泥质粉砂岩统一黏塑性模型的研究

统一黏塑性理论假设材料的应变仅由弹性应变和黏塑性应变组成。包含应力的黏塑性应变率表达方式,可以清晰地体现岩石材料应力增长率随应变加载速率相关的特性、在持续的偏压下的蠕变特性以及在恒定的应变下的松弛特性,但微分方程表示的本构模型在实际运用中存在计算上的困难。将无损伤Lemaitre统一黏塑性模型转换成关于应力的积分形式,并运用一致渐进展开算法得到其近似解,最后建立了基于近似解的牛顿迭代格式。开展了不同围压条件下泥质粉砂岩的三轴松弛试验,并将试验数据用于黏塑性模型的参数反分析,结果表明模型能够较好地反映泥质粉砂岩在长期作用下的力学行为特征。     

饱和度对泥质粉砂岩冻结力学性质的影响

饱和度对泥质粉砂岩常温下力学性质的影响已多有讨论,但对其冻结状态下力学性质的影响尚不明确。对6种饱和度（0%、20%、40%、60%、80%、100%）的泥质粉砂岩样品冻结前后的纵波波速、核磁共振T₂谱、冻结状态下的抗拉强度和点荷载强度进行了测试,试验结果表明：（1）冻结状态下,随饱和度的增加,纵波波速呈现先降低后升高的趋势;（2）在-20℃下,完全饱和样品内部孔隙水有49.2%保持未冻,60%饱和度的样品有81.4%未冻,而20%饱和度样品有87.4%的孔隙水没有冻结;（3）冻结状态下岩样的抗拉强度和点荷载强度随初始饱和度的增加均呈现减小-增加-减小的趋势,在饱和度80%左右均有一极大值,且两个强度的最大值均不出现在饱和度100%时。分析后发现,在低饱和度的状态下,冻结岩石的强度仍取决于孔隙中的未冻水含量;而在高饱和度的区间,孔隙冰的含量决定了其冻结强度;对于接近饱和的岩石,其冻结强度还受到冻胀损伤的影响。     

旋挖钻孔灌注桩在泥质粉砂岩地区施工实践

通过旋挖钻孔灌注桩在广西某大型电厂泥质粉砂岩地区的实际应用,分析了旋挖钻孔灌注桩与冲孔灌注桩相比具有的优势和特点,并针对施工中遇到的实际问题提出了相应的处理措施,可为今后该地区类似场地钻孔灌注桩施工提供一定参考。     

三峡库区泥质粉砂岩的SHPB试验及能量耗散特征研究

为了研究含水状态下泥质粉砂岩的动态力学性能,进行了不同冲击速度下的分离式霍普金森压杆动载试验,重点研究泥质粉砂岩动力冲击过程中的能量耗散特征。结果表明:加载速率及含水率的变化将对岩样破坏均产生较大的影响。含水率的变化对岩样能量耗散特征产生较大影响,冲击速率越高时,试件的应变率越高,含水率越大时,比能量值及破碎程度也越高,平均破碎块度d越小;含水率的变化是导致断裂韧度变化的重要影响因素,含水率增加将导致试件的断裂韧度降低,在相同的冲击荷载下更容易断裂成碎块。     

巴东组紫红色泥质粉砂岩损伤特性三轴试验研究

以宜昌至巴东高速公路中典型的巴东组紫红色泥质粉砂岩为对象,对其进行三轴压缩试验。通过对三轴应力-应变全过程分析表明:岩石破坏的实质是原生节理裂隙的不断扩展、累积、劣化的过程,其应力应变过程可分为线性弹性段,屈服段,应变软化段以及塑性流动四个阶段。基于试验结果探讨了泥质粉砂岩的初始损伤特性,分析结果表明:泥质粉砂岩的初始损伤时的主应力差对数与围压呈线性关系。同时,假定岩石微元强度服从 Weibull 随机分布的特点,合理推导了岩石微元强度的参量,建立了反映岩石破裂全过程的损伤软化本构模型,并分析了基于Weibull 分布的损伤变量与主应力差的抛物线数学关系,并结合试验数据与模型数据进行对比,分析了该损伤软化本构模型是合理的。     

含水状态下弱风化泥质粉砂岩冲击破碎的分形规律研究

水对岩石的物理力学性质影响较大,研究不同含水状态下岩石受冲击荷载后破碎物的分形规律具有较强的现实意义。借助于分离式霍普金森杆（SHPB）实验装置,开展不同含水状态的泥质粉砂岩的冲击试验,然后对破碎物的块度分布进行深入分析,并基于尺寸-频率分析方法,重点对破碎物颗粒粒径分布的分形规律进行探讨。结果表明,随着加载速率的提高,泥质粉砂岩冲击破碎物单块体积普遍减小,残留碎块的数量越多,破碎的程度也越高,此时分形维数越小;含水率越大,小颗粒比例越大,岩样破碎程度越高,饱水状态岩样的分形维数较其他两种状态大,天然含水状态和自然吸水状态岩样冲击破碎的分形维数较为接近;当冲击速度较大时其将成为影响分形维数的主要因素,含水率的影响相对较小。     

