云冈石窟危岩发育的成因分析

云冈石窟发育危岩,在国内砂岩石窟中具有代表性;对云冈石窟危岩发育的成因分析,可指导砂岩类石窟危岩的防治。采用工程地质的研究方法,从内在环境条件和外在环境条件两个层面,对云冈石窟区域危岩的发育条件进行系统分析。箱形向斜和断裂是云冈石窟区域危岩发育的宏观构造成因,近东西向的张裂隙和北东向剪切裂隙直接控制石窟区域内危岩的发育。石窟陡崖的高差直接控制岩坡卸荷带的发育规模,也决定着危岩体的致灾能量。软硬相间的岩层差异风化形成陡崖和岩腔,构成危岩体形态。裂隙水及降雨直接影响岩体稳定性。冻融、温差、干湿交替长期作用于岩体,导致危岩体稳定性不断劣化。人工开凿洞窟破坏崖壁应力状态,是危岩失稳的影响因素。云冈石窟危岩体成因分析结果为指导危岩体防治提供了重要依据,对危岩体稳定性分析具有重要意义。     

中国西部深切河谷谷底卸荷松弛带成因机理研究

中国西部深切河谷中大量钻孔等资料分析表明,西部深切河谷谷底浅表层普遍存在卸荷松弛现象。谷底卸荷松弛带一般厚10~20m,具有弱风化、裂隙发育、岩体强度较低、完整性差、透水性较高等特征。研究结果揭示谷底形成后岩体经历了谷底应力集中→谷底岩体变形破坏→表层岩体卸荷松弛→次生裂隙发育→长期水岩相互作用→形成现今谷底弱风化、弱卸荷带。室内物理模拟研究直观地再现了谷底岩体应力集中、变形破坏,形成卸荷松弛现象。     

区域非稳定动力学环境下的岩体松动效应

区域非稳定动力学环境下,长期的构造变形、重力卸荷以及地震动力作用的共同影响,可以导致岩体发生大范围变形、松动。松动岩体内发育大量的软弱结构面,且表现出整体破碎、松弛严重、透水强烈,张性节理裂隙发育、地表裂缝较发育、岩体地震动力破坏信息反映明显等特征。岩体的变形松动可以分为卸荷变形松动、倾倒变形松动、顺层滑移松动、断层控制松动、节理裂隙控制松动等5种模式。岩体的物理振动试验结果表明,地震动力是造成岩体松动的主因。数值模拟结果表明,在单纯自重应力影响作用下,松动岩体不会出现大面积的失稳破坏现象,但在地震动力作用下,松动岩体会发生大面积屈服破坏。     

岩体风化卸荷数值判别

风化作用和卸荷作用都会导致岩体破碎。在探硐腰线上测试岩体的纵波速度和岩石的回弹值,并对测得的纵波速度和回弹值分别进行聚类分析,分成不同的数据组。根据风化与卸荷的本质特征,无论岩体风化还是卸荷,其纵波速度都存在级差;但风化岩体回弹值存在级差,卸荷岩体回弹值不存在级差。利用玻尔兹曼函数数学模型,通过拟合计算分析纵波速度和回弹值,对岩体风化与卸荷进行数值判别,并进一步定量划分风化带与卸荷带,确定带的界线。实例应用结果表明：该数值判别方法操作简易,能科学客观地判别风化与卸荷,精确确定风化带与卸荷带的界线,定量解决工程地质问题。     

法向卸荷下贯通裂隙岩样压剪破坏特征研究

开展贯通裂隙岩样在法向卸荷下的压剪破坏研究,有助于更好地理解岩体裂隙在卸荷条件下的失稳特征。对单裂隙贯通岩样开展剪切应力峰前一系列法向卸荷破坏试验,分析了法向卸荷下试样裂隙的变形及能量演化规律。结果表明,法向卸荷下裂隙压剪失稳时的法向应力大于常规直剪试验的对应值,裂隙的抗剪能力减弱;剪切位移随法向应力减小而增大;卸荷变形比K随裂隙轮廓面积比Rs的增加而增大;卸荷过程中总变形能U0由减小转变为增加的现象可用于预测岩石裂隙卸荷失稳。研究结果对理解贯通裂隙岩体压剪卸荷失稳破坏具有一定参考意义。     

