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交城断裂带地裂缝发育特征及成因机理研究

交城断裂带地裂缝发育特征及成因机理研究

作者：孟振江长安大学

学位级别：硕士

交城断裂位于山西地堑系的中部，为太原断陷盆地西界的主控边界断裂。交城断裂带沿线自上世纪70年代末期开始出现地裂缝以来，至今已发展为国内断续延伸最长、发育规模较大的地裂缝带，成为沿线主要的地质灾害，对当地的城乡建设与居民... 详细信息

交城断裂位于山西地堑系的中部，为太原断陷盆地西界的主控边界断裂。交城断裂带沿线自上世纪70年代末期开始出现地裂缝以来，至今已发展为国内断续延伸最长、发育规模较大的地裂缝带，成为沿线主要的地质灾害，对当地的城乡建设与居民生存环境造成了重大的灾害和威胁。本文通过广泛搜集相关地质资料，综合利用多种技术方法和手段，深入了解交城断裂的地质构造环境背景，通过详细的野外实地调查，全面整理交城断裂带沿线活动强烈的清徐-交城-文水段地裂缝的发育和活动特征，并总结其平面分布规律和剖面特征，揭示沿线地裂缝的工程灾害特征，探索了地裂缝的致灾机制，最后分析了交城断裂带地裂缝的孕灾条件和成因模式，并在此基础上对沿线地裂缝的成因机理进行了研究。取得的主要研究成果如下：（1）通过大量的资料收集，分析了交城断裂沿线地裂缝形成的地质地貌环境和断裂构造活动背景，并描述了各分支断裂的活动特征和习性。（2）通过详细的野外地裂缝调查，首次确认太原盆地西界交城断裂带活动强烈的清徐-交城-文水段地裂缝带沿NE走向断续延伸总长46km，并揭示了沿线地裂缝的分布规律和发育特征。（3）对沿线典型地裂缝发育地段绘制1：1000大比例尺地裂缝平面分布图，详细表征了调查区典型地裂缝的平面几何形态，分布及灾害状况，并揭示了地裂缝的工程致灾机制。（4）利用槽探、物探等技术手段，系统研究交城断裂带地裂缝的深部发育状况，并掌握了地裂缝的剖面结构特征。（5）在分析沿线断裂构造、超采地下水、强降雨和地下水的渗透作用及其他影响因素的基础上，探索了交城断裂带地裂缝的孕灾条件和成因模式，分析研究了沿线地裂缝的成因机理。

关键词：地裂缝交城断裂发育特征成因机理

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降雨促发黄土滑坡的启动机制模拟

地球科学与环境学报 2023年第3期45卷 474-484页

作者：孟振江曹一迪康尘云马鹏辉范仲杰张凡李超张森长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 长安大学基建处陕西西安710064 陕西铁道工程勘察有限公司陕西西安710004 长江科学院湖北武汉430010

黄土滑坡和降雨关系尤为密切。为深入研究降雨入渗对滑坡的促发作用,在对陕西西安地区“9·17”灞桥滑坡现场勘察的基础上,利用数值模拟方法系统研究了黄土边坡在降雨入渗条件下土体相关物理力学指标的变化响应特征及时空分布规律;从滑... 详细信息

黄土滑坡和降雨关系尤为密切。为深入研究降雨入渗对滑坡的促发作用,在对陕西西安地区“9·17”灞桥滑坡现场勘察的基础上,利用数值模拟方法系统研究了黄土边坡在降雨入渗条件下土体相关物理力学指标的变化响应特征及时空分布规律;从滑动面安全系数变化的角度分析了边坡的失稳过程,并揭示了该类滑坡的启动机制。结果表明:①降雨入渗首先引起坡面土体的基质吸力逐渐降低,而且不同分布位置的降幅不同;②滑坡启动前,坡体的高体积含水量范围随降雨明显扩大,且体积含水量表现出从古土壤层向邻近黄土层递减的规律;③边坡的水平方向位移自坡面中部向坡体的上下部呈放射状递减特征,垂直方向位移由上至下逐渐减小,而临界滑动面的安全系数也随降雨入渗过程逐步递减;④节理处土体的孔隙水压力和体积含水量的变化响应时间及幅度都早于且强于坡体其他区域,坡体内最大剪应变的区域分布与坡面基本平行,模拟结果与原型滑坡一致;⑤基于黄土独特的水敏性、地质构造和人类工程活动等诱因的影响,加上节理裂隙为水的入渗和运移提供了优势通道,降雨加速了黄土潜蚀和坡体结构破坏过程,改变了边坡内部应力场、位移场和水文地质条件,进而促发了滑坡。

关键词：黄土滑坡降雨入渗数值模拟启动机制安全系数渗流分析促发作用黄土高原

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预设节理条件下降雨型黄土滑坡模型试验研究

工程地质学报 2022年第5期30卷 1528-1537页

作者：孟振江张凡彭建兵康尘云马鹏辉李超曹一迪张森长安大学地质工程与测绘学院西安710054 长安大学基建处西安710064 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 陕西铁道工程勘查有限公司西安710004

