基于能量原理的岩爆倾向性判据

岩爆判据是岩爆研究中最关键的科学问题之一,也是预测岩爆发生与否的关键。首先基于能量原理,以岩石强度与整体破坏准则为基准,建立了岩体单元受压与受拉时的岩爆烈度分级评价系统;然后采用已有的经典岩爆判据和新提出的岩爆倾向性判据,对国内部分典型岩爆工程实例进行了准确性和适用性检验;最后以锦屏Ⅱ级水电站4^#引水隧洞为依托,通过FISH语言编程对3DEC数值模拟软件进行了二次开发,对三维应力条件下深地下工程岩爆地质灾害孕育机制与演化规律进行了模拟分析。结果表明：该判据全面考虑了围岩单元体受力的各种状态,反映了岩爆孕育发生过程的完整性因素、力学因素、脆性因素与储能因素;针对无、轻微、中等及强烈岩爆4个级别,提出了3个分级阈值（2、11和110）;基于能量原理的岩爆倾向性判据对典型岩爆案例进行预测评估,结果与岩爆发生实际情况基本一致,具有良好的有效性和工程适用性。研究成果可为准确预测深部地下工程岩爆的倾向性提供一种新的思路。

     

应力波扰动对块系煤岩组合体超低摩擦效应影响的实验研究

随着煤矿开采深度增加,煤岩体破碎呈块系状,爆破、顶板断裂、集中开采等外力冲击作用下,煤岩巷道容易失稳发生超低摩擦效应,影响开采作业。基于顶板-煤层-底板实际工况建立块系煤岩组合体实验模型,顶底板岩块均为砂岩块体,利用自主研制的块系岩体超低摩擦实验系统,研究应力波扰动作用下块系煤岩组合体的超低摩擦效应特征规律。以煤块水平位移和加速度作为反映超低摩擦效应强度的特征指标,探究煤岩组合体在轴压、水平冲击及垂直应力波扰动复合加载作用下,不同应力波扰动(频率1~10Hz、幅值0~1MPa)时块系煤岩组合体的动力响应情况。研究结果表明：应力波扰动频率在1~3Hz时,煤块、岩块的水平位移和加速度最大值均有显著增大,超低摩擦效应强度增大,且在相同条件下煤块水平位移和加速度幅值较岩块响应更为剧烈;煤块、岩块的水平位移和加速度最大值随应力波扰动强度增加呈线性增加的趋势,即应力波扰动强度越大,煤岩组合体超低摩擦效应强度越大,极易诱发动力灾害;应力波扰动使得块体间法向力在一定程度上的降低,是煤岩组合体滑动失稳的重要原因;煤岩组合体动能主频主要分布在20Hz以内时,较易发生超低摩擦效应。     

非充填岩石节理的动态剪切力学行为实验研究进展

岩石节理的动态剪切力学特性是岩体力学的基本问题之一,在地震工程、采矿工程、隧道工程等诸多领域有广泛应用。获取准确的岩石节理动态剪切力学参数是认识节理剪切力学行为的基础,国内外学者经过持续探索,研发了一系列动态剪切实验设备,形成了以传统定速直剪和循环剪切为主的实验技术体系。近几年发展的冲击直剪实验技术使这一体系更加完善。本文针对非充填岩石节理的动态剪切力学特性室内实验研究,首先系统阐述了相关实验技术的特点及其发展,然后总结了岩石节理动态剪切强度和变形特征的研究成果,最后提出值得进一步探索的问题。

     

片麻岩蠕变特性试验研究

为了对红透山铜矿片麻岩蠕变特性及深部采场(-467、-827中段)出现时效性片帮破坏问题进行研究,采用室内蠕变试验和理论分析相结合的方式对片麻岩的蠕变特性进行了分析。结果表明:随着应力水平的不断提高,岩样蠕变经历衰减蠕变、稳态蠕变、加速蠕变三个阶段。其中,稳态蠕变阶段持续时间最长,加速蠕变阶段变形速率波动最大,且以非线性方式逐渐增加。试样P-4与P-8在围压10MPa条件下的起始蠕变应力阈值分别为50MPa及80MPa,长期强度分别为90~100MPa及170~180MPa,加速蠕变启动时间分别为34.68h及2.4h;最后基于模式搜索(PS)改进非线性最小二乘法,并结合岩石蠕变试验结果,对蠕变模型参数进行反演。通过反演得到的理论曲线与试验曲线的吻合效果较好,由此证明了蠕变模型的正确性和合理性。     

