中科院武汉岩土所王川婴 钻孔雷达共33页
新疆公路急倾斜煤矿采空区处治施工工法
第44卷第6期山 西建筑• 56 •2 0 1 8 年 2 月SHANXI ARCHITECTUREVol . 44 No . 6Feb . 2018文章编号：1009-6825 (2018) 06-0056-03新疆公路急倾斜煤矿采空区处治施工工法+姚建强毛玉坤(中交通力建设股份有限公司，陕西西安710075)摘要:以新疆地区公路工程建设为基础，以急倾斜煤矿采空区治理施工为主线，根据乌鲁木齐绕城高速（东线）公路采空区治理 工程的施工经验,总结归纳出一套适用于新疆急倾斜煤矿采空区处治施工的工法。
采用地面高密度电法和地面瞬变电磁法辅以 钻孔剪切波速相结合的综合物探方法，对其处治效果进行检测，结果表明该工法在急倾斜煤矿采空区治理施工中具有一定的先进 性、经济性，适用于新疆地区急倾斜煤矿采空区的处治施工。
关键词:煤矿,采空区，施工工法中图分类号:TD 823.213〇引言我国地大物博，在广袤的疆域内矿产资源极其丰富，其中新疆维吾尔自治区的含煤地层面积预计约为30.7万km2，煤炭预测 资源量2.19万亿t ，约占全国总量的40%，居全国之首。
近年来， 随着我国“一带一路”发展战略的出台，一带一路沿线地区公路工 程建设呈现出空前盛世。
作为产煤大省的新疆在公路建设过程 中不可避免的要穿越一些已采采空区及待采区，而乌鲁木齐矿区 是我国急倾斜煤层最大的矿区，几十年的强力开发，形成了大量的采空区。
受地下采空影响使得上部路基出现失稳、地表变形、 采空塌陷等次生灾害，将给公路建设及安全运营造成极大安全隐 患。
因此，在公路选线、建设前需要对待采区采取避让，对已采区 无法避让时必须进行采空区处治，确保公路建设和运营的安 全性。
目前，采空区工程治理常用的手段有:注浆加固法、干（浆）砲 支撑法、开挖回填法、巷道加固法、强夯法、跨越法等[1]。
根据以 往实施的工程项目经验，在缓倾角、单层采空区的治理施工中，采 用注浆加固法取得了较好的治理效果，加固后有效提高了路基整 体稳定性，减小了由地下采空引起的地表变形、沉陷。
面向钻孔救援的UWB雷达探测技术研究进展
面向钻孔救援的UWB雷达探测技术研究进展肖明国;张彪;康玉国;丁文;黄渊;郑学召【期刊名称】《煤炭技术》【年(卷),期】2024(43)6【摘要】钻孔救援技术在我国已有多起成功救援的案例,但目前用于钻孔救援的探测设备不能满足穿透探测需求,无法利用终孔打偏或造成坍塌的钻孔。
UWB雷达具有穿透能力强、抗干扰能力强等诸多特性,可很好地适应灾后矿井环境,实现对障碍物后方的穿透探测。
为此,通过文献调研,从UWB雷达定位技术和UWB雷达成像技术两方面总结梳理了基于钻孔救援的UWB雷达探测技术的研究进展。
总结出当前UWB雷达定位技术和成像技术在探测方式与装备、探测技术与理论以及回波信息处理技术与算法三方面存在的主要缺陷。
针对性地提出了未来研究工作的重点:①研发基于钻孔救援的UWB雷达标识卡定位技术与装备;②结合距离选通技术、改进信息处理程序及CT领域算法研发、优化数据处理技术与算法;③通过雷达阵列分布、ICA算法、改进随机共振算法及融合主流技术构建生命信息识别系统。
【总页数】4页(P174-177)【作者】肖明国;张彪;康玉国;丁文;黄渊;郑学召【作者单位】北京大地高科地质勘查有限公司;国家矿山应急救援大地特勘队;西安科技大学安全科学与工程学院;国家矿山救援西安研究中心【正文语种】中文【中图分类】TD67;P315.9【相关文献】1."钻孔雷达+钻孔电视"精细化探测技术的应用2.面向钻孔救援的超宽带雷达技术研究现状与方向3.基于钻孔救援的UWB雷达波传输衰减研究及展望4.UWB雷达在矿山钻孔救援中的应用研究5.面向钻孔救援的UWB雷达回波信息处理关键问题研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
2020 年度《探矿工程（岩土钻掘工程）》期刊高影响力学术论文
2021年1月钻探工程to‑Gopher-2—Wireline deep sampler driven by percussivepiezoelectric actuator and rotary EM motors［J］.Advances inScience and Technology，2016，100：207-212.[90]ZHAO D，TANG D，XUYAN H，et al.Soil chip convey oflunar subsurface auger drill［J］.Advances in Space Research，2016，57：2196-2203.[91]FULFORD P，JESSEN S，HARRIS C，et al.Sample acquisi‑tion，processing and handling systems for future Mars missions ［J］.Acta Astronautica，2007，61：1061-1065.[92]ZACNY K，COOPER G.Considerations，constraints andstrategies for drilling on Mars［J］.Planetary and Space Sci‑ence，2006，54：345-356.[93]ZACNY K，BAR-COHEN Y，BRENNAN M，et al.Drillingsystems for extraterrestrial subsurface exploration［J］.Astrobi‑ology，2008，8：665-706.[94]李大佛，殷参，雷艳，等.月球钻孔取心机具试验与钻进规程［J］.地球科学，2016（9）：1611-1618.LI Dafo，YIN Shen，LEI Yan，et al.Coring tests of core drill‑ing tool and analysis of drilling parameters［J］.Earth Science，2016，41（9）：1611-1618.[95]谭松成.基于模拟月壤的螺旋钻进机理研究与事故分析［D］.武汉：中国地质大学（武汉），2013.TAN Songcheng.Study of auger drilling mechanism and failureanalysis based on simulated lunar soil［D］.Wuhan：China Uni‑versity of Geosciences（Wuhan），2013.[96]TAN S，DUAN L，GUO Z，et al.Theoretical derivation ofthe cuttings transportation trajectory for lunar sampling augerdrilling［J］.International Journal of Rock Mechanics and Min‑ing Sciences，2016，86：204-209.