岩石矿物细胞元随机性参数赋值方法研究

数值计算中利用随机分布对各单元赋予不同的物理力学参数来考虑岩石的非均质性,赋值过程是纯随机的,并没有考虑岩石矿物组成的结构特征。故提出一种新的岩石非均质参数赋值方法--岩石矿物细胞元随机性参数赋值方法,基于岩石矿物种类及其含量定义细胞元类别判定区间,利用Monte Carlo方法对各个细胞元进行矿物类别判定,并进行相应的参数赋值,通过各矿物细胞元的随机混合体来描述岩石的非均质性。该方法既考虑了组成岩石的矿物种类及其含量（结构特征）,又考虑了组成矿物在岩石中的随机分布特征。针对矿物分布的随机特征,利用两矿物细胞元混合模型和三矿物细胞元混合模型进行数值试验,研究了矿物细胞元随机分布特征对岩石宏观力学参数的影响。研究结果表明,岩石矿物细胞元随机性参数赋值方法具有结构性和随机性的双重特性,其随机性不依赖于随机参数,岩石宏观力学参数受细胞元随机性特征的影响很小。     

利用单孔稳定流混合抽水试验求取分层渗透系数的方法研究

为了解决具有多个充水含水层的矿区中水文地质孔施工和分层抽水试验难度大的问题,以裘布依稳定流渗流理论为依据,建立了利用钻孔单孔混合抽水试验求取分层渗透系数的“概念模型”和“数学模型”,并以两个有代表性的勘查矿区为实验场,通过实验场中水文地质钻孔的施工、抽水试验、数据采集和资料综合分析,开展了单孔混合抽水试验求取含水层分层渗透系数的方法研究。实验结果证明,两个实验场水文地质孔混合抽水试验解算出的含水层渗透系数与单层实际抽水试验计算的结果的相对误差仅分别为373 %和44%,反映出研究提出的方法可行,可为相同类型矿床水文地质结构矿区勘查提供借鉴。     

迁安铁矿区变质岩石残留组构的初步研究

本区含有层状、似层状以及透镜状条带状磁铁石英岩的变质岩系,均遭受到相当于麻粒岩相的变质作用。混合岩化作用普遍,表现了以重熔作用为主,伴随有交代作用,但混合岩化的程度并不很高,只在局部地段出现了紫苏花岗岩。这对我们恢复原岩工作提供了可能性。 在恢复原岩工作中,方法较多。但利用残留组构来恢复原岩,研究铁矿形成条件,较之其他方法(如岩石化学、微量元素等)更直观有效。因此本文着重讨论深变质岩石的残留组构问题,有不当之处,望批评指正。     

岩石临界抗渗强度的测定及其在工程中的应用

通过岩石伺服渗透试验获得渗透率-应变关系和应力-应变关系曲线,对比分析岩石破坏前的渗透率、应力与应变之间的关系特点,提出了岩石临界抗渗强度的概念,阐述了将其作为岩石变形过程渗透性特征参数的工程意义,并实际应用于杨村煤矿煤层底板带(水)压开采隔水层阻水能力的评价。      

砂岩强度的估算研究及应用——以南水北调中线安阳段为例

为了获得合理的施工设计岩石强度参考值,以南水北调安阳段砂岩为例开展了3种岩石强度估算方法的研究:1)引进标准条件下风钎钻进时间作为指标来估算岩石的单轴抗压强度;2)收集已有成果给出利用波速估算岩石单轴抗压强度的公式;3)根据试验数据拟合出安阳地区点荷载强度与岩石单轴抗压强度间的经验关系式。通过上述方法得到了3种不同的岩石强度估算公式,并以AY33+600为例,综合利用所得公式进行了砂岩强度估算,发现这3种方法吻合度很高,且与砂岩室内试验强度值间的误差为2%~9%。上述公式在安阳段的应用解决了原设计方案中围岩分级不准的问题。     

