罗湖断裂带地应力场三维有限元模拟分析
基于神经网络与有限元法相结合的初始地应力场反演分析

摘要: 目前 , 对于初始地应力场 的测试主要采用现场直 接量 测法 , 而采用神 经网络与有限元法相结合 的反演 分析 法越来越 成为了一种有效途径 . 结合广东第五抽水 蓄能 电站 工程实例 , 利用 神经 网络 与有 限元 分析相 结合 的方
法, 以及 B P神经 网络 结构和 A IA三维有 限元模 型建 立岩体参 数、 DN 边界 条件与地应 力场 的映射关 系来反 演初 始地应 力场. 模拟计 算与实测结果 的对 比表 明 : 采用该方法进行 初始地应力场的反演计算是可行 的, 计算结 果是 合 理的 , 对类似 工程 具有一定参考价值.
s o d t tt e c l u ai e meh d o he i ta te s fe d wa e sb e,h ac lto e u twa e s n b e, h we ha h ac l t t o f t ni l sr s l s f a i l te c l u ain r s l v i i srao a l a hi t d wa lo pr p rf rsmia ngn e i g . nd t smeho s as o e o i l re i e rn s K e y wor :g o o ia n i e rn i ta e sr s e d; u a ewo k;n e o n l ss ds e lg c le g n e g;ni lg o te sf l ne r ln t r iv  ̄in a ay i i i i
2 G ag ogP oi eH doo e ln i n ei stt, u nzo 1 65,hn ) . un dn r n yr wr a nn a dD s nI tu G a gh u50 3 C i v c p P g g ni e a
地应力场对深井巷道围岩稳定的影响

3 数值模拟计算结果分析
3 1 巷 道 围岩应力 分 布特征分 析 . 巷 道与最 大水 平主应 力呈不 同夹角时 的围岩 应 力等 值线 分 布特征 见 图 1 。 从水 平 应力 等值线 可知 : 地应力 场 中 , 在 不论巷
2 数值计算模型的建立 本次数 值 模 拟 计 算 是 以冬 瓜 山铜 矿 床 一7 0 3m 中段 首采地 段 ( 0 5 5 - 9线 ) 的实 际地 质 条件 为 基础 ,
趋增 大 。
45 直墙高 17 m。由于 一 3 m 中段埋深 于地 .m, .5 70 表下 80 故 巷 道所 受 垂 直 地 应 力 为 = 7 = 3m, H
董世华 , , 男 副部长 , 工程师 ,40 1 2 4 3 安徽省铜陵市。
() 1 当夹 角为 0时 , 道 两帮 、 底 板浅 部岩 层 。 巷 顶 都 出现卸 压 区 , 底板 浅 部 的极 小 范 围 内有 拉 应 力 在
存在 , 而在巷道两帮、 顶底板深部岩层出现压应力集 中, 再往深部应力逐渐降低 , 中程度减弱 ; 集 在拱基
4 2
维普资讯
董世华
周树 光 : 应力 场对深 井巷 道 围岩 稳 定的 影响 地
20 0 7年 8月第 8期
及 两基角 处也 出现压应 力集 中 , 基角 较深 处 , 在 出现
道轴 向与最大水平主应力夹角如何 , 巷道两帮、 底板 浅部 岩层 均处 于卸 压 区 , 道顶 板 、 巷 两基 角 浅部及 底
板深 部岩层 均 处 于应 力集 中 区 , 中顶板 中部 和 两 其 基角 浅部 应力 集 中 明显 , 板深 部 岩 层 应力 集 中较 底 轻微 。 随着 角 度 的增 大 , 道 四周 的应力 集 中值 也 巷
深圳市罗湖建成区地质灾害特征及防治对策

圳断裂带中的次级断裂一企岭吓〜九尾岭断裂及横岗 〜罗湖断裂的控制山。该区属地震基本烈度H度区。 2.5水文地质条件
罗湖建成区地下水分布有松散岩类孔隙水和基岩 裂隙水两种类型。松散岩类孔隙水主要为第四系孔隙 潜水,赋存在第四系冲洪积层、覆盖型残积层和人工堆 积层中。基岩裂隙水主要为块状岩裂隙水 、层状岩裂隙 水,多分布在区内变质岩、碎屑岩、花岗岩的裂隙之中。 按裂隙的成因性质进一步分为节理裂隙水、风化裂隙水 和构造裂隙水。