传感器类型对岩石破裂声发射时频特征影响实验研究

为探究声发射传感器对岩石破裂监测效果的影响,本文开展了含孔花岗岩双轴加载实验,选择R6α(窄频)和Nano30(宽频)两类传感器同时监测岩石破裂过程,分析两种类型传感器接收信号时频特征的异同点。从工作频段及灵敏度讨论两类传感器的适用性,继而提出岩石破裂监测中声发射传感器的选取原则。研究结果表明,在时域方面,两类传感器接收的声发射信号能量演化规律体现出一致性。在频域方面,R6α传感器接收信号主频集中分布在33～110kHz,Nano30接收信号主频在0～500kHz内均匀分布。R6α窄频传感器接收信号的强度较高、数据量较大,能够隔绝其他频段内噪声信号干扰,适合分析岩石破裂的时序规律;Nano30宽频传感器从频率上能保证信号的完整性,可用于分析岩石声发射信号波形和频率特征。     

流动注射-阳离子交换预富集-ICP-AES 法在线分析磷矿中钙、镁、铝、铁的研究

用 732型强酸性阳离子交换树脂分离富集 ,并与改进的流动注射 (双流路 )相结合 ,建立了新型、高效的流动注射 -阳离子交换预富集 - ICP- AES在线分析体系。研究了酸度、流速、淋洗剂浓度等的选择、共存离子的干扰情况并应用于矿样的分析。 Ca,Mg,Al,Fe各元素的检出限分别为 0 .9μg/ L,0 .6 μg/ L,5.5μg/ L,1 .4μg/ L;1 0次测量的相对标准偏差分别为 3.4 4% ,1 .53% ,1 .6 0 % ,2 .58%。回收率在 93.0 %～ 1 0 1 .4 %之间。分析速度可达每小时 4 0个样品。     

岩石抽提物中极性化合物超高分辨质谱识别

采用具有超高分辨率的负离子电喷雾-傅立叶变换离子回旋共振质谱（ESIFT-ICRMS）分析了储层岩石抽提物中的石油酸及中性氮化物的分子组成,得到了抽提物中杂原子化合物类型分布、等效双键数（Doublebondsequivalent,DBE）及碳数分布特征。研究结果表明,储层抽提物中含有多达16种不同杂原子类型的化合物,包括N1、N1O1、N1O2、N1O3、N1S1、N1S2、N2、N2S1、O1、O1S1、O2、O2S1、O1S2、O2S2、O3和O4,其中N1、N1S1、O2及O2S1类具有较高的相对丰度。抽提物中的N1类化合物以咔唑和苯并咔唑类化合物为主;N1S1类化合物以C2~C8烷基取代的咔唑并苯并噻吩类化合物为主;O2类化合物主要为1~2环环烷酸,其次还在抽提物中鉴别出具有较高相对丰度的DBE为5和6的O2类化合物;而O2S1类化合物中以DBE为7和8的O2S1具有最高的相对丰度。     

岩土材料的非线性统一强度模型

将材料的破坏归结为剪切破坏,每种材料对应于特定的剪切滑动面,抗剪强度为滑动面上正应力的函数,基于不同材料的强度特性将一系列的剪切滑动面统一起来,建立了岩土材料的非线性统一强度模型.非线性统一强度模型的滑动面为β应力空间内的等倾面,在β应力空间内的强度面为圆锥面;在普通应力空间内的强度面为一系列连续光滑、外凸的锥面,在偏平面上强度曲线涵盖了从下限Matsuoka-Nakai曲线到上限Drucker-Prager圆之间的所有区域,子午面上强度线为直线.非线性统一强度模型只有3个材料参数,参数都具有明确的物理意义,通过与国内外学者已取得的岩土类材料真三轴强度试验结果的比较,表明模型可适用于多种类型的材料,并合理描述其非线性强度特性.     

坚硬岩石在强冲击荷载作用近区的性状研究

根据坚硬岩石的性质,利用力学模型分析了在冲击荷载作用下的岩石破坏过程,经由弹性状态向内摩擦状态的转变,最终达到流体力学状态。通过对内摩擦状态的分析,认为在强冲击荷载区域的变形近似为一维变形状态。冲击荷载作用在岩石中产生的应力波可以看作类似于冲击波的短波,在波阵面附近的某个狭窄区域内将发生参数的急剧变化。根据近区变形状态与质量守恒导出了侵彻近区的速度场表达式。根据短波的研究,给出了近区应力波的衰减规律。     

HYPERSALINE ENVIRONMENTS AND GENERATION OF PETROLEUM

Not only the mudstones and carbonates deposited in hypersaline environments, but also evaporites can be source rocks of petroleum. They all have a peculiar composition of hydrocarbon such as the strong predominance of phytane, the richness in gammacerane, the frequent preference of even carbon number n-alkanes, and have a generative potential for less mature oils in diagenesis of organic matter.