[97]DUAN L，TAN S，GAO H.Study on auger drilling technolo‑gy for sampling drilling in the lunar stimulants［J］.Procedia En‑gineering，2014，73：212-217.[98]谭松成，段隆臣，黄帆，等.模拟月壤螺旋钻进力载特性分析［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2014，41（9）：81-84.TAN Songcheng，DUAN Longchen，HUANG Fan，et al.Mechanics and power analysis of auger drilling based on simu‑lated lunar soil［J］.Exploration Engineering（Rock&Soil Drill‑ing and Tunneling），2014，41（9）：81-84.（编辑周红军）2020年度《探矿工程（岩土钻掘工程）》期刊高影响力学术论文本刊讯基于论文被引和下载数量，编辑部对本刊2018—2020年刊登的论文进行统计打分，评选出了“2020年度《探矿工程（岩土钻掘工程）》期刊高影响力学术论文”（TOP10），名单如下：论文题目地质钻探工程的发展历程与展望——回顾探矿工程事业70年深部地质钻探钻孔结构设计与施工分析我国实施大洋钻探工程的初步设想页岩气储层脆性评价方法研究现状4000m交流变频电驱岩心钻机的研制及其在地热井的工程应用水平定向钻进虚拟仿真培训系统研究智能化自动化钻探技术与装备发展概述恶性漏失地层堵漏技术研究聚合物凝胶堵漏剂在大裂隙溶洞地层中的研究及应用国内外冰碛湖溃决研究进展作者王达，赵国隆，左汝强，孙建华，周红军，张林霞，李艺杨芳，陈师逊叶建良，张伟，谢文卫张宜刘凡柏，高鹏举，任启伟，沈怀浦，臧臣坤，李文秀，汤小仁，伍晓龙，高明帅彭博，胡远彪薛倩冰，张金昌李锦峰左文贵，朱林，吴兵良，廖光明刘建康，周路旭年，卷（期）2019，46（9）2019，46（11）2019，46（2）2019，46（7）2018，45（10）2019，46（1）2020，47（4）2019，46（5）2018，45（9）2018，45（8）作者单位中国地质调查局；自然资源部；中国地质科学院勘探技术研究所；《探矿工程(岩土钻掘工程)》编辑部；中国地质学会探矿工程专业委员会山东省第三地质矿产勘查院中国地质调查局广州海洋地质调查局；中国地质调查局；中国地质科学院勘探技术研究所建材成都地质工程勘察院有限公司中国地质科学院勘探技术研究所；中国地质装备集团有限公司中国地质大学(北京)工程技术学院；国土资源部深部地质钻探技术重点实验室中国地质科学院勘探技术研究所中石化江汉石油工程公司钻井二公司有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室；有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室；中南大学地球科学与信息物理学院；湖南煤田地质第一勘探队中国地质科学院探矿工艺研究所；中国地质调查局地质灾害防治技术中心请获奖作者尽快与编辑部联系，提供联系地址和联系电话，编辑部将免费邮寄证书。
基于旅行时修正的钻孔雷达层析成像改进
基于旅行时修正的钻孔雷达层析成像改进朱自强;彭凌星;密士文【摘要】基于钻孔雷达的波幅采用速度层析成像时,大收发角度雷达波幅因其信噪比低,旅行时提取较困难等问题,钻孔雷达雷达波幅层析成像精度不高.通过计算证明电磁波能量是从发射天线中心点传播至末端,再由接收天线末端传播至其中心.依据此传播路径采用互相关函数对旅行时的提取进行优化,并得到相应的电磁波波速.利用优化后的旅行时与波速得到旅行时的修正值,并根据修正后的旅行时进行速度层析成像,将进行旅行时修正的层析成像图与未进行旅行时修正的层析成像图进行对比.研究结果表明:经过旅行时修正后得到的层析成像结果更加精确,证明对钻孔雷达层析成像的改进方法是可行的.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(046)007【总页数】7页(P2658-2664)【关键词】钻孔雷达;初至波旅行时;互相关函数;旅行时修正;层析成像【作者】朱自强;彭凌星;密士文【作者单位】中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙,410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙,410083;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】P631.320世纪70年代之后，在地质雷达的基础上，Olhoet[1]为了充分利用钻孔这一已有的通道对地下介质的结构特征等信息进行探测，提出一种新的物探方法即钻孔雷达探测。
钻孔雷达在国内的发展起步较晚，到20世纪末国内才出现有关钻孔雷达的研究，但基本上以介绍为主，之后渐渐对其应用和理论进行研究[2]。
黄家会等[3]应用钻孔雷达对地下深部灰岩地区的裂隙带和水流通道等进行探测，通过对雷达波幅进行成像对高衰减低速区、低衰减高速区与低衰减低速区等进行区分。
刘四新等[4]通过有限差分数值模拟了充水裂缝和矿体在钻孔雷达中的响应特征，证明钻孔雷达在裂缝探测中的可行性。
王飞等[5]通过有限差分模拟证明了钻孔雷达单孔反射探测可以有效确定矿体的位置和形态。
库水位涨落对库岸滑坡稳定性的影响
第33卷第5期地球科学———中国地质大学学报Vol.33 No.5 2008年9月Earth Science—Journal of China University of G eosciences Sept. 2008库水位涨落对库岸滑坡稳定性的影响罗红明1,3,唐辉明2,章广成2,徐卫亚31.中国科学院武汉岩土力学研究所,湖北武汉4300712.中国地质大学工程学院,湖北武汉4300743.河海大学岩土工程研究所,江苏南京210098摘要:三峡水库正常蓄水后,库水位在175～145m之间周期性波动,滑坡地下水渗流状态将会发生较大的改变,可能导致滑坡失稳.因此,研究库水位周期性波动下滑坡的稳定性具有十分重要的意义.提出了土水特征曲线的多项式约束优化模型和采用饱和-非饱和渗流数值模型.以赵树岭滑坡为例,利用有限元数值计算了库水位在175～145m之间波动下地下水渗流场,将计算得到的孔隙水压力用于滑坡的极限平衡分析,探讨了库水位上升和下降对库岸滑坡稳定性的影响.