罗湖建成区危险性大的潜在不稳定边坡有36处, 边坡坡高多>5 m,坡度为30°〜60°的边坡达半数以上, 边坡类型以岩土混合质边坡居多(表Do
坡高 坡度 边坡类型
表1潜在不稳定边坡特征统计
个数/个
W5m
4
5 〜20m
16
$20m
16
<30°
2
30°〜60°
19
>60°
15
土质
10
岩质
6
岩土混合
20
百分比/%
其中最典型的路段为K1 + 141〜K1 + 304,在约170 m 长的路段发育2处滑坡、3处小型崩塌(图2);崩塌及滑 坡均出现在公路沿线的一段高陡边坡上,该段边坡平面
上处于一个外凸的山咀,边坡高6〜20 m,坡度50°,坡 向340〜110°,边坡上部由第四系风化残积层组成,为褐 红色粉质粘土,下部为强风化及中风化侏罗系梧桐山组 凝灰质砂岩;崩塌、滑坡都发生于上部土质坡段,明显受 土岩接触面的控制。
3罗湖建成区崩塌、滑坡及潜在不稳定边 坡的分布特征
3.1崩塌、滑坡的分布特征 3. 1. 1崩塌与滑坡地质灾害的分布受地层岩性的控制
断层对地应力场方向的影响机理

断层对地应力场方向的影响机理刘中春;吕心瑞;李玉坤;张辉【摘要】断层附近区域地应力方向相对于远离断层区域存在明显变化.前人利用实验及有限元模拟等手段研究了断层对其附近区域地应力方向的影响规律,但是缺少从力学机理角度解释这些规律的研究.研究总结了单一断层附近最大水平主应力方向变化规律,利用孔口问题弹性力学解析解揭示了这种规律的力学机理,并以某单元为例,研究了多断层区域最大主应力方向沿断层走向上的变化.结果表明,断层端部区域最大水平主应力朝着断层走向偏转,应用孔口问题弹性力学求解可以获得理论证明,塔河某单元的地应力计算结果也验证了这种规律.【期刊名称】《石油与天然气地质》【年(卷),期】2016(037)003【总页数】7页(P387-393)【关键词】椭圆孔口问题;地应力;断层;塔河油田【作者】刘中春;吕心瑞;李玉坤;张辉【作者单位】中国石化石油勘探开发研究院,北京100083;中国石化海相油气藏开发重点实验室,北京100083;中国石化石油勘探开发研究院,北京100083;中国石化海相油气藏开发重点实验室,北京100083;中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TE122.1地壳中较大范围内地应力场方向通常趋于一致,但在断层存在的周边区域水平最大主应力方向会发生较大变化。
前人针对断层对周边地应力场方向影响规律做了大量工作。
苏生瑞通过对国内外大量实测地应力资料的分析,分别研究了活动断裂和非活动断裂对地应力场的影响[1-2]。
孙礼健等用有限元方法模拟研究了断层规模、岩体和断层弹性模量、断层走向与区域最大水平主应力的夹角、边界应力比、断层几何形态等因素影响下断层附近应力场分布规律[3]。
彭学军等进行了断层区域应力场对围岩稳定性影响研究[4]。
以往的研究多集中在断层对地应力场方向影响规律的描述上,未从力学角度对这种影响机理做深入研究。
管廊管桩施工对既有桥梁墩台基础影响分析

管廊管桩施工对既有桥梁墩台基础影响分析[摘要]摘要:随着城市建设的快速发展,管廊管桩基础在城市建设中得到大规模应用。
为了分析管廊管桩基础施工对邻近铁路桥梁稳定性的影响,采用MIDAS-GTS有限元软件对管廊管桩施工对邻近既有桥梁进行研究,建立了三维数值模型来模拟不同施工阶段下桥梁墩台的变形影响。
通过模拟结果中的变形数据与设计规范中的标准限值进行对比分析,发现管廊管桩施工对既有铁路桥梁墩台基础变形控制指标均能满足规范要求。
因此邻近既有铁路桥梁的管廊管桩施工,能确保既有铁路桥梁的安全稳定以及正常运营,可为以后类似工程的施工提供一定借鉴意义。
[关键词]关键词:管廊;管桩;桥梁墩台;数值模拟;稳定性分析随着城市不断扩张,基础建设的不断完善,管廊建设规模日益增长,而城市中既有建筑物密集,管廊建设很难避免邻近既有建筑物施工。
在邻近既有桥梁施工时会不可避免的对桥梁墩台基础产生影响使其变形,并在一定程度上影响到既有桥梁的运营安全,因此管廊工程基础的施工是比较复杂的岩土工程问题,邻近既有桥梁的施工对邻近既有桥梁的相关安全分析很有必要[1]。
目前,大量学者的研究主要集中在临近铁路桥梁基坑施工时对其结构的影响分析。
