广西靖西三合沉积铝土矿成矿环境研究

在分析沉积铝土矿含矿岩系的基础上,从岩性组合与矿石矿物组成和赋存形态及微量元素分析入手,通过镜下观察与沉积环境反应敏感元素特征分析认为含矿岩系自下而上岩性由泥岩(铁铝质泥岩)→铁铝岩→铝土矿→炭质泥岩(煤)→灰岩,具有“铁-铝-泥-灰”的特征,沉积环境由陆相到海相的转变;沉积铝土矿中硬水铝石主要为风化成因,成矿物质来源有原地残积亦有异地沉积,底板铁质铝土质泥岩为强烈红土化产物,顶板铝土质泥灰岩为还原环境下的产物;Ga、Sr、Ba微量元素与Sr/Ba、Rb/K、V/Zr、Zr/Cu比值分析表明原生铝土矿和底板铁质铝土质泥岩沉积环境为陆相,顶板铝土质泥灰岩更多表现为海相沉积。     

湿化膨胀与掺砂率对混合型缓冲材料THM耦合过程的影响分析

加入辅助骨料后的混合型缓冲材料在保留了材料密封和防渗能力的同时,克服了纯膨润土导热系数低、施工性差的缺点,作为高放废物处置库缓冲材料的备选材料正在成为新的研究热点。基于室内试验数据,以多孔介质非饱和渗流理论为基础,考虑了膨润土湿化膨胀及密度、饱和度、导热系数等材料物理性质参数的实时变化,利用COMSOL Multiphysics软件建立了包含一条巷道及单个井孔的3D网格模型,计算模拟了100 a间屏障系统中膨润土-石英砂混合型缓冲材料的THM多场耦合演化过程,分析了各物理量的时间演化及空间分布规律,并通过不同工况分析了材料湿化膨胀以及掺砂率对屏障系统演化过程的影响。系统中材料温度、饱和度与距固化体、岩壁的距离呈相关性,应力整体以受压为主,变形呈先压缩后膨胀的趋势。其中,膨润土基材料的湿化膨胀作用对温度演化的影响很小,但会略微加速饱和进程,并使材料的应力-应变出现明显的时间演化及区域分布差异。井孔和巷道中靠近岩壁区域的应力上升较快,并且在巷道底板与井孔交界处出现了显著的竖向位移。提高掺量可以有效降低罐体表面温度,增强屏障系统散热能力,降低缓冲材料的历史最大应力,有效控制井孔轴线上的竖向位移,但也会削弱系统的防渗能力。     

陕西省柞水县庙沟金矿床地质特征及找矿前景分析

庙沟金矿床位于柞水县大西沟―银洞子多金属成矿带上。矿带内发现两处大型(大西沟菱铁矿、银洞子银铅矿)、多处中小型(韭菜沟金矿、穆家庄铜矿、黑沟菱铁矿等)热(卤)水喷流沉积型矿床。矿区成矿条件优越,含矿地层为泥盆系大西沟组D2d1-23上段的中部层位,含矿岩性为蚀变铁白云石石英脉、方解石石英脉,矿体在空间上受控于沿层间发育的NW—SE走向的铁白云石石英脉以及一些小规模的层间挤压构造破碎带,蚀变类型为铁白云石化、硅化、绢云母化、黄铁矿化等。本文总结其成矿地质特征,找矿标志,探讨了矿床成因,结合物化探成果及与热液成因矿床类比,认为本矿区深部具有良好的找矿前景。     

基于极限应力比的三参数双τ~2强度准则及其应用

为了更好地分析复杂应力下的强度问题,作为岩石、混凝土材料强度理论的完善和补充,利用双τ~2强度理论,推导出了一个考虑静水压力和主剪应力面上正应力影响的三参数双τ~2强度准则,给出了该准则的数学表达式,进行了几种应力状态下的理论预测与现有试验数据的对比分析。结果表明,不同的极限应力比a和b值对应着不同材料的强度准则;σ_1σ_2=σ_3应力状态的强度低于σ_1=σ_2σ_3应力状态下的强度;在σ_3=0的双轴受压应力下,其双轴压缩强度f_(cc)大于单轴压缩强度f_c;在三轴压缩的应力状态下,当σ_3处于某一固定值且σ_2较小时,σ_1随着σ_2的增加而逐步增大,而σ_2较大时,则σ_1随着σ_2的增加而逐步减小;理论预测值与现有的花岗岩、红砂岩、软弱砂岩以及混凝土等材料的部分试验数据吻合较好。     