研究表明:多项式优化模型可以很好地拟合非饱和土的土水特征曲线;库水位上升时滑坡稳定性系数总体逐渐增大,库水位下降时滑坡稳定性系数总体逐渐减小;无论是库水位上升还是下降到库水位155m时,其稳定性系数最小;同一库水位下,库水位上升时的稳定性系数比下降时的稳定性系数大.关键词:库水位涨落;土水特征曲线;饱和-非饱和渗流;库岸滑坡;稳定性评价.中图分类号:P642 文章编号:1000-2383(2008)05-0687-06 收稿日期:2008-02-25 The Influence of W ater Level Fluctuation on the B ank Landslide StabilityL UO Hong2ming1,3,TAN G Hui2ming2,ZHAN G Guang2cheng2,XU Wei2ya31.I nstit ute of Rock and S oil Mechanics,Chinese A cadem y of S ciences,W uhan430071,China2.Facult y of Engi neeri ng,China Universit y of Geosciences,W uhan,H ubei430074,Chi na3.Research I nstit ute of Geotechnical Engi neeri ng,Hehai Universit y,N anj ing,J iangsu210098,ChinaAbstract:The water level will periodically fluctuate between145and175m since normal water level storage in Three G orges reser2 voir,while the ground water seepage of landslide will be subject to great changes,which may lead to landslide instability.S o it is of great significance to study the influence of water level fluctuatation on the bank landslide stability.In this paper,a polynomial con2 strained optimized model for soil2water characteristic curve is put forward and the saturated2unsaturated seepage flow numerical mod2 el is applied.In addition,Zhaoshuling landslide is taken as an example,water seepage fields are simulated by using finite element method with the water level fluctuation between145and175m.The transient pore water pressures are used for limit equilibrium an2 alyses of landslides with taking the effects of suction on shear strength of unsaturated soils into consideration.Then we discuss the effect of the fluctuation of water level in Three G orges reservoir on the bank landslide stability.The result shows that a polynomial constrained optimized model may well fit the characteristic curve of soil and water of unsaturated soil.The stability coefficient increa2 ses gradually in general along with reservoir water level rise and the stability coefficient decreases gradually in general along with the fall of reservoir water level.However,when the reservoir water level reached155m,whether it rises from145m or falls from175 m,the stability coefficient is smallest;while the stability coefficient in period of reservoir water level rising from145m to175m is larger than that in period of falling from175m to145m.K ey w ords:water level fluctuation;characteristic curve of soil and water;saturated and unsaturated seepage;bank land2 slide;stability evaluation.基金项目:中国地质调查局“鄂西恩施地区滑坡形成机制与危险性评价”项目(No.1212010640604).作者简介:罗红明(1980-),男,博士,助理研究员,主要从事岩土体稳定性评价和岩土工程数值模拟方面的研究工作.E2mail:luohongming1980@地球科学———中国地质大学学报第33卷 水库库岸滑坡的稳定性研究对确保水电工程建设的顺利进行及其正常运营具有重大意义.特别是意大利瓦依昂水库滑坡事件之后,各国学者及地质工程师开始重视人类工程活动与周围地质环境之间的相互作用,由此掀开了滑坡研究的新篇章.由于水库调度运营,库岸边坡外的水位常处于变动之中,岸坡内外水分的相互补给使岸坡内渗流场不断变化,从而使岸坡内的孔隙水压力场也处在不断的变化之中,进而影响到岸坡的稳定性(刘才华等,2005;刘新喜等,2005;张文杰等,2006).岸坡失稳多是由岸坡外水位的这种变动引起的.有关文献报道了Roo sevelt湖附近地区1941-1953年发生的一些滑坡,结果发现有49%发生在1941-1942年的蓄水初期,30%发生在水位骤降10～20m的情况下,其余为发生在其他时间的小型滑坡;在日本,大约60%的水库滑坡发生在库水位骤降时期,其余40%发生在水位上升时期,包括蓄水初期.