在此基础上,本文利用有限元软件MIDAS-GTS建立管廊管桩基础、基坑和桥梁墩台间的三维模型,通过对整个施工过程的模拟分析管廊管桩基础施工对既有桥梁墩台基础的影响,从而有助于解决实际工程中遇到的问题。
一、工程背景(一)项目概况本工程为钦州石化产业园鹿耳片区公共管廊穿越钦州港东铁路工程,管廊采用钢桁架结构,下穿铁路桥段公共管廊范围附近采用双列双层支架管廊。
本工程管廊拟从既有鸡墩头桥52号桥墩与53号桥台间穿越钦州港东线。
钦州港东线为地方铁路I级,电气化铁路。
既有鸡墩头特大桥全长1752.76m,孔跨布置为53-32m简支T 梁。
穿越处桥墩为圆端形实体墩,T形桥台,摩擦桩基础。
(二)项目方案管廊下穿钦港东线处,根据《建筑桩基技术规范》[2]表3.3.3,为满足管廊桩基础与铁路桥台桩基础桩间距大于4倍桩径的要求,采用跨度20m钢桁架形式通过铁路桥,置于非机机动车道与人行道上,根据实测,管廊南侧距离鸡墩头桥桥台前墙最近距离约1.87m;西侧管廊基础距离桥台承台约4.9m,管廊桩基础距离桥台桩基础6.74m;东侧管廊基础距离桥台承台约5.77m,管廊桩基础距离桥台桩基础7.49m。
三维地应力场测试及围岩稳定性分析

三维地应力场测试及围岩稳定性分析秦宝华;李冈峨【摘要】To solve the problem of transportation roadway serious damage in -450m of Wobei mine, the in-situ stress has been measured by Kaiser effect of rock. The results show that the maximum principal stress at -450m is 15. 36MPa, which is in a high stress area, and the high horizontal stress is unfavorable for roadway support. Based on the a-nalysis of test, the numerical simulation UDEC method is applied to predict for the deformation amount. It is shown that bolting is able to suffice the requirements of rock stability. Supporting program is provided for roadway excavation, it is the learned and guiding significance to control the surrounding rocks.%为解决涡北煤矿-450水平运输大巷破坏严重的问题,采用岩石Kaiser效应法对-450水平进行地应力测量。
结果表明:-450水平最大主应力为15.36 MPa,属中高应力区,水平应力过大不利于巷道维护。
在地应力测试基础上,应用UDEC数值模拟对变形量进行了预测。
存在深厚杂填土和断层的复杂场地对建设项目影响的分析与思考

存在深厚杂填土和断层的复杂场地对建设项目影响的分析与思考发布时间:2021-06-15T15:41:01.177Z 来源:《基层建设》2021年第7期作者:周军要[导读] 摘要:通过对深圳市罗湖区某超高层建设项目工程地质条件的阐述,分析了深厚杂填土和断层的工程特性,总结了存在深厚填土和断层的场地对建设项目基坑支护和基础选型方面的有关影响,给出了处理场地内存在深厚填土和断层这种复杂地质的方法和建议,对同类工程项目具有借鉴意义。
深圳市勘察测绘院(集团)有限公司广东深圳 518028摘要:通过对深圳市罗湖区某超高层建设项目工程地质条件的阐述,分析了深厚杂填土和断层的工程特性,总结了存在深厚填土和断层的场地对建设项目基坑支护和基础选型方面的有关影响,给出了处理场地内存在深厚填土和断层这种复杂地质的方法和建议,对同类工程项目具有借鉴意义。
关键词:深厚杂填土;断层;基坑支护;基础选型引言随着我国城市化进程的加快,加之土地资源的日趋紧张,建设用地资源枯竭,众多存在各种不良地质作用的场地需要通过工程技术措施改造后满足项目建设,其中在杂填土和断层是较常见的复杂地质情况。
