电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定岩石中的稀土元素

样品用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸密闭分解,加入硫酸至冒烟,冷却后制备成硝酸介质溶液,使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定La,Ce,Pr,Nd,Sm;用过氧化钠熔融分解,水提取沉淀分离,沉淀用硝酸溶解,使用ICP-MS法测定Y,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu。根据岩石标准物质的分析结果评价方法的准确度和精密度。方法检出限(6σ)为0.002~0.021μg/g,相对标准偏差(n=12)为1.2%~9.6%,方法可用于批量岩石中稀土元素的测定。     

岩石蠕变特性试验研究

针对大安山煤矿+550水平西二石门围岩蠕变变形严重的问题,采用室内蠕变试验与理论分析相结合的方法研究岩石蠕变特性。选取泥质粉砂岩作为软岩试样,通过自制三轴蠕变仪对所取岩样进行恒围压分级增轴压的三轴压缩蠕变试验,结果表明:随应力水平的提高,起始蠕变速率增大,进入稳态蠕变阶段用时延长,稳态蠕变速率从0h-1增大到3.12e-4·h-1,瞬时应变以线性关系增加,围压9MPa条件下的起始蠕变应力阈值为6MPa,当应力水平超过岩石长期强度时出现加速蠕变。基于蠕变试验规律,考虑起始蠕变应力阈值,将一种可用阶跃函数表示的开关元件与广义K体并联,并引入损伤元件对CVISC蠕变模型进行改进。采用1st-Opt中的Levenberg-Marquardt+通用全局优化法计算蠕变参数并进行反演。反演结果表明理论曲线与试验曲线的吻合效果较好,证明了所建模型的合理性。上述研究成果可为岩石工程的长期稳定性分析提供试验和理论依据。     

广义非线性强度理论在岩石材料中的应用

在已提出的广义非线性强度理论的基础上,结合岩石材料的力学特性,建立了岩石广 义非线性强度理论,该理论在$\pi$平面上的破坏函数为介于SMP准则和Mises准则 之间的光滑曲线,在子午面上的破坏函数为幂函数曲线. 通过已有不同岩石的真三 轴试验数据对岩石广义非线性强度理论的验证表明,岩石广义非线性强度理论可以 广泛地适用于各类岩石,描述其$\pi$平面上及子午面上的非线性强度特性;并利 用5种不同类型岩石的真三轴试验结果对岩石广义非线性强度理论和Hoek-Brown准 则进行比较,反映了所提岩石广义非线性强度理论的优越性.     

交流电弧-光电直读发射光谱法测定岩石矿物样品中高含量锡

建立了交流电弧-光电直读发射光谱法测定岩石矿物样品中的高含量锡。将样品和固体缓冲剂(由质量比为22∶20∶44∶14的焦硫酸钾、氟化钠、三氧化二铝、碳粉混合而成,内含质量分数为0.007%内标物二氧化锗)振动混匀后直接固体进样。先采用一级电流3A预激发样品,再升到二级电流15A激发样品,截取曝光时间25s;选择次灵敏线(Sn 242.170 0nm)作为锡元素分析线,并与锗元素分析线(Ge 270.962 6nm)组成分析线对,用电荷耦合器件(CCD)检测器测定,采用离线差减法(即锡和锗信号强度分别减去各自背景强度)去除背景干扰。以地球化学标准物质及其与基物(由质量比为72∶15∶4∶4∶2.5∶2.5的二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、纯白云石、硫酸钠、硫酸钾混合而成)混合而成的标准物质-基物样品制作校准曲线。结果显示:方法适用的测定范围为370～12 700μg·g~(-1),检出限(3s)为62.41μg·g~(-1);分析3种标准物质12次,得到的测定值的相对标准偏差(RSD)均不大于2.0%;分析了3种标准物质-基物样品,测定值与已知值的对数差值(Δlgw)的绝对值均小于0.05。     

数值仿真在岩石力学教学中的应用

岩石力学作为一个重要的力学分支，是土木工程、水利水电、采矿工程等应用型学科的重要基础。本文首先调研了岩石力学教学中存在的难点，分析了数值仿真技术在教学中的优势。随后，以岩石单轴压缩实验为例，采用图像采集与颗粒流模拟相结合的数值仿真技术，演示了岩石瞬态破坏过程，揭示了岩石在受到外力时的破坏方式和破坏机理。表明了数值仿真技术在岩石力学教学中具有“全尺度、全维度、全时程”等优点。展示了数值仿真技术在描述岩石破坏过程中形象、直观的教学效果。     

X射线荧光光谱法测定硅酸盐岩石中主次量成分结果异常时的质量控制北大核心CSCD

硅酸盐岩石样品的主次量成分分析(业内俗称硅酸盐成分全分析)是地质工作的重要内容。通过监测岩石内部成分含量的变化,可以了解相应元素在地壳内的迁移情况和变化规律、元素的集中和分散情况、岩浆的来源及可能出现的矿物相,可进一步解决矿体岩相分带、阐明岩石成因等问题;并且硅酸盐岩石主次量成分的含量是矿物定名时的重要依据[1]。因此,选择能准确测定硅酸盐主次量成分含量的方法非常重要。     

三点弯曲正长花岗岩的多参量信号特征试验研究

采用多参量(电荷感应、微震和声发射)同步综合监测系统，开展完整和预制裂纹正长花岗岩的三点弯曲试验，对其变形破裂过程的多参量信号特征进行研究。试验结果表明：完整和预制裂纹正长花岗岩在失稳破坏阶段有最强的多参量信号，在失稳破坏阶段产生的多参量信号的主频比较接近，但完整正长花岗岩多参量信号主频幅值是预制裂纹正长花岗岩多参量信号主频幅值的2倍左右。完整正长花岗岩从线弹性变形阶段、裂纹快速发展阶段到岩石失稳破坏阶段产生应力降时应力降的速度是快速增大的，裂纹快速发展阶段和岩石失稳破坏阶段声发射的最大震级和事件数远大于线弹性变形阶段的最大震级和事件数。正长花岗岩失稳破坏阶段多参量信号同步产生，产生的多参量信号与其他阶段相比主频最小，主频幅值最大；在试样失稳破坏阶段声发射信号早于电荷感应信号产生；电荷感应信号早于微震信号产生，声发射信号持续时间最短，微震信号持续时间最长，多参量信号都在试样产生应力降或失稳前产生。     

岩石圆盘径向压缩破坏的Voronoi子块体单元DDA方法模拟

非连续变形分析(DDA)方法是计算离散可变形块体系统力学行为的数值计算方法，可通过子块体单元DDA方法模拟岩石的开裂破坏。考虑到Voronoi多边形颗粒与细观尺度下岩石矿物晶粒形态的相似性，提出一种基于随机圆的Voronoi颗粒单元模型生成方法；并通过完整及带预制裂纹岩石圆盘径向压缩破坏的模拟，验证岩石破裂问题Voronoi子块体单元DDA模拟方法的适用性。结果表明，当子块体单元数较小时，圆盘表现出更高的整体强度；随着子块体单元数的增大，起裂处位置更接近真实，开裂破坏路径更清晰；子块体单元数较大时不同倾角预制裂纹圆盘破坏的模拟结果与实验结果高度吻合，并能有效反映圆盘中心加工小孔对开裂破坏路径的影响。使用Voronoi子块体单元DDA方法能够有效模拟岩石的开裂破坏过程，为进一步开展基于Voronoi颗粒单元模型的岩石开裂破坏模拟创造了条件。