中国黄土高原滑坡灾害频发,且大多与降雨有关,而节理构造是导致黄土滑坡发生的重要因素之一。为进一步揭示节理对黄土滑坡的影响作用,本文以节理为研究切入点,基于实地考察,开展了预设节理工况下降雨诱发滑坡的大型物理模型试验。通过... 详细信息

中国黄土高原滑坡灾害频发,且大多与降雨有关,而节理构造是导致黄土滑坡发生的重要因素之一。为进一步揭示节理对黄土滑坡的影响作用,本文以节理为研究切入点,基于实地考察,开展了预设节理工况下降雨诱发滑坡的大型物理模型试验。通过实时监测模型边坡内部土体含水率和孔隙水压力等指标参数随降雨过程的阶段性变化,分析了边坡内部节理裂隙的扩张与演化趋势,以及坡体位移和形变特征,对比揭示了节理的存在对于诱发滑坡的潜在机制及坡体响应规律。试验结果表明:节理对雨水在坡体内部的入渗具有明显的加速和促进作用,预设节理侧的边坡相对于不含节理侧,其土体含水率增速更快、增幅更大且影响范围更广;位于模型边坡中部的节理裂隙的张开度最大,含节理侧坡体的裂隙张开度约为不含节理侧的2倍,滑坡发生时,含节理侧的孔隙水压力的上升幅度相对较大;土体含水率对降雨的敏感度和变化幅度与埋深成反比,坡体浅表部含水率的响应较快且波动较大,而深部则相反。研究结果可为进一步厘清黄土滑坡的成因及破坏机理提供试验依据和理论参考。

关键词：降雨黄土滑坡节理模型试验

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西安地铁三号线地裂缝发育特征及活动趋势

长安大学学报（自然科学版） 2012年第1期32卷 66-71页

作者：孟振江卢全中李喜安王启耀长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054 长安大学国土资源部岩土工程开放研究实验室陕西西安710054 长安大学建筑工程学院陕西西安710061

为进一步研究西安地裂缝,给地铁沿线地裂缝的防灾减灾提供科学依据,通过野外地质环境和地质灾害调查,着重查明了西安地铁三号线沿线地裂缝的活动情况和发育特征,并根据与地铁线路的具体交汇特点,将其划分成12个区段进行了详细描述;分析... 详细信息

为进一步研究西安地裂缝,给地铁沿线地裂缝的防灾减灾提供科学依据,通过野外地质环境和地质灾害调查,着重查明了西安地铁三号线沿线地裂缝的活动情况和发育特征,并根据与地铁线路的具体交汇特点,将其划分成12个区段进行了详细描述;分析了近年来各区段地裂缝的年活动量及地铁工程的施工与运营对地裂缝活动的影响,并预测了其活动趋势;采用定量计算的方法确定了地裂缝对地铁的影响范围,并在综合分析地铁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。分析结果表明:沿线地裂缝具有成带性和定向性的特点,并且总体有持续发展和进一步连续贯通的活动趋势;其中7个区段地裂缝对地铁的潜在威胁较为严重,应予以高度重视。

关键词：西安地铁地裂缝发育特征活动趋势危险性分级

三轴压缩条件下裂隙性黄土应力-应变特性及变形破坏机制

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中国公路学报 2015年第1期28卷 8-16页

作者：卢全中陈树峰彭建兵孟振江胡鹏长安大学地质工程系陕西西安710054 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054

为了了解裂隙性黄土的应力-应变特性及变形破坏机制,通过三轴压缩试验,总结了不同含水量、不同裂隙角度的裂隙性黄土样在不同围压下的应力-应变曲线类型,分析了其变形破坏机制;采用元件组合模型,模拟了裂隙性黄土的应力-应变关系。结果... 详细信息

为了了解裂隙性黄土的应力-应变特性及变形破坏机制,通过三轴压缩试验,总结了不同含水量、不同裂隙角度的裂隙性黄土样在不同围压下的应力-应变曲线类型,分析了其变形破坏机制;采用元件组合模型,模拟了裂隙性黄土的应力-应变关系。结果表明:裂隙性黄土的应力-应变曲线有理想弹脆性极强软化型、弹塑脆性强软化型、折线软化型、曲线软化型、复合软化型、弹理想塑性型、理想弹塑性型和弹塑性硬化型共8种类型,其变形破坏机制表现为挤压-滑动、挤压-滑移(蠕滑)、挤压-横向拉裂、弯曲-滑移(或塑流)、弯曲-纵向拉裂和弯曲-旋转或扭转6种;裂隙性黄土的变形破坏方式受土样的含水量、母土性质、裂隙角度和试验围压的控制和影响,采用胶结杆与弹簧、滑片等元件组成的模型可用来模拟土样发生轴向变形时的突发性和渐进式破坏。