蓬莱阁丹崖山安全监测与分析

丹崖山边坡稳定性是关系古文物蓬莱阁安全的关键问题。丹崖山边坡高差大、断层裂隙发育、岩体卸荷深度大,地质条件十分复杂,边坡在施工期和运行期的稳定性问题特别突出。该文介绍了丹崖山岩体加固后的监测布置,并对岩体表面变形趋势、空间分布形态、加固后变形趋势进行分析,通过对多点位移计、锚杆测力计、锚索测力计、表面裂缝计及地表变形等监测结果进行综合分析,得到边坡岩体的变形规律。     

平缓反倾红砂岩高陡切坡的稳定性分析

以沪渝高速公路湖北段平缓反倾红砂岩为研究对象,在平缓反倾红砂岩高陡边坡中岩体易软化崩解。自然冲侵蚀形成的高陡山体卸荷变形可达几十毫米至近百毫米,卸荷变形破裂方向与构造节理重叠,使节理裂隙变宽,贯通性提高,为高陡坡体提供了顺坡向陡直破裂面。加之公路切坡卸荷变形和坡体软化变形,岩体软化后的变形模量下降约80%,卸荷变形和软化变形各有数毫米的变形量,与自然坡体卸荷重叠,使坡体变形进一步加大,使红砂岩坡体潜在不稳定性增大。同时地下水作用使卸荷裂隙充填一定高度的静水压力,还使岩体产生软化,岩块软化系数一般在0.3~0.7,导致岩体强度显著下降,30～40 m高的静水压力可使边坡的稳定性系数从开挖前的5.56降至1.96,开挖后从2.77降至1.07,这两方面的作用可使切坡后较稳定的反倾坡体变化到极限平衡状态,甚至失稳状态。因此,施工中要特别注意切坡后的即时加固,并采取措施防止卸荷裂隙中地下水聚积,减少地下水对坡体的软化。     

吐鲁番市葡萄沟景区崩塌地质灾害变形破坏模式研究

在对新疆吐鲁番市葡萄沟景区野外实地调查的基础上,同时结合研究区自然地理概况和地质条件的分析,以研究区内发育的29处崩塌危岩体(带)地质灾害点作为研究对象,对区内崩塌危岩体(带)地质灾害的孕灾条件、变形破坏模式以及主要影响因素等内容进行分析和评价。研究结果表明:葡萄沟景区内重要灾害点危岩体变形破坏模式主要划分为倾倒式、坠落式和滑移式等三种类型,而影响危岩体(带)的主要控制因素是卸荷裂隙和风化裂隙,主要诱发因素为暴雨、地震和人工切坡。     

云冈石窟砂岩特性与岩石风化试验

侏罗纪期间河相沉积而成的巨大砂岩透镜体是云冈石窟遗产载体,在目前环境条件下,石窟砂岩风化破坏非常严重。通过现场调查表明,在不同细分层位,砂岩破坏特征与其沉积环境及沉积构造密切相关。进一步对不同风化程度样品进行测试,以此建立起风化评估依据,结果表明,该砂岩化学风化主要体现在胶结物流失、长石蚀变,而次生可溶盐结晶及冻融形成的物理破坏也不应该忽视。通过风化模拟试验可知：酸的溶蚀对石窟岩体表面造成直接破坏;同时,形成的可溶盐将导致砂岩出现由内而外劣化现象;由于岩石的孔隙率低、渗透性较差且胶结密实,岩石抵抗冻融作用相对较强。建议云冈石窟目前保护措施以治水为主,通过减少崖壁表面渗水、洞窟裂隙渗水及底部泥岩泛潮来减少上述劣化作用效应。     

重庆南川甑子岩山体崩塌机制研究

本文以重庆南川甑子岩崩塌为例,对近水平厚层状高陡灰岩山体座落滑移式崩塌机制进行研究,通过工程地质分析揭示了甑子岩危岩崩塌的成因机制,利用数值模拟开展了初始变形破坏的研究。研究认为,甑子岩崩塌是自然条件下形成发育、受岩溶风化与人类工程活动影响所产生的大型危岩体崩塌。岩体中多组大型陡倾节理发育,卸荷作用下在陡崖边缘形成张拉裂隙,地下水长期溶蚀使裂隙连通率不断增大,地下采空加速软弱基座破坏、危岩体变形。随着裂隙的贯通,软弱基座内部应力累积,应变逐渐增大,当超过岩体强度时发生圆弧形剪切滑移破坏,导致柱状危岩体座落崩塌。     

