红黏土承载比的土团尺寸效应研究

高液限红黏土用于路基填筑时,因其不良的水理特性,需要掺石灰或水泥改良。但红黏土成团现象十分突出,进行灰土拌和时不易达到均匀状态,影响预期改良效果。通过对不同直径的红黏土土团及石灰改良土土团进行承载比试验,结果表明：干密度随着土团直径尺寸的增大呈现先增大后减小的特征,红黏土和石灰土的最大干密度对应的土团直径处在0.2～ 5 mm范围内;而最大承载比CBR值对应的土团直径分别处在5～10 mm和2～5 mm的范围内。石灰土和红黏土的吸水率、膨胀率均随着土团尺寸的增大,呈现先减小后增大的整体变化趋势。在2～10 mm的范围内,两种土的膨胀量最小。石灰改良只对直径小于5 mm的土团的膨胀特性起到明显的抑制作用。可见,现场施工中严格控制土团的大小对保证土体的强度和水稳定性具有十分重要的意义。     

青藏高原全新世植被的时空分布

根据青藏高原 30个点湖泊的孢粉记录综合研究显示 :在进入全新世之前 (12kaBP以前 )除最东南部外 ,高原从东到西均发育为荒漠草原植被 .全新世早期 (12～ 9.0kaBP)高原东南部 (10 4°～ 98°E)为落叶阔叶林 /针阔叶混交林 ,季风已进入本区 ,气温比前期上升 2～ 4°C ,降水波动于 35 0～ 5 5 0mm之间 .中部 (98°～ 92°E)为草甸或灌丛草甸 ,再向西至 80°E左右为草原植被 ,气候寒冷干燥 ,平均气温比现在低 4.5～ 5 .5℃ .最西部 10 .5～ 9.9kaBP出现相当于欧洲新仙女木气候倒转事件 .全新世中期 (9.0～ 3.2kaBP)高原由东向西古植被依次发育为针阔混交林或硬叶阔叶林 (10 4°～ 98°E)→针阔混交林 (98°～ 80°E)→灌丛草甸→草原 (92°～ 80°E) .中期气候比早晚期温暖湿润 ,东南部 1月份气温高于现在 3℃ ,年降水量比现今多 2 5 0mm以上 .中西部气候温暖湿润 ,出现高湖面期 ,年均温高出现在 5℃以上 ;全新世晚期 (3.2kaBP以后 )由东向西古植被依次为硬叶阔叶林→针阔混交林→草甸→草原→荒漠 ,气温降水呈非线性下降 ,越向西下降幅度越大 .东南部 1月份气温比中期下降 4～ 4.5℃ ,年降水少 35 0mm ,东北部最冷月气温比中期下降 8℃左右 .中西部严重干旱 ,湖面降低 ,湖水变咸     

热液金刚石压腔 (HDAC)在地质上的应用及甲烷水合物合成实验研究

热液金刚石压腔 (HDAC)是 2 0世纪末发展起来的一种高温高压及低温高压实验技术。它可在 - 180～ 12 0 0℃ ,10 0～ 10 0 0 0MPa水热体系进行实验 ,并具直观实验全过程的特点。文中首次运用HDAC在水体系中对哀牢山花岗岩进行了熔融实验 ,在显微镜下观察到花岗岩熔融过程 ,其初熔温度为 712 88～ 714 87℃ ,压力为 2 2 5MPa ,熔融温度为 759 54～76 0 0 0℃ ,压力为 30 0MPa。重点介绍了国外运用HDAC进行冰的高压相、水体系中伟晶岩矿物溶解、可燃有机岩、石油及岩石热解、高压下矿物包裹体均一温度测定及甲烷水合物合成实验研究新成果。甲烷水合物在永久冻土带及大陆坡、海底高原、海底沉积物等地质环境广泛分布 ,储量大 ,可成为 2 1世纪人类使用的新能源。目前世界主要国家的科学家除致力于该资源勘探外 ,还运用不同方法进行甲烷水合物的合成研究 ,以了解其形成条件及性质。开发和应用甲烷水合物具有重大意义 ,为促进我国此项工作开展 ,文中作了重点介绍。     

煤质直接破碎活性炭实验研究

制备净化水用直接破碎活性炭可选用直接活化和炭化-活化两种工艺路线。研究结果表明，利用直接活化法生产的活性炭性能较佳，其最佳工艺参数为：粒度0．45mm的煤料，在900℃T，升温速率控制为15℃／min．进水量控制为2．8ml／min，直接活化5h，既能够制备出各项指标均达国家标准的净化水用煤质直接破碎活性炭。     