笔者参与了深圳市罗湖区某旧改项目,场地内存在深厚的杂填土和断层,工程地质条件复杂。
在项目建设过程中笔者参与了项目的场地稳定性、基坑支护设计、基础选型三个专题讨论会议,三个专题讨论会都与场地内的杂填土和断层密切相关。
本文通过对具体项目的工程地质条件分析,谈谈存在深厚填土和断层的场地对建设项目影响的分析与思考。
一、项目概况深圳市罗湖区深南东路附近某场地,拟建一栋高度约250m的超高层地标建筑,设计地下5层,地下室埋深约25米。
该项目为“旧改”场地,原有一栋高层建筑附带两层地下室,旧建筑地面以上部分拆除后,部分建筑垃圾堆积于原有建筑的两层地下室内,在对场地进行平整后开展了新建项目的岩土工程详细勘察工作。
2018年6月笔者参与了该场地新建项目的详细阶段的岩土工程勘察,由于建筑设计变更,为满足设计及施工的需要,2018年9又进行岩土工程补充勘察。
隧洞工程区三维初始地应力场的回归分析

及切向分布载荷来实现的, 它们之间是相容的, 其中
一
个 因素的引入必将造成其余 因素的退化。为使回
归分析能顺利得 出合理的结果 , 宜通过对基本受力
2 初始地应力 场的 回归分析
2 1 基本 理论 .
的初始地应力场是否可靠将直接影响到工程设计与
施工的可靠性与安全性。
初始地应力场的计算方法大致有以下几种【2: lJ ,
①岩体 自 重应力场是初始地应力场 ; ②海姆法则 ; ③
初始地应力场是由自重应力场和构造应力场迭 加而成的。将 自重 、 构造应力分量分别作 为不同工
初始地应力场是影 响地下工程围岩应力 、 位移 分布以及破坏形式 的重要 因素之一 , 是地下工程设 计需要的基本指标。在 大型水 电工程建设 中, 利用
计算过程中引入数理统计中的多元 回归分析原理 ,
取得 了较好的效果 , 文章 的发表也引起 了工程界 的 高度关注。本文所讨论 的即是这种方法 。
调整无规律可循 , 对解的唯一性没有理论依据 , 解的 收敛性也难于判断的缺点 ; 应力函数法的基本思想是
式中 L 为待定回归系数, = 01…, i ,, 挖分别对应
不同工况 ; = [ a k 靠] , T ] 对应 i T 工况惫 观测点应
对应 志 观测点应力的回归计算值 ; = [ 力有限元计算值 。
处各工况的有限元计算应 力值 作为 自变量 , 测点应
力 回归值为因变量进行 回归计算。多元线性 回归方 程为【 : 4 J
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第25卷增2岩石力学与工程学报V ol.25 Supp.2 2006年10月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.,2006罗湖断裂带地应力场三维有限元模拟分析马淑芝1,2,贾洪彪2,易顺民3,龚淑云3(1. 武汉理工大学土木工程与建筑学院,湖北武汉 430070;2. 中国地质大学工程学院,湖北武汉 430074;3. 深圳市地质局,广东深圳 518028)摘要:罗湖断裂带位于深圳—五华断裂带的南西段,由13条NE向断层和6条NW向断层组成,断裂分布密集。
该断裂带位于深圳市区,周围高楼林立,其中的F8断裂被证实为活断层并于1994年曾有过异常活动,因而对于该断裂带的构造活动性进行研究意义重大。
在对罗湖断裂带地质特征研究的基础上,建立起三维地质模型,采用弹塑性有限元法对断裂带地应力场进行数值模拟。
根据模拟结果,分析罗湖断裂带地应力的分布特征、断层存在对地应力场的影响,并在此基础上对断裂带的构造稳定性进行分析。
研究表明,断裂带的存在对地应力大小、方向、连续性、应力集中程度有明显影响;局部位置存在塑性破坏区,构造稳定性稍差,存在进一步活动的趋势,尤以F8,F9断裂北西段为甚。
由于塑性破坏的发生会导致应力某种程度的释放,从而使应力集中程度较低,断层的活动将以蠕滑方式为主,不足以形成中强地震。