风化岩体及风化带划分的数学地质方法研究

针对风化岩体仍无理想的定量分带方法这一研究现状与工程建筑需要的矛盾,提出了对能够检测工程环境岩体风化程度的各种物理力学、矿物学和声学指标进行方差分析和特殊的“动态方差分析”方法,可对岩体风化带的划分进行定量评价,达到某一试验结果下的最佳分带效果。还结合应用实例讨论了不同地质条件下分带计算过程的相应变化和应用效果。最后指出,工程岩体分类亦可借鉴本文的研究方法。     

龙滩水电站蠕变体B区折断面及折断错滑面成因分 析

通过对广西龙滩水电站左岸边坡蠕变体B区折断面和折断错滑面地质特征,变形特征,滑带充填物特征以及力学参数研究,结合监测,岩体风化以及构造特征、表层岩土体滑移-牵引等特征分析,认为折断面和折断错滑面的形成主要是由于边坡岩性以及河水侵蚀等作用下,岩体的风化差异所造成的,而且在目前有效的工程处理下,由监测资料可知,边坡变形波动较大,变形量值小,没有明显的滑移趋势,稳定性较可靠。     

渝利铁路青石岩段边坡危岩体稳定性评价及防治措施研究

渝利铁路青石岩段为深切河谷型边坡,该边坡表部岩体在风化缷荷作用下结构复杂且稳定性差。此外,浅表层岩体在降雨、地震及工程开挖等影响下,局部已经出现了不同模式不同规模的变形失稳现象,严重影响工程建设和运营期间的安全。因此,本文根据边坡岩体结构特征及风化缷荷特征等工程地质条件,结合不同失稳模式的危岩体,提出了相应的稳定性评价理论和方法。最后,针对不同规模和不同稳定状态下的危岩体提出了有效的防治措施。     

西南某水电站谷底深厚覆盖层与卸荷松弛带特征及其成因机制分析

钻孔揭示,该水电站河谷谷底发育着深厚覆盖层及卸荷松弛带。深厚覆盖层纵向上可以分为3层:下部和上部为正常的河流相,中部为多成因堆积物加积层;谷底浅表部岩体结构松弛,完整性差,裂隙张开、泥质充填,裂面严重风化锈染。研究表明,谷底松弛是由于河流切至谷底时造成应力集中,导致岩体剪切破坏;并经过漫长的卸荷回弹及风化作用在谷底形成一定厚度的松弛带。     

白云岩和石灰岩山区石漠化速度差异原因分析

石漠化主要形成在由白云岩和石灰岩组成的碳酸盐岩分布区。白云岩石漠化的发生率较石灰岩低。主要原因是白云岩与石灰岩相比,总体特征是风化颜色深、矿物颗粒粗且分布不均匀、硬度大容易破碎、孔隙并口裂隙发育、表面粗糙。白云岩的这些特征有利于物理风化成壤,有利于保存土壤和植被生活,石漠化的发生率就相对较低。     

Long-term rates of chemical weathering and physical erosion from cosmogenic nuclides and geochemical mass balance

Quantifying long-term rates of chemical weathering and physical erosion is important for understanding the long-term evolution of soils, landscapes, and Earth's climate. Here we describe how long-term chemical weathering rates can be measured for actively eroding landscapes using cosmogenic nuclides together with a geochemical mass balance of weathered soil and parent rock. We tested this approach in the Rio Icacos watershed, Puerto Rico, where independent studies have estimated weathering rates over both short and long timescales. Results from the cosmogenic/mass balance method are consistent with three independent sets of weathering rate estimates, thus confirming that this approach yields realistic measurements of long-term weathering rates. This approach can separately quantify weathering rates from saprolite and from overlying soil as components of the total. At Rio Icacos, nearly 50% of Si weathering occurs as rock is converted to saprolite; in contrast, nearly 100% of Al weathering occurs in the soil. Physical erosion rates are measured as part of our mass balance approach, making it particularly useful for studying interrelationships between chemical weathering and physical erosion. Our data show that chemical weathering rates are tightly coupled with physical erosion rates, such that the relationship between climate and chemical weathering rates may be obscured by site-to-site differences in the rate that minerals are supplied to soil by physical erosion of rock. One can normalize for variations in physical erosion rates using the “chemical depletion fraction,” which measures the fraction of total denudation that is accounted for by chemical weathering. This measure of chemical weathering intensity increases with increasing average temperature and precipitation in data from climatically diverse granitic sites, including tropical Rio Icacos and six temperate sites in the Sierra Nevada, California. Hence, across a wide range of climate regimes, analysis of chemical depletion fractions appears to effectively account for site-to-site differences in physical erosion rates, which would otherwise obscure climatic effects on chemical weathering rates. Our results show that by quantifying rates of physical erosion and chemical weathering together, our mass balance approach can be used to determine the relative importance of climatic and nonclimatic factors in regulating long-term chemical weathering rates.     