随着三峡水库2002年的蓄水以及蓄水后的正常运行,库区水位变化将对库区内滑坡的稳定性产生重要影响.因此,研究三峡库区库水位下降和上升作用下滑坡的稳定性问题既是一个复杂的理论课题,也是一个重大的工程应用问题.本文以三峡库区巴东县赵树岭滑坡为例,采用饱和-非饱和数值模拟方法计算了库水位上升和下降情况下的地下渗流场,将计算得到的孔隙水压力用于滑坡的极限平衡分析,探讨了库水位下降和上升对滑坡稳定性的影响.1 饱和-非饱和渗流模型根据三峡库区库水位调控方案,库水位在175～145m波动,非饱和区土壤水的运动和饱和区水的运动是相互联系,将两者统一起来即所谓饱和与非饱和问题.当采用水头h作为控制方程的因变量,对于各向异性的二维饱和-非饱和渗流控制方程为(张培文等,2003):99x k x 9h9x+99y k y9h9y=m wρw g9h9t,(1)式(1)中:k x,k y分别为水平和垂直方向的饱和渗透系数;ρw为水的密度;g为重力加速度;m w为比水容量,定义为体积含水量θw对基质吸力(u a-u w)偏导数的负值:m w=-9θw9(u a-u w).(2)渗流边界条件如下, 水头边界:k9h9n{Γ1=h(x,y,t).(3) 流量边界:k9h9n{Γ2=q(x,y,t).(4)2 赵树岭滑坡的渗流场数值模拟2.1 赵树岭滑坡的基本特征赵树岭滑坡(唐辉明等,2002;胡新丽等,2006)总体上为巨型勺状滑坡,是经多次局部滑移和弯曲倾倒滑移形成的综合滑体.赵树岭滑体平面上呈不太规则的长方形,中前部大致等宽.滑体东西宽约550m,南北长约900～950m,面积约50×104m2.滑体表面总体呈阶梯状,400m以上为滑坡后缘陡坡.滑坡区物质总体上可分为一个大层,即表层崩滑体层和基岩.表层崩滑体层主要由岩体经滑移形成的块裂、碎裂岩、含泥碎块石及碎块石组成,主要来源于T2b3.基岩则以T2b2紫红色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩为主.崩滑体层最大厚度约50～65m.最低一个滑带位于T2b3/T2b2界面附近,该滑带形状上基本与地形起伏一致前部及中部较缓后部及下部较陡(图1).地层岩性、地质结构、地形地貌、人类工程活动、地震、降雨等几个因素在短时间内不会改变滑坡整体稳定的状况.水文地质条件是一个随时间变化的因素,特别是三峡水库蓄水及水位波动,将极大地改变滑坡体内的水文地质条件,是影响滑坡整体稳定性的重要因素.2.2 赵树岭滑坡渗流计算模型根据赵树岭滑坡的工程地质特征,选择赵树岭图1 赵树岭滑坡典型工程地质剖面图Fig.1Engineering geological profile of Zhaoshuling slope886 第5期 罗红明等:库水位涨落对库岸滑坡稳定性的影响滑坡主滑剖面作为渗流计算主剖面.采用Geo 2slope 软件SEEP/W 进行模拟.渗流边界为:滑面为隔水边界即为零流量边界,库水位以上为零流量边界,库水位以下为定水头边界.二维有限元模型如图2所示,共剖分828个单元,891个节点.2.3 渗流计算工况本文按照三峡水库蓄水后运营时水位调节方案,设计边界水头函数如下,水位上升时:H (t )=145+t ,t ∈(0～30d )175,t ∈(30～160d )(5)水位下降时:H (t )=175-0.25t ,t ∈(0～120d )145,t ∈(120～240d )(6)2.4 非饱和渗流计算参数的确定对于非饱和土,土水特征曲线的数学模型并不是唯一的.土的类型不同,所得出的数学模型也有所不同.依据其数学表达式的形式可分为4类:(1)对数函数的幂函数形式表达的数学模型(Fredlund and Xing ,1994);(2)幂函数形式的数学模型(刘晓敏等,2001);(3)土水特征曲线的分形模型(徐永福和董平,2002);(4)对数函数形式的数学模型(蒋刚等,2001).上述4类数学模型都是关于基质吸力的函数,而且在ψ=ψb 处,4类数学模型的函数皆有定义且存在n 阶导数,因此,可以将4类土水特征曲线的数学表达式在ψ=ψb 处展开为Taylor 级数.戚国庆和黄润秋(2004)提出了在进气值<b 处按Taylor 级数展开的多项式数学模型,并与陕北黄土实测的土水特征试验对比,该数学模型拟合效果较好,无需确定经验参数,简单、易于使用.土水特征曲线一般可以写成以下表达式:θ=A 0+A 1<+A 2<2+…+A n <n ,(7)当θ=θs (饱和含水量)时,基质吸力<=0,带入图2 赵树岭滑坡计算有限元网格Fig.2Finite element mesh for analysis of Zhaoshuling slope上式得A 0=θs ,则:θ=A s +A 1<+A 2<2+…+A n <n ,(8)式(8)中体积含水量θ的取值范围为:θ∈[0,θs ],基质吸力<的取值范围为<∈[0,<max ].为了使系数{A }能够最大程度拟合土水特征曲线,笔者借助Micro soft Excel 提供的“规划求解”工具能够很好的解决这个问题.表1是赵树岭滑坡的实验数据,采用多项式约束优化模型对该滑坡土水特征曲线和非饱和渗透参数进行了计算(图3).根据以上优化模型得到体积含水量(θ)与基质吸力(<)多项式数学模型为:θ=-0.530e -8θ4+9.17e -6θ3-4.54θ2+8.24e -5θ+0.348.(9)因为C (<)=9θ9<,故容水度为:C (<)=-2.12e -7θ3+2.91e -5θ2-9.08θ+8.24e -5.(10)非饱和渗透系数同样采用多项式形式的约束优化模型进行求解,得到下式:表1 赵树岭滑坡的基质吸力(<)、体积含水量(θ)与相对渗透系数k r 的关系表T able 1Relationship of matrix suction ,water content and rela 2tive permeability coefficient on Zhaoshuling slope <(kPa )θk r80.10.03480.00056250.00.06960.00107040.30.10440.00599033.70.13920.02040029.30.17400.0526000.00.34801.000000图3 约束优化与试验数据对比Fig.3Contrast chart of holistic constrained optimization and test data986地球科学———中国地质大学学报第33卷图4 库水位上升(a )和下降(b )中地下水不同时刻的浸润线Fig.4Groundwater infiltration lines for different time of reservoir water level raise (a )and (b )level drawdow k r =8×10-8<4-2×10-5<3+1.8×10-3<2-0.0694<+1.