地质雷达及浅层地震在泥质粉砂岩中断裂带上的曲线特征

探讨了如何利用地质雷达及浅层地震有关原理判释泥质粉砂岩中隐伏断裂带的性质和特征。主要的工作方法是通过现场实测，分析地质雷达反映在张性断裂带和压性断裂带上的曲线特征，分析浅层地震相遇时距曲线在断裂带上的曲线特征。后者的主要特征有：（1）在断裂带上初至时间延长；（2）在断裂带上左右支时距曲线上下跳动的幅度均等；（3）在断裂带上跳动的长度不一；（4）在断裂带左右支时距曲线上下跳动或反相；（5）时距曲线呈喇叭口。阐明了地质雷达和浅层地震的原理及其在泥质粉砂岩中勘查断裂构造的效果     

节理泥质粉砂岩卸荷流变试验及流变规律研究

为了解节理对泥质粉砂岩卸荷流变规律的影响,进行了同起始围压,不同应力水平下的节理泥质粉砂岩分级卸荷流变试验。首先,详细介绍了节理试样的预制方法及卸荷流变试验的过程,然后,研究了节理试样在不同应力水平作用下的轴向及侧向流变应变变化规律,得出节理倾角为0°的试样轴向及侧向流变应变随围压降低的增大趋势最陡,节理倾角为60°的试样其次,节理倾角为40°的试样最缓。同时,分析了节理对轴向及侧向流变速率变化趋势的影响,探讨了不同倾角节理试样的卸荷流变破裂机制。研究结果较为全面地掌握了节理泥质粉砂岩的卸荷流变基本规律,为进一步建立节理岩体的流变本构模型及参数辨识提供了可靠依据。     

皖中泥质岩工程性质探讨

历来对半胶结泥质岩风化等级划分都带有许多主观性,从而影响提承载力,有的规范要求可不对半胶结岩石进行风化程度划分,但有时要对这些岩石进行工程地质细分,从而准确确定各分层的承载力与摩阻力。统计了合肥、六安、淮南、安庆地区等大量实践资料,用标准贯入击数、重型圆锥触探实验击数等原位测试手段来划分泥质岩风化等级,并对泥质岩的承载力与摩阻力等工程地质性质做出了评价。     

The effect of whole-rock MnO content on the stability of garnet in pelitic schists during metamorphism

Garnet-bearing mineral assemblages are commonly observed in pelitic schists regionally metamorphosed to upper greenschist and amphibolite facies conditions. Modelling of thermodynamic data for minerals in the system Na₂O–K₂O–FeO–MgO–Al₂O₃–SiO₂–H₂O, however, predicts that garnet should be observed only in rocks of a narrow range of very high Fe/Mg bulk compositions. Traditionally, the nearly ubiquitous presence of garnet in medium- to high-grade pelitic schists is attributed qualitatively to the stabilizing effect of MnO, based on the observed strong partitioning of MnO into garnet relative to other minerals. In order to quantify the dependence of garnet stability on whole-rock MnO content, we have calculated mineral stabilities for pelitic rocks in the system MnO–Na₂O–K₂O–FeO–MgO–Al₂O₃–SiO₂–H₂O for a moderate range of MnO contents from a set of non-linear equations that specify mass balance and chemical equilibrium among minerals and fluid. The model pelitic system includes quartz, muscovite. albite, pyrophyllite, chlorite, chloritoid, biotite, garnet, staurolite, cordierite, andalusite, kyanite. sillimanite, K-feldspar and H₂O fluid. In the MnO-free system, garnet is restricted to high Fe/Mg bulk compositions, and commonly observed mineral assemblages such as garnet–chlorite and garnet–kyanite are not predicted at any pressure and temperature. In bulk compositions with X_Mn= Mn/(Fe + Mg + Mn) > 0.01, however, the predicted garnet-bearing mineral assemblages are the same as the sequence of prograde mineral assemblages typically observed in regional metamorphic terranes. Temperatures predicted for the first appearance of garnet in model pelitic schist are also strongly dependent on whole-rock MnO content. The small MnO contents of normal pelitic schists (X_Mn= 0.01–0.04) are both sufficient and necessary to account for the observed stability of garnet.     

邯郸东部工程地质特征及地基处理方案研究

在工程实践基础上,对邯郸东部地基处理方法的设计,施工工艺、质量控制及施工效果进行了分析和比较,在经济技术分析和环保分析基础上,确定了本区地基处理方案的选择原则。提出了当设计地基承载力特征值大于或等于200kPa时,应采用CFG桩法进行地基处理;当设计地基承载力特征值小于200kPa时,东区应采用水泥土搅拌桩（干法）复合地基,西区应采用夯实水泥土桩法复合地基或水泥土搅拌桩（湿法）复合地基,北区和南区应采用水泥土搅拌桩复合地基。     

Occurrence of lawsonite in pelitic schists from the Sanbagawa metamorphic belt, central Shikoku, Japan

The occurrence of lawsonite is described from pelitic schists of the lower-grade part of the pumpellyite-bearing subzone of the chlorite zone in the Asemi River area of central Shikoku. The lawsonite-bearing parageneses are consistent with the generally accepted view that the Sanbagawa facies series represents higher pressures than the lawsonite-bearing facies series in New Zealand.     