关键词：道路工程裂隙性黄土三轴压缩试验应力-应变特性元件组合模型变形破坏机制

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难忘喀纳斯之行

汽车之友 2007年第2期 95-96页

作者：孟振江

因工作的原因，前往阿勒泰等北疆地区进行了为期6天的工作考察。

关键词：喀纳斯北疆地区阿勒泰

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三类勘察场地地裂缝活动对地铁隧道的影响

交通运输工程学报 2017年第2期17卷 41-51页

作者：孟振江彭建兵黄强兵邓亚虹赵林浩邢燕长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054 亚利桑那大学工程学院亚利桑那图森85721

以地铁隧道穿越西安三类勘察场地的地裂缝为研究原型,分析了地裂缝的发育特征;运用数值模拟方法,研究了三类场地地裂缝不同活动量值引起的地层应力场、破坏区域和位移场的变化特征,计算了地裂缝的影响区域范围,解析了地裂缝带活动对地... 详细信息

以地铁隧道穿越西安三类勘察场地的地裂缝为研究原型,分析了地裂缝的发育特征;运用数值模拟方法,研究了三类场地地裂缝不同活动量值引起的地层应力场、破坏区域和位移场的变化特征,计算了地裂缝的影响区域范围,解析了地裂缝带活动对地铁隧道结构产生的破坏特征,并提出了相应的工程对策。研究结果表明:地裂缝活动造成其两侧地层的竖向应力呈近似反对称的分布形态,地层应力的变化增量随上盘沉降的增加而增大;通过综合分析位于地铁隧道拱顶和拱底埋深处地层的竖向应力变化特征,得到三类场地地裂缝上盘和下盘的主要影响范围分别为0~20m和0~15m,经对比验证,与物理模型试验结果一致;下盘靠近地裂缝的区域发生剪切破坏,且破裂逐渐向上扩展,最终形成一条与地裂缝呈18°夹角的剪切破坏包线,其中间包含的范围为剪切破坏的集中区域;地裂缝活动导致两侧土体发生位移突变,形成2个类似"活动楔体"的变形区域,且该区域范围逐渐扩大;上、下盘隧道的差异沉降随着地裂缝错动量的增加而增大,当地裂缝活动量达到20cm时,造成整体式地铁隧道呈"S"破坏形态;为适应三类场地地裂缝活动引起的大变形,建议地铁隧道结构采用分段设置特殊变形缝加柔性接头处理等措施进行设防。

关键词：隧道工程地铁隧道数值模拟三类勘察场地地裂缝结构设防

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公安天网视频监控系统升级改造建设初探

有线电视技术 2016年第9期23卷 69-72页

作者：孟振江广西广电网络公司河池分公司

本文主要结合东兰县公安天网四期的升级改造建设,整合并统一管理现有和原有的视频监控信息、卡口资源,为案件的侦破、治安监控、维稳工作等提供更好的技术支撑服务,建立起适应未来发展的公安天网视频监控系统,并对该系统升级改造建设进... 详细信息

本文主要结合东兰县公安天网四期的升级改造建设,整合并统一管理现有和原有的视频监控信息、卡口资源,为案件的侦破、治安监控、维稳工作等提供更好的技术支撑服务,建立起适应未来发展的公安天网视频监控系统,并对该系统升级改造建设进行了探讨和阐述。

关键词：公安天网视频监控系统智能跟踪升级改造建设

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基于断裂错动引起地铁隧道的变形响应研究

工程地质学报 2017年第6期25卷 1624-1632页

作者：孟振江彭建兵黄强兵郭瑞宋彦辉黄树华长安大学地质工程与测绘学院西安710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

以西安地铁隧道穿越骊山山前断裂为研究原型,分析了该断裂的活动特征,并基于近场区地震危险性分析结果,对断裂黏滑活动可能产生的地表最大垂直位错量进行了预测;运用数值模拟方法,研究了断裂错动造成地层与隧道的变形响应特征,并对分段... 详细信息

以西安地铁隧道穿越骊山山前断裂为研究原型,分析了该断裂的活动特征,并基于近场区地震危险性分析结果,对断裂黏滑活动可能产生的地表最大垂直位错量进行了预测;运用数值模拟方法,研究了断裂错动造成地层与隧道的变形响应特征,并对分段隧道结构受损的临界位错量值进行了分析验证;计算了断裂活动的影响范围,确定了地铁隧道穿越断裂带的主要设防区域。研究结果表明,随着断裂位错量的增大,上盘地层的沉降响应表现较明显,上下盘地层的差异沉降区域集中在断裂带附近,并呈"倒三角"形状逐渐向两侧扩展;当断裂位错量大于20cm时,上下盘远离断裂带的地铁隧道差异沉降尤为严重;当上盘沉降量达到50cm时,相邻分段隧道产生拉张、位错破坏;基于隧道拱顶处地层的竖向位移变化特征,得到地铁隧道穿越该断裂带的最小纵向设防长度为上盘40m、下盘15m,经对比验证,数值模拟计算结果与现场勘察结论一致;最后提出了相应的设防建议措施。

关键词：断裂活动地铁隧道数值模拟变形响应设防长度