(11)2.5 渗流模拟结果(1)库水位上升时地下水渗流特征.图4a 中,曲线数字0,1,2,3,4,5,6分别代表初始条件、蓄水5,10,15,20,25d 和30d 后地下水位位置.图4a 表明,当水位上升时,滑坡体内地下水都会出现“倒流”现象,从而浸润线都有略向左弯曲的趋势,地下水位的变化明显滞后于库水位上升;滑坡体地下水自由面在初期变化都很快,随着时间的进行,自由面最终将趋于稳定.(2)库水位下降时地下水渗流特征.图4b 中,曲线数字0,1,2,3,4,5,6分别代表初始条件、蓄水20,40,60,80,100d 和120d 后地下水位位置.图4b 表明,当水位下降时,地下水位的浸润线有略向下弯曲,地下水位变化滞后于库水位下降;滑坡体地下水自由面在初期变化都很快,随着时间的进行,自由面最终将趋于稳定.3 库水位涨落对滑坡稳定性的影响3.1 非饱和强度理论根据Terzaghi 的有效应力概念,土体内的剪应力仅能由土体的骨架所承担,土体的抗剪强度理应表示为法向有效应力的函数.因此,饱和土体的Mohr 2Coulombb 强度准则的表达式为:τf =C′+σ′t g <′=C ′+(σ-u w )t g <′,(12)式(12)中:τf 为破坏面上的剪应力;C ′为有效粘聚力;σ和σ′分别是总法向应力和有效法向应力;u w 为破坏面上的水压力;<为有效内摩擦角.工程实践证明,Mohr 2Coulomb 有效应力破坏准则适用于饱和土,在非饱和土力学中一般用(σ-u a )、(u a -u w )两个独立应力变量来描述非饱和土的应力状态,所以非饱和抗剪强度也表示成这两个独立变量的函数.Fredlund 用延伸的Mohr 2Cou 2lo mbb 公式表示非饱和土的抗剪强度:τf =C′+(σ-u a )tg <′+(u a -u w )t g <b,(13)式(13)中:(σf -u a )为破坏面上的净法向应力;(u a-u w )为破坏面上的基质吸力;<b 表示抗剪强度随基质吸力而增加的速率,数值由固结排水三轴试验获得.从式(3)可以看出,当土体饱和时,孔隙水压力u w 等于孔隙气压力u a ,因此基质吸力(u a -u w )等于零,从而平滑过渡为饱和土的抗剪强度公式.数值分析中为了便于计算,可以假定<b 为常数,并通过变换的取值大小来考察基质吸力对滑坡稳定性的影响.3.2 考虑基质吸力影响剩余推力法基于非饱和土力学理论的边坡稳定性极限平衡分析方法则是建立在非饱和土体引伸的Mohr 2Cou 2lomb 强度准则基础上的,对于库水位升降作用下的滑坡稳定性分析,不仅考虑饱和区内由于库水位波动引起的地下水压力变化对滑坡稳定性的影响,而且考虑非饱和区基质吸力变化对滑坡稳定性的影响.本方法所用的非饱和滑坡稳定性分析方法是基于饱和滑坡稳定分析中的剩余推力法进行扩展得到的.在非饱和区除了要加上负孔隙水压力引起的部分抗剪强度还要考虑不同饱和度情况下的土的容重的变化.另外还有含水量不同对非饱和介质材料抗剪强度参数的影响,为了简化问题,这里不考虑强度参数的折减.如公式(13)所示,如果令C =C ′+(u a -u w )f t g <b,(14)则公式(14)可以写成:τf =C +(σf -u a )f t g <b,(15)式(15)从形式上与饱和Mohr 2Coulombb 公式相同,这样就可以采用分析饱和边坡稳定性的方法来计算非饱和边坡的稳定性.在大多数情况下,孔隙气压力u a 为大气压力,即u a =0.具体计算时应注意C96 第5期 罗红明等:库水位涨落对库岸滑坡稳定性的影响是一个变化的参数,在饱和区,我们可以直接采用有效粘聚力,在非饱和区,利用式(15)求得.剩余下滑力在计算滑坡推力和稳定性时,假定该滑面取单位宽度计算,不计两侧摩擦力和滑体自身挤压力;滑动面和破裂面分别按直线计算,整体呈折线滑动.并假定每一条块剩余下滑力方向与条块底部滑面平行.在主滑剖面上取序号为i 的一个条块(如图5)分析其受力情况.其上作用有垂直荷载(W i )和水平荷载(Q i ),前者如重力和工程荷载等,后者指向坡外的水平向地震力K c W i 及水压力U i 等.该条块承受了上一分条的剩余下滑力E i -l 、倾角αi -l ,以及本条块的剩余下滑力E i 的反力、倾角αi ,底部为垂直潜滑面的反力N i 、扬压力U i 及切反力T i .通过∑x i =0,∑y i =0,进行联立求解可得.第i 块的下滑力为:T 下=W i sin αi +K c W i co s αi +(U i-1-U i+1)co s αi +E i-1co s (αi-1-αi ).(16)第i 块的抗滑力为:T 抗=W i cos αi -U i -K c W i sin αi -(U i-1-U i+1)sin αi +E i-1sin (αi-1-αi )t g <′+C i l i .(17)在非饱和区,式(17)中U i -l 、U i 、U i +l 均为基质吸力,实际上每个点的基质吸力都不相等,假设同一直线上的基质吸力呈线性分布,这样可以类似于饱和区静水压力分布规律来分析非饱和区基质吸力分布.稳定性系数为K =T 下T 抗,(18)具体计算滑坡推力时,采用减小抗滑力法.所以第i 条块的下滑力为E i =W i sin αi +K c W i cos αi +(U i-1-U i+1)cos αi -1KT 抗+E i-1λi ,(19)λi =cos (αi-1-αi )-tg <iksin (αi-1-αi ).(20)式(20)中:λi 为传递系数.通过反复迭代计算得最后一个条块剩余下滑力为0时的稳定性系数即为所求.3.3 滑坡稳定性评价采用上述方法计算赵树岭滑坡在库水位上升和下降过程中稳定性,其稳定性如图6所示.由图6可知:145m 库水位上升到175m 库水位,滑坡稳定性总体逐渐增大,但在150m 库水位上升到155m 库水位时,滑坡稳定性系数略有减小.175m 库水位下降到145m 库水位,滑坡稳定性总体逐渐减小,但在155m 库水位下降到150m 库水位时,滑坡的稳定性系数略有增大;库水位上升过程中,滑坡体内地下水都会出现“倒流”现象,从而浸润线都有略向左弯曲的趋势,库水位对滑坡前缘产生较大的静水压力,有利于滑坡的稳定;而在库水位下降过程中,地下水力梯度增大,对滑坡产生较大的渗透压力,不利于滑坡的稳定.库水位变化中滑坡稳定性变化情况反常的原因都是与滑坡的滑面形状有关.库水位上升和下降过程中,同一特征水位情况下库水位上升时的稳定性系数比下降时的稳定性系数大.4 结论通过饱和-非饱和渗流场模拟及其影响下的滑坡稳定性分析评价,得到如下结论:(1)提出了土水特征曲线的多项式形式的约束优化模型,该模型不仅可以拟合非饱和渗透系数与基质吸力的函数关系,而且简单实用.196地球科学———中国地质大学学报第33卷(2)当水位上升时,滑坡体内地下水都会出现“倒流”现象,从而浸润线都有略向左弯曲的趋势;滑坡体地下水自由面在初期变化都很快,随着时间的进行,自由面最终将趋于稳定;当水位下降时,滑坡体地下水自由面在初期变化都很快,随着时间的进行,自由面最终将趋于稳定.