内蒙古巴林右旗林西组粉砂岩碎屑锆石U-Pb年龄及其对古亚洲洋最终闭合的制约

为探究出露于内蒙古巴林右旗西拉木伦河以北地区的碎屑岩的形成时代和构造背景,对碎屑岩组合中的粉砂岩样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年,结果显示,98颗锆石的谐和年龄主要集中分布在5个年龄区间,分别为252~315 Ma、376~523 Ma、752~1097 Ma、1465~1694 Ma、1833~2563 Ma。最年轻的一组锆石年龄为252 Ma,该年龄值限定了该组地层的沉积下限年龄为晚二叠世。锆石年龄频谱图可以反映出该地层具有多物源供给的特点,既有中亚造山带南缘的年龄信息,又具有华北克拉通北缘老基底的年龄信息,表明本地区的林西组沉积物源主要来自中亚造山带南缘,也有少部分物源来自华北克拉通北缘。根据该样品的谱值特征并结合古生物地层学及古地磁学成果,研究区林西组的沉积下限时代主要为中二叠世末,林西组的沉积时代主体应为晚二叠世,并可延至早三叠世初。结合区域地层对比和中亚造山带东段构造演化,认为古亚洲洋可能在晚二叠世最终闭合。     

滇西芒棒盆地芒棒组碳质粉砂岩的工程地质特性

滇西芒棒盆地是在上新世喜山运动后期高黎贡山强烈隆升过程中形成的近SN向的断陷盆地,在盆地内发育芒棒组碳质粉砂岩等半成岩,规划建设中的中缅公路保山-腾冲高速公路段从该套地层中通过。野外调查发现：该套碳质粉砂岩具有成岩差、易崩解、结构性强等特性,容易引发边坡失稳、隧洞围岩冒顶等工程地质问题。室内试验测试表明：该类岩石具有天然含水量高、孔隙度大、低膨胀性和有机质含量高等特点。由于有机质的胶结作用,天然岩体和干燥岩块浸水后的性状显著不同,岩体干燥后具有水稳性增强和膨胀势降低的特性。结合典型工程实例,开展了原位直接剪切试验。试验结果表明:碳质粉砂岩具有抗剪强度较高、峰残降差小等特点,是该类地层中大型不稳定斜坡体和蠕滑型滑坡发育的主要因素之一。     

钻孔灌注桩压浆后的承载性能研究

根据某大厦及邻近场地试桩的静载荷及桩身应力测试结果,对压浆后桩的承载性能进行了深入地分析。未压浆桩的荷载-沉降关系符合双曲线函数,而压浆后桩的荷载-沉降关系符合幂函数。在极限状态时桩端阻力占总荷载比例为6.4 %～ 18.4 %,桩侧阻力占总荷载比例为81.6 %～93.6 %,且随着桩顶荷载的增加,桩端阻力所占比例快速增长。根据极限承载力外推值, 桩侧、桩端压浆的极限承载力提高幅度为89.85 %～147.81 %, 桩端压浆的极限承载力提高幅度为30.08 %～81.78 %。根据灰色关联分析,无论哪种压浆工艺,起主要作用的是压浆总量,且桩端压浆的影响大于桩侧压浆。     

胶北地块高压与低压泥质麻粒岩的相平衡关系与p-T演化轨迹

利用最新的内洽性热力学数据库和THERMOCALC3.21程序对胶北地块高压与低压泥质麻粒岩的相平衡关系进行了定量分析。计算了胶北地块高压泥质麻粒岩、低压泥质麻粒岩和夕线石榴黑云片岩等代表性富铝岩石KFMASH(K2O-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O)体系的p-T视剖面图,再现了这些岩石随温压条件变化可能出现的各种矿物组合与矿物成分变化,发现原岩成分不同的变质岩石,尽管变质演化过程有所差异,但在麻粒岩相变质条件下所形成的矿物组合一致。通过计算泥质岩石在高压(p=1.0GPa)和低压(p=0.5GPa)条件下的T-X视剖面图,发现极度富铁、贫镁的岩石,在高压麻粒岩相条件下并不会生成含蓝晶石的特征矿物组合,在低压麻粒岩相条件下也不会生成含堇青石的特征矿物组合。将样品实际观测结果与p-T视剖面图的计算结果对比,确定胶北地块高压泥质麻粒岩变质峰期的温压条件为830~860℃,1.25~1.4GPa,峰期后呈现顺时针样式的p-T演化轨迹,反映陆壳先碰撞增厚、后又快速减薄的地质动力学过程;确定胶北地块低压泥质麻粒岩变质峰期的温压条件为790~820℃,0.62~0.68GPa,峰期后呈现近等压冷却的p-T演化轨迹。