关键词:数值分析;罗湖断裂带;三维地质模型;有限元;地应力场中图分类号:O 319 文献标识码:A 文章编号:1000–6915(2006)增2–3898–06 ANALYSIS OF GEOSTRESS FIELD SIMULATION IN LUOHU FAULT ZONE WITH 3D FINITE ELEMENT METHODMA Shuzhi1,2,JIA Hongbiao2,YI Shunmin3,GONG Shuyun3(1. School of Civil Engineering and Architecture,Wuhan University of Technology,Wuhan,Hubei430070,China;2. Engineering Faculty,China University of Geosciences,Wuhan,Hubei430074,China;3. Shenzhen Geology Bureau,Shenzhen,Guangdong518028,China)Abstract:Luohu Fault Zone is a part of Shenzhen—Wuhua Fault Zone and composed of 13 faults trending in NE direction and 6 faults trending in NW direction in the area of 38 km2,where faults are very dense. This fault zone is inside of Shenzhen City where many tall buildings locate,and F8,a fault of Luohu Fault Zone,is an active fault which acted in 1994. So it is very important to study the crustal stability of this fault zone. The geologic conditions of this zone are introduced firstly,then the 3D geological model is built and the numerical modeling of geostress field is finished with the elastoplastic finite element method. According to the modeling results,the characters of the geostress and the influence of the faults on the geostress field are expounded and the tectonic stability of the area is analyzed. The study shows that these faults have remarkable effect on the magnitude,direction,continuity and concentration degree of the geostress,and the tectonic stability in a few sites is bad because of the existence of plastic failure zone. It is very serious in the area which is be enclosed by F8,F13,F205 and F206,because the plastic failure can induce the stress relief and the decrease of the stress concentration degree,the main action manner of the faults is creeping slide and middle or strong earthquake will not happen.Key words:numerical analysis;Luohu Fault Zone;3D geological model;finite element;geostress field收稿日期:2006–04–06;修回日期:2006–07–24作者简介:马淑芝(1974–),女,博士,1995年毕业于中国地质大学水文地质及工程地质专业,现任副教授,主要从事岩土工程和地质工程专业的教学与研究工作。