(3)库水位上升时滑坡稳定性系数逐渐增大,但在150m库水位上升到155m库水位时,滑坡稳定性系数略有减小;库水位下降时滑坡稳定性系数逐渐减小,但在155m库水位下降到150m库水位时,滑坡的稳定性系数略有增大;同一特征水位下,同一特征水位情况下库水位上升时的稳定性系数比下降时的稳定性系数大.R eferencesFredlund,D.G.,Xing,A.,1994.Equations for the soil2water characteristic curve.Can.Geotech.J.,31:521-532. Hu,X.L.,Tang,H.M.,Ma S.Z.,et al.,2006.Numerical simulation of the3D landslide stability in Three G orgesarea based on NMR.Earth S cience—J ournal of ChinaUni versit y of Geosciences,31(2):279-284(in Chinesewith English abstract).Jiang,G.,Lin,L.S.,Liu,Z.D.,et al.,2001.Analysis meth2 od for slope stability considering unsaturated soilstrength and its application.Chinese J ournal of RockMechanics and Engineering,20(A01):1070-1074(inChinese with English abstract).Liu,C.H.,Cheng,C.X.,Feng,X.T.,2005.Study on mech2 anism of slope instability due to reservoir water levelrise.Rock and S oil Mechanics,26(5):669-773(inChinese with English abstract).Liu,X.M.,Zhao,H.L.,Wang,L.J.,2001.Research on soil water character of unsaturated pulverescent clay by ex2 periment.Underg round S pace,21(5):375-378(inChinese with English abstract).Liu,X.X.,Xia,Y.Y.,Lian,C.,et al.,2005.Research on method of landslide stability valuation during suddendrawdown of reservoir level.Rock and S oil Mechanics,26(5):1427-1436(in Chinese with English abstract). Qi,G.Q.,Huang,R.Q.,2004.A universal mathematical model of soil2water characteristic curve.J ournal of En2gineering Geolog y,12(2):182-186(in Chinese withEnglish abstract).Tang,H.M.,Ma,S.Z.,Liu,Y.R.,et al.,2002.Stability and control measures of Zhaoshuling landslide Badong County,Three G orges reservoir.Earth Science—J our2 nal of China Universit y of Geosciences,27(5):621-625(in Chinese with English abstract).Xu,Y.F.,Dong,P.,2002.Fractal models for the soil2water characteristics of unsaturated soils.Rock and S oil Me2 chanics,23(4):400-405(in Chinese with English ab2 stract).Zhang,P.W.,Liu,D.F.,Huang,D.H.,et al.,2003.Satu2 rated2unsaturated unsteady seepage flow numerical sim2 ulation.Rock and S oil Mechanics,24(6):927-930(in Chinese with English abstract).Zhang,W.J.,Zhan,L.T.,Ling,D.S.,et al.,2006.Influence of reservoir water level fluctuations on stability of un2 saturated soil banks.J ournal of Zhej iang Universit y (Engineering S cience),40(8):1365-1370,1428(in Chinese with English abstract).附中文参考文献胡新丽,唐辉明,马淑芝,等,2006.基于NMR的库区滑坡三维稳定性数值模拟.地球科学———中国地质大学学报,31(2):279-284.蒋刚,林鲁生,刘祖德,等,2001.考虑非饱和土强度的边坡稳定分析方法及应用.岩石力学与工程学报,20(A01): 1070-1074.刘才华,陈从新,冯夏庭,2005.库水位上升诱发边坡失稳机理研究.岩土力学,26(5):669-773.刘晓敏,赵慧丽,王连俊,2001.非饱和粉质粘土的土水特性试验研究.地下空间,21(5):375-378.刘新喜,夏元友,练操,等,2005.库水位骤降时的滑坡稳定性评价方法研究.岩土力学,26(5):1427-1436.戚国庆,黄润秋,2004.土水特征曲线的通用数学模型研究.工程地质学报,12(2):182-186.唐辉明,马淑芝,刘佑荣,等,2002.三峡工程库区巴东县赵树岭滑坡稳定性与防治对策研究.地球科学———中国地质大学学报,27(5):621-625.徐永福,董平,2002.非饱和土的水分特征曲线的分形模型.岩土力学,23(4):730-734.张培文,刘德富,黄达海,等,2003.饱和-非饱和非稳定渗流的数值模拟.岩土力学,24(6):927-930.张文杰,詹良通,凌道盛,等,2006.水位升降对库区非饱和土质岸坡稳定性的影响.浙江大学学报(工学版),40(8):1365-1370,1428.296。
