溶蚀岩体三维随机洞体数学模型的设计

溶蚀岩体是地质体中一种特定的岩体 ,它在水流等自然因素作用下 ,生成了许多溶蚀洞体 ,本文首先对作为其载体的三维地质体进行数学描述和显示 ,然后对如何确定椭球洞体形状和大小、复杂洞体的生成、三维随机洞体的数学模型以及确定性洞体的数学描述和计算机显示进行了详尽的阐述。本文提出的溶蚀岩体三维随机洞体的数学模型为溶蚀岩体的溶蚀率和渗透特性的研究提供了可视化手段 ,能够有力地指导溶蚀岩体三维随机洞体的计算机显示的编程实践     

单轴压缩条件下溶蚀礁灰岩细观变形破坏特征研究

礁灰岩的溶蚀对海洋工程和岛礁工程的稳定性有明显的影响.孔隙型溶蚀是礁灰岩常见的溶蚀方式.本文通过构建随机溶蚀孔洞的离散元模型,模拟孔洞型溶蚀礁灰岩的细观变形破坏特征,分析其变形破坏规律与裂隙演化特征.结果 表明,基于随机聚类算法构建的溶蚀礁灰岩离散元模型能够很好地模拟孔洞型溶蚀作用,且其变形破坏特征具有明显的规律;随着溶蚀率的增加,溶蚀礁灰岩单轴应力应变曲线由单峰型逐渐转变为双峰型或多峰型,破坏特征由脆性破坏逐渐转变为塑性破坏;随着溶蚀率的增加,礁灰岩单轴抗压强度和弹性模量都逐渐减小,抗压强度呈指数函数下降,弹性模量呈线性函数下降,而泊松比则表现为先增后降,说明试样在高溶蚀率时主要发生结构性破坏;随着溶蚀率增加,礁灰岩的宏观破裂面逐渐消失,由于溶蚀孔洞的相互作用,导致了起源于孔洞周围的裂隙开始萌生,并逐渐贯通,最终导致试样发生整体宏观破坏.本研究成果可为深入认识海洋工程和岛礁工程中溶蚀礁灰岩的变形破坏特征提供理论参考.     

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩热液蚀变类型及蚀变流体的分带特征

已探明塔里木盆地下古生界碳酸盐岩地层储量巨大。对塔里木盆地西北部柯坪-巴楚-阿图什一带的4块区域开展了系统的野外和重点观测工作,包括蓬莱坝剖面、柯坪水泥厂剖面、托普郎剖面等。本研究通过考察塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩热液溶蚀及相关现象。从野外产状、伴生关系以及矿物岩石学特征角度解剖奥陶系地层中热液矿物组合的地质特征。研究表明,该区域存在富镁流体、富氟流体和富硫流体3种流体,分别来源于封存卤水、火成活动和TSR热液。不同性质流体蚀变具有相似的分带性。     

The Crystal Growth and Characteristics of Etched Figures on c { 0001 } Face of Tabular Beryl Crystal from Pinwu, China

板状绿柱石产于花岗岩云英岩化边部或晶洞壁的白云母-钠长石-绿柱石-水晶的矿物组合中,钠长石呈自形晶,绿柱石的洁净度与透明度相对较差。晶体测量表明,晶体的单形晶面发育依次为c{0001}→s{11 2-1}→p{10 1-1}→m{10 1-0}→v{21 3-1}、n{45 9-4}、a{11 2-0}。微分干涉显微镜（DIC）及扫描电镜（SEM）研究表明：各单形晶面上生长纹（微形貌）反映面网结构的对称性,c{0001}单形晶面上的六边形溶蚀坑（50～170μm）是由平行晶体C轴的各单形晶面生长层从晶体中心向外叠堆组成,层生长机理制约晶体生长全过程,平行双面（c）的生长层较薄（5～8μm）且较稳定,六方双锥（s）生长层较厚且圆滑,六方柱（m）生长层由晶体中心往外其厚度由厚逐渐变薄（12～20μm）,台间隔由窄变宽。晶体溶蚀是从面网密度最大的c{0001}开始,溶蚀面积依平行双面（c）、六方双锥（s）单形晶面由大变小,六方柱（a）、复六方双锥（v、n）单形晶面因面网密度小而未受到溶蚀。据矿物共生组合、流体包裹体均一法测量与拉曼光谱（LRS）分析表明板状绿柱石是在中–高温（303℃）、过饱和度较大、成矿介质的钠长石化发育且热动力环境相对稳定的条件下形成,气液包裹体主要由H2O、CO2及微量CH4、N2组成,CO2及微量CH4、N2可能与碳酸盐围岩有关。     

深部灰岩三轴蠕变特性实验研究

采用MTS815岩石材料力学试验机,在温度28℃条件下,对重庆市万盛区某煤矿深部掘进巷道灰岩进行了三轴蠕变试验,对不同偏应力水平下该巷道灰岩的蠕变特性进行了分析。结果表明,蠕变试验的曲线显示该灰岩蠕变具有非线性特征,其蠕变特性随着围压的增加而更加明显。对深部灰岩的蠕变模型进行初步探讨,回归得出深部灰岩在不同应力水平下蠕变应变随时间变化的Burgers蠕变方程。分析表明,Burgers模型能较好地反映该深部灰岩的蠕变规律。该模型所确定的本构关系可以作为该深部灰岩蠕变本构模型来预测其蠕变发展。     

