减少。此外,岩石失稳的微震前兆有b值下降至低于0.8、lgN/b上升至大于3和高幅低频信号出现。岩石出现板裂的前兆是高幅低频信号伴随少量高幅高频信号同时出现;岩石出现岩爆破坏的前兆是b值下降至小于0.5,lgN/b上升至大于5,且高幅值的信号只出现在低频带。
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关键词
深埋隧洞
微震
试验研究
中间主应力
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Keywords
deep-buried tunnel
microseismic
experimental study
intermediate principal stress
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分类号
TV223.1
[水利工程—水工结构工程]
TU45
[建筑科学—岩土工程]
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