水热型融雪路面金属导热管合理埋设间距研究

为了研究水热型融雪化冰路面结构中金属导热管合理布设间距, 建立了基于传热学理论的路面融雪化冰有限元分析模型, 对不同外界气温、 不同埋设间距工况下金属热管融雪化冰能力进行计算分析. 结果表明: 外界气温在0~-10 ℃之间时, 热管融雪效果明显. 气温低于-10 ℃时, 热管尽量埋设至路面中部; 热管最优间距为100~200 mm, 当热管间距>200 mm时, 即使管内水温高达40 ℃, 0 ℃ 等温线将不再连续.     

江汉盆地始新世中、晚期古气候定量重建初探

依据江汉盆地明钾1孔中、晚始新统系统的孢粉资料, 应用化石孢子花粉亲缘植物的生态位估算孢粉组合所反映的古气候特征.气候参数曲线的变化趋势显示江汉盆地始新世中期气候参数与现今北纬2 2°~ 2 6°的数值相接近, 为中-南亚热带湿润半湿润气候.晚期气温较前期低1~ 4℃, 相当于现今北纬2 3°~ 2 8°处的数值, 为北-中亚热带气候.但是, 气候构型与现今截然不同, 具有气温高、年较差小、降水波动大的特点.始新世中期1月均温比今高5~ 9℃, 表明冬季风作用尚不明显, 晚期略显冬季风的影响.气候的降温发生在孔深2 10 0m处, 主要表现为1月均温的下降和年较差增长, 因而孢粉组合中落叶阔叶树种增多.年降水量波动强烈, 一般于30 0~ 170 0mm之间, 这有利于盐类矿物的迁移和堆积.降水量低于10 0 0mm时, 麻黄灌木花粉增多, 且与膏盐堆积深度相一致.高山深盆的干热环境是本区盐类矿物沉积的主要原因, 年降水量波动强烈且偏低, 有利于盐类的持续堆积, 从而有别于现今西北地区的盐类堆积.      

古尔班通古特沙漠植物雾凇凝结特征

古尔班通古特沙漠冬季稳定积雪期长,多雾凇天气.通过2007年11月~2008年3月在沙漠南缘的定位实验观测,发现植物雾凇凝结水总量平均为5.8 mm,占冬季降水量的21.8%,其中,沙漠区垄间和垄上植物雾凇凝结水总量分别是3.8 mm和9.1 mm,各占冬季降水量的14.4%和34.3%;植物雾凇凝结水量是雪面凝结水量的5倍;荒漠植物的雾凇凝结水可以增加古尔班通古特沙漠冬季植被分布区域水资源量.雾凇形成的最大风速一般小于3m/s;-15℃~-20℃是雾凇形成次数最多的气温区间,占全部雾凇日数的24.3%,气温低于-30℃时雾凇凝结量显著减少;观测期雾凇形成时大气最大相对湿度小于80%的日数占冬季雾凇日数的41%.低温、高湿、低风速的气象条件,加之梭梭枝条的细直径和针状叶特征,是古尔班通古特沙漠冬季具有丰富植物雾凇凝结水的重要原因.     

辉绿岩脆-塑性变形转化的高温高压实验研究

以天然叶腊石为传压介质, 在温度800~100 0℃、围压0.6~1.0 GPa和应变速率10-4~10-5 s-1条件下, 对Maryland辉绿岩的脆性-塑性转化进行了实验研究.实验结果表明, 在10-4~10-5 s-1应变速率和固定围压1.0 GPa条件下, 当温度低于800℃时, 岩石变形为典型脆性破裂; 温度高于1000℃时岩石变形以准稳态蠕变为主; 温度在800~950℃之间, 岩石变形从脆性破裂向准塑性流动转化.温度变化对岩石脆-塑性转化影响敏感度高于压力变化对变形的敏感度.显微构造观察显示, 辉绿岩脆-塑性转化以稀疏弥漫状共轭塑性流动网络为特征.      