流域盆地的风化作用与全球气候变化

介绍了岩石风化作用与流域盆地的物质输送对于研究全球海-陆物质循环和全球气候变化的重要意义。讨论了运用河流的颗粒相和溶解相载荷分别去估算机械剥蚀率和化学风化率的科学性及各种计算方法。从全球的观点对岩性、径流、地势、气候、植被以及人为活动 6个因素对于岩石风化作用及河流颗粒相和溶解相物质输送的影响进行了详细的讨论，得到岩性是决定机械剥蚀率和化学风化率的主导因素，径流和地势是影响河流颗粒物输送的重要因素，而径流和气候则对河流溶解离子的输送影响较大，此外植被和人为活动对河流化学及颗粒物输送的影响也越来越受到人们的关注。探讨了岩石化学风化作用消耗的CO₂量及其对全球气候变化的影响，在此基础上，归纳了岩石化学风化作用与气候变化的模式。     

河南省荥巩煤田大峪沟矿段深部铝土矿床地质特征及找矿方向

荥巩煤田大峪沟矿段深部铝土矿床是最近找矿突破发现的一个大型铝土矿床。该铝土矿床成矿时代为早二叠世,成矿物源主要为古陆铝硅酸岩风化物,少量为中奥陶统马家沟组碳酸盐岩风化产物,成矿环境为潮坪-沼泽环境,由长期的沉积间断、特定的岩相古地理环境、构造变形和表生风化作用共同控制着矿床的形成;上石炭统本溪组是铝土矿形成的含矿岩系;海湾泻湖相沉积环境是铝土矿床形成的有利条件;下古生界奥陶系、寒武系古岩溶侵蚀面是铝土矿形成的有利场所,古岩溶侵蚀面洼地及漏斗是铝土矿的定位空间。大峪沟矿段铝土矿床成因模式属于"古陆风化+碎屑和化学沉积";成矿机制为机械和化学分异。含矿岩系底部铁质风化壳/铁质黏土岩为碳酸盐岩风化形成,铝(黏)土矿来源于铝硅酸盐岩。大峪沟深部铝土矿床的发现为河南省寻找深部铝土矿床指明了方向。     

Geochemical evidence from Lower Permian volcanic rocks of northeast New South Wales for asthenospheric upwelling following slab breakoff

Within the Daly River basin, Northern Territory, three erosion surfaces are described and their relationships to deep weathering are discussed. The Bradshaw surface is the highest and oldest surface recognized. It is of considerable perfection and forms main divides; it is associated with a deep lateritic profile with a strongly silicified horizon forming the lower part of the pallid zone and extending into rocks immediately beneath. The Maranboy surface now forms secondary divides, with related rock‐cut terraces, below the level of the Bradshaw surface. In most areas it was produced by the stripping of the upper, less silicified parts of the Bradshaw pallid zone. The Maranboy surface is associated with a lateritic weathering profile less deep than the Bradshaw profile and mainly developed in the Bradshaw weathering mantle. A younger erosion surface, the Tipperary surface, advanced by the removal of the Maranboy re‐weathered layer exposing the resistant Bradshaw silicified rock which commonly forms a base‐level of denudation. The Tipperary surface consists of broad plains, gently undulating terrain, and dissected headwater valley floors. It is relatively unweathered and carries depositional mantles which are attributed to climatically induced slope instability.

The ages of the erosion surfaces and the possibility of climatic changes in the area are also briefly discussed.