岩体孔内摄像视频高精度快速成图方法研究
1.1钻孔摄像系统简介 数字全景钻孔摄像系统是一套全新的先进智能
型勘探设备，集电子技术、视频技术、数字技术和计 算机技术于一身，从全景角度对孔内孔壁进行无扰 动的原位摄像记录并加以分析。通过直接对孔壁进 行摄像，避免了钻孔取芯的扰动影响，能够准确地探 明钻孔孔壁结构形态，详细地反映出孔内岩土体的 原位状态。该系统可同时观测到360。的孔壁情况，具 有实时监视的能力，能够对整个钻孔资料进行现场 显示和分析保存垃］。
burden of researchers and improve work efficiency. This method can quickly and effectively form a high-quality borehole panoramic image without deviation based on the borehole video image's inherent characteristics, which promotes the development of borehole camera technology and provides a more convenient and effective technical means for high-precision rock mass engineering investigation. Key words: digital borehole camera; image mosaic; feature detection; data fusion; hole-wall imaging
该方法可在不完全依靠指南针或电子罗盘及深度编码器的情况下，快速完成孔内全景视频图像的连续拼接融合;
拼接图像的横向、纵向分辨率和图像清晰度均提高了一个数量级，实际工作时间可减半;该方法能够实现拼接出
数字式全景钻孔摄像系统研究
第21卷 第3期岩石力学与工程学报 21(3)：398～4032002年3月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering March ，20022000年10月11日收到来稿。
作者 王川婴 简介：男，1962年生，1999年于中国科学院武汉岩土力学研究所岩土工程专业获博士学位，主要从事钻孔摄像技术、数字钻孔及工 程应用方面的研究工作。
数字式全景钻孔摄像系统研究王川婴 葛修润 白世伟(中国科学院武汉岩土力学研究所 武汉 430071)摘要 从硬件和软件方面对数字式全景钻孔摄像系统的基本原理进行了全面、系统地研究，解决了该系统中硬件实现和软件还原的关键问题，提出了最佳的实施方案并进行了优化设计，为该系统的研制成功奠定了基础。
关键词 全景钻孔摄像，全景图像，平面展开图，三维钻孔岩芯图，还原变换分类号 P 23 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2002)03-0398-061 前 言长期以来，钻孔摄像技术的发展一直局限在“看”的状况，即模拟方式，在这里“看”指的是观察。
其中最有代表性的是早期的钻孔照像，侧视旋转式钻孔电视[1～3]，全景式孔内彩色电视[4～6]，侧壁轴向观测的双CCD 钻孔电视[7]等。
它们的优点是可以进入孔径较小的钻孔中，完整、真实地再现深部的地质结构，记录和重复播放探测的结果，能极大地提高探测效率。
但是，由于结构面研究是各类岩土工程研究的基础，完整、准确地获得结构面几何特征尤为重要，因此，仅能“看”的探测设备已不能满足当前各类岩土工程的需要，而应使其具有“算”的功能，即数字方式，在这里“算”指的是测量、计算与分析。
随着科学技术的发展(特别是视频技术和多媒体计算机技术的发展)，使研究一套既能“看”又能“算”的勘探设备成为可能。
这就是本文提出的将光学、电子学、视频数字化技术、多媒体计算机技术与工程地质学相互结合而发展起来的智能型勘探设备——数字式全景钻孔摄像系统[8～9]。
土岩微差爆破的振动效应
土岩微差爆破的振动效应吴绵拔(中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉430071)1 基本原理地下爆破和触地爆破引起地面和结构物的振动问题是一个地质环境安全课题,受到人们的关注。
在确定爆破振动安全距离时,期望给出一个简单、可靠的预报计算公式,已有规范,采用球状药包齐发爆破的振动公式[1]V =K (Q 1/3R )α(1)或a =K 0(Q 1/3R)α0(2) 式中:V 和a 分别为爆破引起质点振动的峰值速度(cm/s )和加速度(g 或cm/s 2);Q 为药包重(kg );R 为爆源距(m );K 和K 0为与地质条件、爆破参数有关的常数;α和α0为质点振动的峰值速度或加速度的衰减指数。
微差爆破引起的振动效应,除受地质条件影响外,主要与最大段药量、段与段之间的起爆时间间隔(延时)、分段数与总药量有关。
因此,应用公式(1)或(2)就存在一定的问题。
Q 的取值必须加以讨论,当Q 取总药量时,无疑预报的振动效应值明显偏大;当Q 取最大段药量时,预报值又偏小。
微差爆破的延时作用主要使得起爆药包产生的振动峰值互相错开,以降低振动效应;或使前后起爆药包产生的振动波互相干扰,以最大限度降低振动效应。
在岩土爆破中,无法实现微差爆破的振动波相干扰来减振,只能寻求振动峰值错开来减振。
采用多段微差爆破降低振动效应的基本原理是:使首先起爆的药包产生的振动信号与第二段起爆时产生的振动信号基本不迭加,照此类推,让各段爆破产生的振动信号基本不迭加,于是可将一次多段微差爆破视为多个孤立的齐发爆破。
因此在多段微差爆破中,各段之间的起爆时间间隔,即爆破延时Δt 的选择是关键。
Δt 足够大时,振动信号叠加的范围越小,但土岩的破碎与松动效果越差,爆破引起的振动持续时间越长,引起结构共振的可能性越大;Δt 过小,爆破引起的振动信号叠加的范围越大,引起振动峰值越大,不利于降低振动效应。
因此,Δt 必须根据具体工程,通过试验来确定。
在新龙门隧道施工的微差爆破中,岭澳核电站的平整场地的微差爆破中,通过爆破设计与振动监测,获得Δt 的值为30ms ～80ms 。
中科院武汉岩土所王川婴 钻孔雷达
图2 钻孔雷达原理示意图
1.1 钻孔地质雷达
在反射模式下，雷达发射天线和接收天线以固定的间距下到相同的 钻孔中（见下图），并向360度空间辐射和接收反射信号（无方向性）， 因此，仅从一个钻孔中得到的数据无法得到反射体的方位，但可以得到 反射体的距离，反射体是否是面状的，以及确定平面体和钻孔的夹角。
1.1 钻孔地质雷达
钻孔雷达与地面雷达的基本 原理是一样的，如右图所示，即 它包括雷达发射机和接收机，并 内置于不同的天线内。天线通过 电缆与控制单元相连，电缆用来 传输触发信号和采集的数据。笔 记本用来存储和显示图像。钻孔 雷达可以用以下不同模式：反射， 跨孔，地面-孔中和直达波模式。 本次工程采用的是反射模式。