青藏高原多年冻土区沼泽草甸土壤CH_4氧化速率研究北大核心CSCD

CH4氧化是影响CH4排放通量的主要过程之一, 对CH4源汇效应起着重要作用.用实验室培养法对青藏高原多年冻土区沼泽草甸土壤在-10、-5、0、5、10和18 ℃等6个温度条件下1~72 h内CH4氧化速率进行研究. 结果表明： 正温条件下, 各层土壤CH4氧化速率呈现＂U＂型分布特征, 0~20 cm高、20~80 cm低、80~100 cm高;负温条件下, 各土层CH4氧化速率相对较低且无明显差异. -5、0、5、10和18 ℃时的CH4氧化速率分别是-10 ℃时的1.3、26.5、390.5、1 644.7和4 926.4倍, CH4氧化速率与温度之间呈现显著的指数关系. 正温条件下, 各深度平均的CH4氧化速率与时间呈现极显著的线性正相关关系;但CH4氧化速率变化范围存在着差异, 在0、5、10和18 ℃条件下, 各土层平均CH4氧化速率变异率为510%、173%、244%和179%, 0 ℃条件下的CH4氧化速率变异性最大. 在正温条件下, CH4氧化速率与土壤pH值存在负相关关系;冻土冻结时, CH4氧化速率与土壤pH值没有明显的相关性.     

银精矿中提取金银的试验研究

金银矿的选冶方法很多，但这些方法中绝大多数是提取金的工艺条件和技术指标。而对银只作为副产品回收来考虑。关于以银为主的选矿冶炼方面的资料，近年才见于技术期刊中[1－4].1博白银矿中银精矿试样的组成博白银矿中的银矿物以自然银、辉银矿为主，其次是银金矿、金银矿。自然银的粒度较大，直径可达0．15mm，在样品加工时，常出现大银片，最大重量达《258mg；辉银矿的颗粒也大，直径达0．05～0．15mm的很多；样品中尚有银黝铜矿。重砂淘洗的精矿中，发现有少量的深红银矿。金矿物以自然金为主，粒度为10～30pm。试验用采取含600×10-5银…     

Innovative constant resistance large deformation bolt for rock support in high stressed rock mass

Bolt supporting is a major technology used in highly stressed surrounding rock support. Although significant developments of new patterns of bolts have been documented, the stiffness problem which causes the bolt to cannot adapt to the large deformation of surrounding rock was still unsolved. Hence, a novel bolt with constant working resistance and steady large deformation was developed to bear creep deformation and impact load. The constant resistance large deformation bolt (CRLD bolt) was composed of constant resistance element, bolt rod, baffle plate, and tightening nut, which would efficiently control the engineering disasters such as collapse and rock blast. The results of static tensile tests indicated that the CRLD bolt could provide constant resistance ranging from 120 to 130 kN, and the maximal elongation length was 1100 mm without bolt breaking at tensile rate of 10, 20, and 100 mm/s, respectively. Tensile rate has no obvious relationship with constant resistance force. Dynamical impact tests showed that bolt resistance property and its absorption capacity of impact energy were stable, and the dynamic constant resistance changed from 90 to 120 kN, with the impacting height for drop hammers of 10 and 1000 mm. It has also been proved that this kind of bolt has good performance in practical application such as in Qing Shui coal mine. The in situ monitoring results indicate that the CRLD bolt is able to retain rock mass stability and prevent the surrounding rocks from being destructed due to its large-scale deformation. Overall, CRLD bolt is suitable for large deformation, constant resistance, and energy absorption.     

径向压缩下圆环砂岩样的力学特性研究

为了研究径向压缩下圆环试样孔壁处的应力特征,利用厚度为34 mm,外径为50 mm的完整圆盘及不同内径（8～30 mm）的圆环砂岩试样,在巴西劈裂试验中测量孔壁的应变变化,分析试样的力学特性。试验结果表明：圆环试样的峰值载荷随着内径的增大而逐渐减少。圆盘和内径较小的圆环试样达到峰值载荷时出现了失稳破坏,载荷迅速跌落：当内径大于 16 mm,圆环试样达到峰值载荷后,载荷略有下降,但是试样并没有出现失稳破坏,而是持续压缩一定时间后才破裂。圆环最弱部位拉应力不是材料参数,而是一个结构参数,且随圆环内径而变化,基于弹性理论的Hobbs公式不能用于计算岩石抗拉强度。孔壁岩石的破裂只能是达到拉伸变形极限才会破裂,不能以拉伸应力作为破坏指标。研究结果为理解岩石在压拉组合下的力学特征提供了参考。     