基于数字图像相关法的两类岩石断裂特征研究

岩石破坏时的临界断裂特征,如过程区长度,裂缝口张开位移是运用断裂力学解决岩石断裂问题的关键所在。传统测量方法,如应变片、直线位移传感器无法获得岩石破坏时的全场变形,因此,也无法准确地获得上述断裂特征。数字图像相关法是一种光学的变形测量方法,其通过试样表面的数字图像采集及相关计算,能够获得岩石破裂过程各个阶段的高精度全场变形特征。利用该试验手段,对两类岩石,即相对较硬的大理岩和相对较软的黄砂岩开展了一系列半圆盘三点弯曲断裂试验并获得了岩石断裂时的临界变形场,对变形场进行分析,从而确定了两类岩石破坏时临界特征、过程区长度及裂缝口张开位移。结果表明,大理岩的断裂过程区长度明显小于黄砂岩的断裂过程区长度,峰值时黄砂岩COD的值均大于相同裂纹长度的大理岩,而较软岩的力学行为更容易受边界效应的影响。上述研究有助于进一步了解不同类型岩石的断裂发展过程并采用相应的方法来解决岩石破裂问题。     

低渗透砂岩油藏沉积物粒度分布特征研究

利用MS 2000激光粒度仪,对胜利油区砂岩油藏中112口井的3000多块样品进行测试分析。实验发现低渗透砂岩油藏与中高渗透油藏不同,其沉积物粒度分布主要存在三种方式,每种方式都有其特定的粒度分布特征,并且与一定的沉积作用相联系。研究表明,沉积岩粒度中值分布、泥质含量、分选性等是影响油藏岩石渗透能力的重要因素,正态分布和混合正态分布能较好地描述低渗透砂岩油藏中沉积物的粒度分布特征。     

用非稳定流混合抽水试验确定含水层水文地质参数的方法

为了减少因分层抽水而造成的钻探施工过程中的困难,长期以来水文地质工作者在探讨用混合抽水试验确定含水层水文地质参数的方法。在已有的方法中,多采用稳定流混合抽水试验加做某些辅助工作的办法,以确定含水层水文地质参数。但由于稳定流抽水试验本身在理论上的缺陷,尤其是因为有的方法需要     

岩石内变量蠕变模型研究

通过一系列砂岩、页岩和辉绿岩室内蠕变试验,获得了不同应力和初始应变状态下岩石蠕变特性。通过误差分析讨论了计算蠕变速率时如何选择时间增量。讨论了复杂加、卸载条件下时间相关蠕变模型的局限性,提出采用不可恢复应变作为内变量来描述复杂条件下岩石蠕变性质,并据此提出了岩石的内变量蠕变模型。试验数据与模型拟合结果对比表明,内变量蠕变模型较好地反映了3种岩石的蠕变行为。此外,还初步讨论了模型在岩石率相关性质研究中的适用性,并利用相关试验数据进行了验证。     

基于微观岩石力学试验和NWA13618陨石的小行星岩石力学参数分析

未来人类的地外天体勘探、太空资源开发、地外基地建设等活动都离不开岩土工程技术的发展。目前,人类获得太空岩石样本仅有太空飞行器取样和收集陨石两种途径。由于陨石存量稀少、价格昂贵、尺寸小并且形状任意,因此难以加工成传统力学试验与模拟（mechanical testing&simulation,简称MTS）材料试验机等宏观岩石力学试验所需要的高质量标准岩样。基于微观岩石力学试验和统计分布模型,发展了适用于小尺寸陨石的力学参数测量新技术。首先,应用矿物自动定量分析系统（TESCAN integrated mineral analyzer,简称TIMA）获得NWA13618陨石成岩矿物组成、含量和分布。然后,利用网格纳米压痕技术进行大量压痕试验获得多点弹性模量;之后,利用高斯混合模型,统计求解NWA13618陨石中4种主要矿物的力学参数。橄榄石、辉石、铁镍金属、长石的弹性模量分别为116.73、101.77、87.24、70.74 GPa;最后,基于岩石力学试验结果,采用Mori-Tanaka均质化方法获得NWA13618陨石宏观cm尺度弹性模量为90.48 GPa。提出的微观岩石力学试...     

