SVD-based principal component analysis of geochemical data

Principal Component Analysis (PCA) was used for the mapping of geochemical data. A testing data matrix was prepared from the chemical and physical analyses of the coals altered by thermal and oxidation effects. PCA based on Singular Value Decomposition (SVD) of the standardized (centered and scaled by the standard deviation) data matrix revealed three principal components explaining 85.2% of the variance. Combining the scatter and components weights plots with knowledge of the composition of tested samples, the coal samples were divided into seven groups depending on the degree of their oxidation and thermal alteration. The PCA findings were verified by other multivariate methods. The relationships among geochemical variables were successfully confirmed by Factor Analysis (FA). The data structure was also described by the Average Group dendrogram using Euclidean distance. The found sample clusters were not defined so clearly as in the case of PCA. It can be explained by the PCA filtration of the data noise.     

花岗岩单轴冲击全程本构特性的实验研究

利用分离式霍普金森压力杆(SHPB) 装置测试了大量花岗岩的单轴冲击本构关系。结果表明:花岗岩的冲击应力应变曲线峰前具有明显的跃进性,但在初始阶段一般都能够较好地近似为直线,直线的斜率与加载速率没有明显的相关性;峰后既有Ⅰ类曲线也有Ⅱ类曲线,表现出较大的离散性。花岗岩的应力应变曲线有时还能表现为递减硬化和递增硬化的特性。     

高温蒸汽作用下花岗岩热破裂的试验研究

利用自主研制的对流加热原位开采模拟实验台和真三轴压力机,研究了不均匀地应力状态下注蒸汽花岗岩热破裂的破裂规律.在本次试验条件下,花岗岩发生脆性破裂温度为483℃,蒸汽压力为10.6 MPa;高温高压蒸汽作用下,花岗岩除了在沿着垂直于最小主应力方向产生主裂缝,还会由于热破裂,在其他方向产生一定数量随机分布的次生裂缝;不同方向裂缝的形成,对于形成相互连通的空问裂隙网络有实际意义,从而有助于提高地热开采效率.     

动静组合加载作用下花岗岩破碎的分形特征

在分离式霍普金森压杆实验装置上进行了花岗岩破坏的动静组合加载实验.通过对受载后岩样破碎块度进行筛分统计,得到了该加载条件下岩石破碎的粒度分布.在此基础上,通过理论计算公式,进一步得到了相应的破碎分形维数,分别探讨了静载荷和冲击载荷对分维数的影响.结果表明,动静组合加载作用下花岗岩破碎分维值在2.0～2.8之间;相同静载不同动载下,花岗岩的破碎分维值与试样的应变率有关,随应变率增大而增大;而在相同冲击动载下,静载荷变化对分形维数的影响不大.     

STUDY OF CREEP PARAMETERS OF GRANITE IN STEADY STATE UNDER CONDITIONS OF HIGH TEMPERATURE AND HYDROSTATIC PRESSURE

高温高压花岗岩钻孔实验表明,温度低于500℃,静水应力低于150MPa 状态下,岩体的钻孔变形均属于稳态蠕变变形阶段. 该文选取了广义开尔文模型来反映其特征,通过拉普拉斯变换及逆变换,详细推演出了钻孔径向位移解析解,并且考虑温度-应力的耦合效应,给出了模型参数随温度及应力变化的关系式. 利用该关系进行拟合计算,说明广义开尔文模型来表达高温高压环境中的花岗岩稳态蠕变变形特性,寻求蠕变参数是合理可靠的. 该文对于高温岩体地热资源开发中的钻孔施工与维护、钻孔变形量预测等方面,具有实际的指导意义.     

华南花岗岩残积土红土化程度的地带性与香港该类土不发育的原因

从华南花岗岩残积土红土化程度的地域变化规律出发 ,通过香港与华南沿海各地花岗岩残积土的化学成分及红土化指标对比 ,作者发现香港花岗岩残积土无论厚度、类型 ,还是红土化程度都具有与所处气候环境不协调的特点。文章进一步讨论了香港花岗岩残积土不发育的原因和对工程性质的影响.     

岩石细观损伤破坏的观测研究

利用扫描电镜（ Ｓ Ｅ Ｍ ）,对香港白岗岩等岩样在单轴压缩状态下,进行细观结构（μｍ 尺度）观察,研究其微损伤的萌生、扩展、连接直至破坏的行为,分析了白岗岩等岩石的细观破坏机制及其与宏观力学行为的关系,得到了一些重要的感性认识和若干观察记录．为认识岩爆发生的机理及复杂应力状态下岩石损伤破坏的理论分析提供了实验依据     

Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)在北山花岗岩上的吸附：表面配位模型及线性自由能关系

用批式法研究了Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)在北山花岗岩(BS03, 600 m)上的吸附. Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)在北山花岗岩上的吸附分配比(K_d)均随pH值、离子强度和吸附质浓度的变化而变化; 在低pH值范围, Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的K_d 值随离子强度的增大显著减小, 而在高pH值范围,离子强度对K_d的影响较小; Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)在北山花岗岩上的吸附作用可以分别用1个离子交换反应和2个内层表面配位反应进行定量描述. 建立了表面配位反应平衡常数(K)与过渡金属二价离子水解常数(^OHK)之间的线性自由能关系(LFER),据此对Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)在花岗岩上的吸附进行了预测,并与实验结果进行了对比,获得了较好的一致性.     

水饱和花岗岩本构模型及地下爆炸波的数值研究

采用广义自洽方法描述介质的细观几何结构,基于混合物理论建立了水饱和岩石含损伤弹塑性本构模型,提出了一个适用于爆炸波数值计算的饱和水体积分数演化方程,也即给出了本构关系中的闭合方程.使用Biot有效应力描述水压对岩石强度的影响,在有效应力空间里建立了水饱和岩石剪切屈服和破坏的强度准则,并引入了剪胀效应对强度的影响因子.对地下封闭核爆炸的力学效应开展了数值模拟,系统地研究了含水花岗岩中地下爆炸波的传播特征以及含水量对爆炸应力波传播规律的影响.     

母岩高铀离子型稀土矿采区的放射性污染风险浅析

铀与稀土元素同属大离子亲石元素,尤其与钇组稀土关系更密切,因此南岭高铀花岗岩往往同时是铀和离子型重稀土矿床的成矿母岩。国内外研究资料表明,高铀花岗岩中的铀主要以原生铀的形式存在于晶质铀矿中,在强烈风化过程中大部分发生活化转移,而采矿活动对此有显著促进作用;国外众多含铀湿地的发现及其研究资料表明,山区湿地是铀的"高效过滤器"和"沉淀池",花岗岩风化转移到水体中的微量铀经长期累积,可在湿地富有机质土壤和沉积物中富集至(3000~4000)×10^-6,而采矿和农垦活动可将湿地经几千年累积富集起来的铀释放到居民的生活环境中,因而被视为是一种环境风险。因此建议加强母岩高铀离子型稀土矿区的湿地放射性调查和环境保护,以保障湿地对重金属的天然过滤功能,避免湿地束缚铀的释放,这对保护矿区水质和生态环境都具有重要意义。