西大别造山带中新县-红安地区的变质变形分析

以商麻断裂为界,大别造山带分为东段和西段,西大别造山带是连接桐柏造山带和大别造山带的纽带。通过对几何学和运动学以及变质环境的研究表明：西大别造山带的形态为一个枢纽向西倾伏的巨型背形构造,且有圈层结构,层间存在滑脱面。西大别地区至少存在着3 期构造变形,第一期是南北边界剪切带的形成,第二期是层间滑脱面和榴辉岩透镜体的形成,第三期是晚期的岩体侵入。应力场的统计结果可知,西大别造山带主要受到近南北方向的挤压,统计结果真实地记录了西大别造山带形成时的古应力状态,对应着3 期变形的第一期。有限应变测量结果显示,从北向南岩石的变形强度存在着：强变形带→弱变形带→强变形带→弱变形带→强变形带这种强弱变形带交替出现的规律。通过白云母Ti温度计以及多硅白云母压力计结果显示西大别造山带中新县-红安地区岩石的变质条件为T = 450 ℃～620 ℃,P = 1.0～1.6 GPa,属于高压蓝片岩相到榴辉岩相。     

冻结红砂岩单轴损伤破坏CT实时试验研究

为探究冻结岩石的宏观力学特性及损伤演化机理,对20、?5、?10 ℃红砂岩进行单轴加载CT实时扫描,获得各扫描层的CT扫描图像。利用Matlab自编程序生成灰度直方图和二值图像,基于CT数H值正比于密度的关系定义岩样扫描层的安全区、损伤区、破坏区,结合温度效应、水的软化作用及冰的冻胀力对岩样的影响,定量地研究冻结岩石的损伤破坏演化规律。试验研究表明,(1) 温度由20 ℃降至?5、?10 ℃时未冻水含量减少而冻结冰含量增加,岩样强度增大、抗变形能力提高、整体稳定性提高,CT图像呈现出岩样裂纹尺寸发展减慢、损坏程度减弱的规律;(2) 不同温度下岩石单轴加载的损伤演化经历了裂隙萌生、闭合、延伸、汇集及形成宏观主裂纹的阶段,岩样变形增大发生破坏;(3) 由于端部效应,中间较两端扫描层的损伤程度高,外侧较内侧扫描层先发生损伤,损伤边缘化并向内部扩展。     

辉长岩脆-塑性转化及其影响因素的高温高压实验研究

本文利用高温高压多功能三轴实验装置,以NaCl为固体围压传压介质,在围压为450MPa~800MPa,温度区间为600℃~1150℃和应变速率为1×10-4~3.125×10-6/s条件下,对攀枝花辉长岩进行了流变学实验研究。实验结果表明,辉长岩围压在450MPa~800MPa条件下,温度在600℃时为脆性变形,700℃~850℃时为半塑性流动,含微破裂,大于900℃时为塑性流动。辉长岩的脆-塑性转化温度为700℃~900℃,主要影响因素为温度、围压和应变速率,同时存在双相流变学问题。      

沉积岩中地开石-高岭石混层矿物的发现及成因探讨

1979年夏,笔者在河北省曲阳县灵山镇附近的石炭纪地层中,发现一种晶体巨大的高岭石族矿物,最大的晶粒沿C轴长度可达2厘米,(001)面的直径可达0.5毫米。由于晶粒巨大,易于挑选,引起了我们对其单矿物进行研究的兴趣。用多种手段对该矿物进行了矿物学研究,发现它既有高岭石的特征,又兼有地开石的特征,但它既不是简单的高岭石,又不是简单的地开石,而是一种地开石-高岭石的混层矿物。     

Study on frost heaving characteristics of sandstone under different freezing conditions北大核心CSCD