循环冲击下波阻抗定义岩石损伤变量的研究

在动静组合加载试验系统上,对有轴向预应力的岩石进行循环冲击时无法测量其声波波速,以致于不能用声波波速值的变化研究此过程中岩石的损伤演变特性,为此提出了基于岩石波阻抗定义其损伤变量的方法。在理论上证明裂隙岩石的密度和纵波波速间具有良好的正向相关性,在同一损伤过程中,岩石的波阻抗与其纵波波速的相对变化量接近,根据密度和纵波波速都能反映岩石损伤的现实,得出基于岩石波阻抗定义岩石损伤的方法是可行的结论,并给出其定义损伤变量的表达式。根据一维应力波理论,推导出由入射波和反射波或透射波求解波阻抗的表达式。对利用霍布金森压杆装置进行试验时应力波在岩石试件两界面间多次透反射的过程进行了分析,在此基础上,确定了由试验数据计算循环冲击过程中岩石波阻抗的方法。对岩石试件进行了无初始应力的循环冲击试验,测量了岩石在每次冲击后的纵波波速,得出了基于波阻抗和纵波波速定义的损伤变量具有相同的变化趋势的结论,并分析了二者之间有差别的原因。研究结果表明,在入射能大小接近的循环冲击过程中,利用波阻抗定义岩石损伤变量的方法是可行的     

混合抽水试验理论与实践问题的讨论

前言水文地质工作的主要任务之一是测定岩石渗透系数,在多层状含水层中,该项任务主要通过钻孔分层抽水试验来完成。如所周知,分层抽水试验需要大口径钻孔,并对所揭穿的几个含水层分别进行止水隔离,或者对每个含水层单独打钻孔,进行所谓排孔抽水试验,这些方法不仅影响钻探工作进度,且需要大量的管材。排孔抽水试验虽然可以简化钻孔结构,但仍需止水,而且往往使钻探工作量增加一倍以上,耗费很大。     

应用超声波破碎矿山岩石的可能性的介绍

在凿岩爆破之外,如何获得一更有效的破碎岩石的新方法是矿山业多中最重要问题之一。近年来苏联不少科学工作者为要寻找这一新方法曾做了不少研究和试验工作。他们所探讨的新方法有下列几个方面（注1）。1．超声波及低声波破碎岩石方法超声波方法利用一种磁伸缩辐射器在岩石中进行钻孔和切割。据其他国家的科学资料,低声波方法是有较大的前途。     

有序最优分割法在地质及工程地质分层上的应用

地质及工程地质分层是工程地质评价首先要解决的基本问题。试验取得的各项数据是分层的依据。如果一个地区有几个或几十个钻孔时,各项试验数据有成千上万个,用手工处理这批数据,很困难。电子计算机和数学地质,为地质工作利用试验资料,择取地质信息开拓了新的途径。本文将简单介绍利用电子计算机对天津市区300米以上地层进行地质及工程地质分层的探索。     

混合重金属离子侵蚀饱和黏性土渗透特性试验研究

渗透特性是表征黏性土层防渗能力及防污性能的关键控制因素,黏土衬垫渗透系数的正确选择对保证垫层的防污效果具有极其重要的意义。采用柔性壁渗透仪,通过室内试验研究了混合重金属离子共存情况下侵蚀饱和黏性土的渗透特性变化规律。试验结果表明,将可溶性铜、铬离子混合与铜、锰离子混合溶液作为渗液,黏性土渗透性均随着掺入离子浓度比例的增大而逐渐增强,且相同试验条件下,铜、铬离子混合溶液作为渗液测得的黏土渗透系数值大于铜、锰离子混合溶液作为渗液测得的渗透系数值。混合重金属离子的存在削弱了黏土垫层作为工程防污屏障服役的能力,并对黏土层的水力传导性起到了劣化作用。试验土样微观结构分析表明,渗液特性的改变影响了土样内部的微观结构,随着渗液混合离子质量比的增大,土样中出现了凝聚体且有效输运孔隙通道增大,与宏观渗透特性的变化规律相吻合。研究结果能够为有效评估黏土防污屏障的防渗隔污能力及研究堆场渗液在黏土垫层中的运移机制提供参考。     