E-mail:maszyy@第25卷增2 马淑芝等. 罗湖断裂带地应力场三维有限元模拟分析 • 3899 •1 引言罗湖断裂带位于深圳市罗湖区和上步区,在约38 km2的范围内共分布有19条主要的断裂,它们穿越高楼林立的市区和东水西调生命线工程,历史上曾有过多次微震、弱震发生。
位于罗湖断裂带中心的F8断层被证实为活断层。
因此,罗湖断裂带的构造活动性对深圳市的土地资源开发、城市工程建设安全和社会经济发展将产生极大的影响,而断裂带地应力场对于分析断裂构造稳定性意义十分重大。
本文采用三维有限元数值模拟,对罗湖断裂带的地应力场进行模拟,为区域构造稳定性和断裂构造活动性的评价提供依据。
2 罗湖断裂带概况罗湖断裂带位于中国东南沿海大陆边缘的粤东莲花山断裂带的北西支——深圳—五华断裂带的南西段。
深圳—五华断裂带总体呈NE向,进入深圳地区后分成企岭吓—九尾岭、横岗—罗湖、石井岭—田螺坑3条大致平行的NE向断裂组[1,2]。
罗湖断裂带所处位置为低山丘陵及台地平原区,大部分被第四系及建筑物覆盖。
经地质调查、物探及钻探查证,断裂带由19条主要断层组成,其中NE向断层13条(编号为F1~F13),NW向断层6条(编号为F201~F206),见图1。
NE向的13条断层分属于上述3个断裂组。
在这19条断层中,NE向的F1~F13断层被NW 向的F201~F206断层穿切错断,水平断距一般为30~10 m。
而F201~F206断层规模相对较小,由于切割了F1~F13断层,因此形成晚于F1~F13断层。
表1列出了各断层特征。
位于断裂带轴心部位的F8断层属现今中速活动断裂[3],年趋势活动速率为0.35~0.45 mm/a,1994年F8断层附近居民点曾出现地热异常,跨断层的向1—上侏罗统高基坪群;2—中侏罗统塘厦组;3—中侏罗统桥源组;4—下石炭统测水组上段;5—下石炭统测水组下段;6—震旦系云开群;7—燕四期花岗岩;8—地层界线;9—压碎岩及构造角砾岩片理化带;10—实测断层产状及编号;11—推测断层产状及编号;12—地应力监测站图1 罗湖区地质略图Fig.1 Geologic map of Luohu Area·3900·岩石力学与工程学报 2006年表1 断层特征表Table 1 Features of faults规模断层面产状编号长/km 宽/m 走向/(°) 倾向倾角/(°)F1 3.9 10~42 60~65 SE 80~55F2 4.0 57 60~70 NW 52~65F3 3.7 2.4~20 40~50 NW 48~65F4 7.6 2~12 45~70 NW 45~48F5 1.8 5~8 65 NW55~65F6 5.2 3.5~20 35~60 NW 70~75F7 2.8 1~12 20~40 NW 30~40F8 5.6 6~30 25~70 NW 38~42F9 7.5 40~200 40~70 NW 25~70F10 3.8 2~10 30~48 NW 40~48F11 5.0 2~20 35 NW41~50F12 4.5 3~5 30~35 NW 60~80F13 2.02 000(影响带)60 NW 40F201>5.0 4~20 320~330 SW 62~73 F202 1.5 - 317 NE 80 F203 5.0 0.7~2.1 310~320 NE 44~65 F204 7.6 2~12 45~70 NW 45~48 F205 1.8 5~8 65 NW55~65 F206 5.2 3.5~20 35~60 NW 70~75西村一栋6层楼房开裂。
根据深圳地区及周边区域地应力量测和地震震源机制解资料,区内总体最大水平应力方向为N50°W,平均3.5 MPa,最小水平应力方向NE40°,平均3.0 MPa(见图2)[2,4,5]。
1—震源机制解(黑色为引张区,白色为压缩区,点为P轴);2—地应力测量点,箭头长短表示该方向主压应力的相对大小;3—花岗岩类;4—断裂图2 深圳地区压磁电感法地应力测量结果[2] Fig.2 Results of geostress measured with piezo-magnetic inductance method in Shenzhen Area[2] 3 三维有限元模拟3.1地质模型考虑深圳地区构造应力场特征,根据有限元数值模拟的需要,建立地质模型和计算模型[6]。