At present,artificial freezing method has become one of the effective methods for coal mine shaft to pass through water-rich soft rock strata,which can stop the movement of groundwater and limit the deformation of surrounding rock. In order to study the frost heaving characteristics of sandstone under different freezing conditions,frost heaving tests of saturated and dry Cretaceous red sandstone samples under different freezing rates （10 ℃·h-1,5 ℃·h-1,2 ℃·h-1,1 ℃·h-1）and different confining pressures（5 MPa,10 MPa,15 MPa,20 MPa,25 MPa）were carried out by using GCTS（Geotechnical Consulting & Testing Systems）servo-controlled low temperature and high pressure triaxial rock testing system. In this paper,based on the existing theory of physical and mechanical properties of frozen soil,we studied the frost heaving law of sandstone under different freezing conditions and explored the frost heaving mechanism. The result shows that in the process of cooling,the dry rock sample always produce cold shrinkage deformation,while the saturated rock sample first produce cold shrinkage deformation,then produce frost deformation,and finally the deformation tends to be stable. The deformation of saturated rock samples is much larger than that of dry rock samples. The larger the stress level of rock samples at the same temperature is,the smaller the frost deformation is,which shows a linear negative correlation,mainly because the high confining pressure limits the volume expansion of the water phase in the pore inside the rock samples when it becomes ice. The frost deformation of rock samples is mainly affected by confining pressure and water content,while the frost heaving rate is mainly affected by cooling rate. Under this test condition,the higher the cooling rate of sandstone is,the higher the frost heaving rate is,and the relationship between them is approximately linear. For saturated rock samples,the confining pressure reduces the rock frost heaving by limiting the expansion during the phase transformation of ice water,and the temperature affects the rock frost heaving by affecting the freezing rate of pore water and the thermal expansion and cold contraction of rock skeleton. For dry rock samples,the deformation is mainly due to the volume contraction of rock mineral particles caused by thermal expansion and cold contraction effect,and the greater the temperature change,the greater the deformation. Based on the experimental results and theoretical analysis method,a calculation formula of rock frost heaving considering the influence of confining pressure was established. By calculating the frost heave of sandstone samples under different confining pressures,it is found that the calculated values are in good agreement with the experimental results. Moreover,according to the calculation formula of frost heaving,the influence factors of rock frost heaving during freezing can be divided into two categories：internal cause and external cause. The internal cause includes porosity,saturation,volume modulus of ice and rock skeleton,and the external cause includes temperature and confining pressure. For saturated rock,the frost heaving is mainly affected by factors such as confining pressure,temperature and porosity. When the saturation,porosity and freezing rate are low,the rock may only produce shrinkage deformation,because these indicators determine whether the rock produces frost heave or freeze shrinkage. The mechanism of rock frost heaving is very complicated due to the interaction and restriction between the internal and external factors and the dynamic changes of rock micro-structure and mechanical properties during the process of frost heaving. The research results can provide theoretical reference for freezing construction scheme design of deep coal seam mine construction,and also provide a theoretical basis for the study of physical and mechanical properties and engineering application of soft rock in frozen soil area. © 2022 Science Press (China).     

大别造山带东缘韧性剪切带中构造岩的构造地球化学分析

安徽省桐城市挂镇（挂车河镇）地区出露郯庐断裂系（北北东-北东向）和大别构造系（近东西向）的韧性剪切带,变质温度分别为400 ℃～450 ℃和600 ℃～700 ℃,均发育镁铁质和长英质构造岩,是研究不同变形条件下岩石中元素活化迁移规律的理想对象。质量平衡计算表明长英质剪切带在韧性变形过程中,大别构造系体积基本不变,郯庐断裂系体积亏损且随变形程度的增强而增加,镁铁质性剪切带在脆-韧变形过程中体积增加。长英质构造岩的稀土和微量元素变异远弱于镁铁质构造岩,长英质构造岩基本继承了原岩的特征而镁铁质构造岩与原岩的差异显著,长英质和镁铁质混合的构造岩主要显示镁铁质组分的迁移规律。长英质构造岩的元素迁移种类和迁移率与变形程度和变质温度正相关,其中体积亏损变形的郯庐断裂系表现为重稀土中等迁出、中稀土几乎未迁移和轻稀土微弱迁入,等体积变形的大别构造系为稀土元素迁入,轻稀土、中稀土和重稀土的迁移率依次增加。镁铁质构造岩的稀土元素迁移表现为轻稀土强烈迁入和重稀土中等迁出。体积变化不是元素变异的主因,在原岩和矿物蚀变制约的基础上,元素迁移受到岩石流变分异作用和热液渗流作用的双重作用,低温时以渗透流体作用为主,而高温时岩石流变分异作用增强。     

深埋隧洞开挖数值模拟分析的纵向模型范围研究

模型范围是影响数值分析计算精度与效率的重要因素,针对深埋隧洞开挖数值模拟分析问题,采用有限差分软件FLAC3D和复合失稳准则,对计算模型的纵向范围取值问题展开研究。首先分析了深埋隧洞开挖过程中围岩纵向变形以及未开挖岩塞对围岩变形的约束作用,然后研究了近端边界和远端边界对监测断面位置处围岩变形的影响,最后采用最小二乘法对多组计算结果进行了位移误差分析,并给出了纵向模型范围的取值建议。研究结果表明,当监测断面距掌子面大于10倍洞径时,未开挖岩塞的约束作用基本消失;远端边界以及近端边界与监测断面的最大位移误差值之间均基本满足幂函数关系,且远端边界对监测点位移误差的影响要大于近端边界;深埋隧洞开挖数值模拟中,纵向模型范围取7.5倍洞径即可满足一般数值分析的精度要求。