1 勘察设备简介 1.1 钻孔地质雷达
图1 钻孔雷达主机与天线
使用GSSI公司生产的SIR-20地质雷达系统，采用100MHz井中天线。 测试使用仪器参数：单天线，1通道，100MHz井中天线，samp/scan： 2048，bits/sample：16，scans/sec：20， Range（ns）：300。
注：图像选自DK583+880.5右1.1m钻孔
2.8 水对雷达图像的影响
水位影响
图21 水位对钻孔雷达图像的影响
注：图像选自DK584+935.4右3.9m钻孔
2.9 含泥夹层的钻孔图像
含泥夹层数字钻孔图像
含泥夹层
图22 含泥夹层对钻孔雷达图像的影响
注：图像选自DK597+036.6右5.3m钻孔
第二届探地雷达应用技术培训班（成都）
钻孔雷达与钻孔摄像 在工程地质勘察中的综合应用与探讨
报告人: 王川婴 单 位: 中科院岩土力学研究所 日 期: 2007.03.21
地质超深钻孔自寻北陀螺测斜仪研制
地质超深钻孔自寻北陀螺测斜仪研制
周策;王瑜;刘一民;陈文俊
【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》
【年(卷),期】2014(000)003
【摘要】阐述了解决在高达280℃高温、孔深8000 m环境的地质超深钻孔自寻
北陀螺测斜的技术问题。
采用新型低功耗耐高温电子元件集成电路、隔热保温材料，利用高温焊接技术、密封技术、隔热保温技术及自寻北陀螺测斜技术，研制在高温、高压钻孔环境中既能保证质量又能保证安全的钻孔测斜仪以及研究相应的测斜工艺技术方法。
【总页数】5页(P36-40)
【作者】周策;王瑜;刘一民;陈文俊
【作者单位】中国地质大学<北京>国土资源部深部地质钻探技术重点实验室，北
京100083; 中国地质科学院探矿工艺研究所，四川成都610081;中国地质大学<
北京>国土资源部深部地质钻探技术重点实验室，北京100083;中国地质科学院探矿工艺研究所，四川成都610081; 四川大学制造科学与工程学院，四川成都610065;中国地质科学院探矿工艺研究所，四川成都610081
【正文语种】中文
【中图分类】P634.7
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数字式全景钻孔摄像系统(BHCTV-46BDP和BHCTV-76BDP)
数字式全景钻孔摄像系统(BHCTV-46BDP和BHCTV-
76BDP)
王川婴;葛修润;白世伟
【期刊名称】《矿产勘查》
【年(卷),期】2001(000)012
【总页数】1页(P23-23)
【作者】王川婴;葛修润;白世伟
【作者单位】中国科学院武汉岩土力学所;中国科学院武汉岩土力学所武昌430071;武昌430071;武昌430071
【正文语种】中文
【中图分类】TN948.4
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钻孔摄像技术的发展与现状
在钻孔照相系统中，感光胶片被用于直接获得 钻孔孔壁的照片，这些照片上包涵有丰富的信息， 工程技术人员能够直观和容易地对这些信息加以识 别。在钻孔照相出现之后，钻孔摄像于 20 世纪 60 年代中期研制成功并逐步地取代了钻孔照相，到 了 80 年代钻孔摄像已成为 1 个重要的勘探工具。 钻孔摄像能提供现场实时探测和记录的能力，这些 记录可以反复地被播放以便更仔细地对钻孔内的情 况进行分析。在 20 世纪 80 年代末，首台基于全景 图像和数字技术的数字光学成像系统诞生了。全景 图像覆盖了 360°的钻孔孔壁，而数字技术则提供 了强有力的形成、显示和处理这些全景图像的能 力。所有这些图像不仅可以用于定性地揭示钻孔内 的情况，而且还可定量地获得相关的信息。数字光 学成像发展至今，已出现了 2 种不同的系统，且都 有各自的特点，但在应用方面又都取代钻孔照相和 钻孔摄像。表 1 概括了各个阶段不同设备的功能特 征。
降雨对滑坡的激发作用实验研究——以蒋家沟流域滑坡堆积坡地为例
降雨对滑坡的激发作用实验研究——以蒋家沟流域滑坡堆积
坡地为例
胡明鉴;张平仓;汪稔
【期刊名称】《水土保持学报》
【年(卷),期】2001()5
【摘要】蒋家沟部分滑坡是在老滑坡的基础上 ,经过后期条件改变如坡脚流水切割、降雨入渗激发而再次发生规模不等和形式不一的滑动。
选择蒋家沟流域这一相对稳定的老滑坡体 ,通过人工降雨激发促使其二次滑动 ,观测滑坡滑移过程 ,分析描述实验过程中坡面出现的各种滑、溜、崩等现象 ,并进行部分有关的土力学实验。
【总页数】4页(P116-118)
【关键词】老滑坡;人工降雨;激发
【作者】胡明鉴;张平仓;汪稔
【作者单位】中国科学院武汉岩土力学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P642.22
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近爆源的既有隧道爆破振动之安全判据
近爆源的既有隧道爆破振动之安全判据
张国华;刘明贵;刘绍波;李祺
【期刊名称】《土工基础》
【年(卷),期】2009(23)4
【摘要】大部分爆破振动导致的工程事故都是由于没有根据具体的保护对象制定合理的振动安全判据所致,在分析国内外爆破振动安全判据和回归理论的基础上,阐述了要根据不同的保护对象和工况,有针对性地引入振动频率、振动时间的多参数判据的必要性,且以大帽山隧道为例,论述了推进式循环爆破作业下,应该考虑爆破振动造成的累计损伤以及回归理论预测的局限性。
【总页数】4页(P88-91)
【关键词】近爆源既有隧道;振动安全判据;回归理论;多参数判据;累计损伤
【作者】张国华;刘明贵;刘绍波;李祺
【作者单位】中国科学院武汉岩土力学研究所;中科智创武汉岩土技术有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TU457
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1.新建隧道施工爆破振动对既有隧道安全性的影响研究 [J], 潘晓马;林刚
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3.铁路隧道混凝土衬砌爆破振动安全判据 [J], 蒋楠;周传波;罗钢;苗高建
4.扩建隧道爆破对既有衬砌的影响及安全判据 [J], 吴忠仕; 陈培帅; 王伟; 赵武胜; 袁青; 江鸿
5.断层带影响下隧道二衬结构爆破振动特性与安全判据 [J], 肖可;周传波;郑璇;徐静波
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