冀东某地变质铁矿研究新成果

地勘系师生于75—76年在冀东某地开门办学,完成1:1万填图(300Km~2),测制了20条剖面(总共长36,403米),综合了历年勘探和前人工作成果,提出了本区含矿地层的分层方案。 首先,概述了地质背景。对区内混合岩化作用和麻粒岩相的变质作用特征进行了初步研究,在此基础上,以V剖面为重点,逐层详介该剖面岩石组合特点(包括基本岩石和特征     

煤层底板岩石全应力—应变渗透性试验

为探讨岩石应力应变与渗透率的关系,利用美国MTS公司815.02型电液伺服岩石力学试验系统,采用瞬态渗透法,研究了岩石在加卸载全应力—应变过程中的渗透规律。结果表明,岩石渗透系数既与应力状况和应变历史有关,也与岩石自身的结构和性质有关。      

蒲石河抽水蓄能电站上水库裂隙岩体渗透张量的确定

本文提出了一种既能反映裂隙岩体的渗透特性,又相对准确的确定裂隙岩体渗透张量的方法。首先通过裂隙在空间展布状况的测量,用统计学方法初步确定裂隙岩体的渗透张量,获得渗透主值及主方向,然后根据野外压水试验得到的岩体透水率,利用巴布什金公式计算各试段岩体的渗透系数,求出修正系数,从而得到研究区裂隙岩体的修正渗透张量。并运用上述方法对蒲石河抽水蓄能电站上水库坝址区裂隙岩体的渗透张量进行了计算。结果表明,该方法能较好地刻画裂隙岩体渗透性的各向异性特征,可为岩体渗透性分区及防渗帷幕的优化提供科学依据。     

高岭-蒙脱混合黏土渗透各向异性模型研究

完善的渗透各向异性模型有助于指导地下建筑施工期和运营期的排水注浆方案的选定,为了建立完善的渗透各向异性模型,利用三轴渗透仪对高岭-蒙脱混合黏土开展一系列渗透试验,并从宏观和微观两个角度尝试建立渗透各向异性模型。研究结果表明：随着膨润土掺入量增加,混合黏土中小孔隙含量不变,中孔隙含量增多,而大孔隙含量减少;随着固结应力的增大,混合黏土中孔隙均减少,且孔隙最大孔径减小;宏观参数孔隙比和液限孔隙比与渗透各向异性比之间的规律性较弱,说明孔隙比和液限孔隙比不是决定渗透各向异性比的关键参数;用微观参数表述的渗透各向异性模型有较强的规律性,说明从微观角度探究渗透各向异性模型不仅可行,而且更能揭示混合黏土渗透各向异性的本质,且微观参数模型中,用能反映较大孔隙变化的孔径指数 ～ 表述的渗透各向异性模型相关性最好。     

根据共生矿物-定量分析恢复变质和交代蚀变岩石的原岩

当前,恢复变质岩原始成分的各种岩石化学方法颇为流行.这些方法都是以变质作用过程中岩石总化学成份或其个别组分不发生变化的原则为基础的.在查明带状变质杂岩发育区的地质特征时有必要运用这些方法.但困难在于,许多情况下用这些方法不可能恢复混合成分的岩石和在非等化学条件下蚀变的岩石.为此,作者提出了定量-矿物恢复法(KMP法).它的基本前提是:1)在非等化学变质作用和交代作用情况下,几乎总保留有残余区段,对其进行研究可以获得岩石原始成分的信息;2)对于正常的"等化学"变质作用,变质矿物共生组合含量与岩石的原始化学成分有一定关系.