单轴压缩条件下溶蚀岩体力学特性数值试验研究

工程尺度的溶蚀岩体难以开展室内外力学试验,导致溶蚀岩体的力学参数获取存在困难,因此基于岩石矿物含量特征、室内力学试验和岩体结构面特征,采用三维颗粒流离散元法,通过建立等效孔隙型溶蚀岩体模型进行单轴压缩数值试验,进而分析其力学特性和变形破坏机制。研究表明：采用改进平行黏结模型,基于细观矿物特征,通过元胞自动机算法剔除颗粒可建立孔隙型溶蚀岩体模型;加载前期,岩体结构面首先快速破坏而产生以剪切为主的微裂纹;随加载进行,岩块内逐渐产生以拉裂纹为主的破坏,其微裂纹呈指数增加,而结构面微裂纹先激增后趋于稳定;相同轴向应变时,岩块内拉裂纹随溶蚀率增加而增加,而结构面剪切微裂纹减少;岩体的变形破坏分为结构面快速破坏、岩块弹性变形、岩块塑性变形和岩体完全破坏等4个阶段,其破坏形式随溶蚀率增加而从整体均匀性破坏转化为局部结构性破坏;溶蚀使岩体强度降低,溶蚀率与单轴抗压强度和变形模量分别呈反比和负指数函数关系。     

X射线荧光光谱法快速测定灰岩样品中主、次量组分

采用粉末压片制样,利用岛津1800型X 射线荧光光谱分析仪,对石灰石、白云石等灰岩类标准物质拟合校准曲线,建立了 X 射线荧光光谱法(XRF)同时测定石灰石、白云石样品中主次量组分(SiO₂、Al₂O₃、TFe₂O₃、MgO、CaO、K₂O、Na₂O、MnO、P)的快速分析方法。通过试验确定了样品粒度要达到74μm以下,30t压力下制片。通过灼烧减量对SiO₂、Al₂O₃、TFe₂O₃、MgO、CaO 含量进行校正,根据其含量与强度的对应关系绘制校准曲线,采用经验系数法可减小元素间的增强-吸收效应。对灰岩类试样进行精密度考察,各组分含量的相对标准偏差 RSD＜2%;对石灰石和白云石标准样品和实际样品进行准确度考察,测定值与标准推荐值或传统方法的测定值一致。     

黄河上游某电站上新统石膏夹层对坝基岩体稳定性影响评价

拟建的黄河上游某水电站在勘查过程中发现在河床以下存在一层厚约2m的石膏层。石膏岩遇水易溶解,工程地质性质较差,力学强度较低,是水电建设中的不良岩体。本文对石膏岩的物理力学性质和化学成分做了仔细分析,分析了石膏溶蚀后对坝基稳定性的影响,找出防止石膏溶蚀的判断标准,最后得出防治措施。     

X射线荧光光谱法测定灰岩中14种主次量元素

采用X射线荧光光谱法对灰岩中的Ca,Mg,Si,K,Na,Fe,Al,Ti,P,S,Mn,Sr,Ba,Cl等14种元素进行同时测定,采用硼酸镶边垫底的粉末压样法,优化了测量条件。对比较轻的元素,采用经验影响系数法校正基体效应,对于较重的元素,采用理论α影响系数法校正基体效应。分析标准参考物质GBW 07132,各元素的精密度(RSD)为0.1%~5.9%,分析标准参考物质GBW 07130,各元素的测定值与标准值相符,该方法对各元素的测定范围宽、速度快。     

观音岩水电站坝址区右岸岩体溶蚀发育机理研究

观音岩水电站位于金沙江上游,坝型初拟混凝土重力坝和心墙堆石坝组合坝。坝址区分布有侏罗系中蛇店组(J2s)地层,岩性主要为钙质铁质胶结的砾岩、石英砂岩,其中砾石成分以泥晶灰岩和生物灰岩为主。在地下水作用下砾岩钙质溶蚀形成规模较大的囊状空腔或孔洞,砂岩则表现为钙质胶结物流失溶蚀呈砂土状或砂糖状,对坝基稳定性造成了一定的影响。本文在对观音岩水电站坝址区右岸地质条件和水文地质条件分析的基础上,采用地下水动力模拟、可溶成分统计、取样室内溶蚀试验等方法对岩体溶蚀发育机理进行了分析。结果表明:岩体溶蚀作用主要受岩性、构造控制; 由于局部地下水流循环快,流速较大,顺节理裂隙的走向方向溶质作用强烈; 钙质胶结的砾岩、含砾砂岩中,钙质砾石碎屑含量占30％ ~50％; 新鲜岩石易受溶蚀且溶蚀速度较快。研究成果为进一步对大坝抗滑、变形及渗透稳定性的影响评价奠定了基础,同时为水库蓄水后地下水对岩体溶蚀作用的研究提供了背景。