隐晶质玄武岩破裂演化及破坏特征试验研究

隐晶质玄武岩是白鹤滩水电站超大规模地下厂房洞室群中广泛揭露出的主要围岩类别之一,且普遍赋存隐微裂隙,开挖过程中展现出特殊的力学响应特征。综合采用CT扫描、高速摄像、声发射、扫描电镜等手段,分析了隐晶质玄武岩的变形破坏特征、裂纹扩展及声发射演化规律等,并探讨了其细观破坏机制。结果表明:完整试样应力-应变曲线光滑,加载至峰值强度时瞬间爆裂,声发射信号异常集中,碎裂破坏;含隐微裂隙试样应力-应变曲线呈锯齿状,出现多次表面剥落,整个过程声发射信号非常活跃,以劈裂破坏为主;含宏观裂隙试样应力-应变曲线呈双峰或多峰状,峰前原生裂隙局部滑移,第1次峰值时宏观破裂面形成,声发射信号集中于峰值应力跌落瞬间,以剪切破坏为主。隐晶质玄武岩细观破坏机制主要为矿物颗粒沿晶断裂和穿晶断裂。研究成果为准确认识并科学掌握白鹤滩地下厂房洞室群围岩的力学响应及其破裂演化特征奠定了坚实基础,也可为硬脆岩体高应力破坏的认识和灾害控制提供参考和借鉴。     

低强高脆岩爆模型材料配比试验研究

深部硬岩隧洞开挖卸荷常诱发高强度岩爆灾害,岩爆已成为影响隧洞工程安全建设的关键问题。物理模型试验作为研究深部隧洞开挖工程的重要手段之一,其材料的性质特征对试验结果影响很大,配制出适合开展岩爆物理模型试验的模型材料是研究的关键。在传统岩爆模型材料研制的基础上,通过引入岩爆倾向性指数和脆性评价指标,采用正交设计法和敏感性分析,开展低强度、高脆性的岩爆模型材料配比试验研究。试验选择石英砂含量、重晶石粉含量、高强石膏与水泥质量比和水含量4个影响因素,每个因素设置5个设计水平,共25组配比方案。每组配比方案均测定模型材料的强度、力学参数、岩爆倾向性指数和脆性评价指标,并研究这些参数和指标随4个影响因素在不同设计水平下的变化规律。最后,针对挑选出的岩爆模型材料,分析讨论了各影响因素与岩爆倾向性、脆性之间的相互关系。试验结果表明：基于岩爆倾向性指数和脆性评价指标,所配制的岩爆模型材料满足物理模型试验要求;配制岩爆模型材料重点要控制重晶石粉和水的含量,并合理调节高强石膏与水泥质量比。     

水平层状复合岩体变形破坏特征的围压效应研究

为研究不同围压下深部复合地层岩体变形和破坏特征,结合地质赋存条件制作了类层状复合岩石试样,通过开展不同围压下的三轴压缩试验,研究了围压对水平层状复合岩体变形破坏特征的影响。试验结果表明：随着围压的不断增加,峰后偏应力-应变曲线的降低速率逐渐变缓,应变软化程度逐渐减弱;随着围压的增大,水平层状复合岩石的破坏形态呈现出明显差异,整体上破坏形态逐渐由脆性破坏向延性破坏过渡;在一定围压状态下,围压对软岩膨胀变形的约束效果相对硬岩较弱,导致水平层状复合岩石试样的软、硬分层之间的膨胀变形不协调,在层间黏结力作用下,软、硬分层之间发生相对错动现象。该研究成果对于施工单位预防深部复合地层隧道掘进机（TBM）工程灾害具有一定的指导意义。     

离子吸附型稀土找矿及研究新进展

21世纪以来由于稀土资源的战略地位不断提升,全球对稀土的供需变化和价格波动极为关注,并加大了稀土的勘查和开发程度。离子吸附型稀土(iRee)资源因轻重稀土元素配分齐全,且不需要通过矿物分解的方式来分离不同的稀土元素,成为近十多年全球稀土找矿和研究的热点。iRee矿产是我国的优势资源,已有40多年的开采历史,为全球稀土产业尤其是重稀土产业做出了巨大的贡献。近年来,项目组在江西、广西和云南等省区发现了一批矿产地,矿床的分布范围已从我国南方的丘陵地带扩大到高海拔(云南)和高纬度(安徽和浙江)地区,从亚热带气候扩大到热带气候,如越南、缅甸、泰国、马达加斯加及智利等国家。我们的研究继续丰富了iRee成矿“八多两高一深”的认识,即：多类型、多岩性、多期次、多层位、多模式、多标志、多因继承、多相复合,高海拔、高纬度及大深度,新矿床的发现也不断为此认识提供实例。同时,本文对亚热带和热带地区的花岗岩风化壳、华南不同岩性(花岗岩、火山岩和浅变质火山 沉积岩)以及不同稀土配分类型(LREE和HREE型)的iRee矿床进行了对比研究。目前,国内的iRee矿床无论从规模和品位,还是母岩的多样性和稀土配分的全面性都优于国外的。然而,我国长期仍无法摆脱矿山及周边环境污染和优势资源过度消耗的现状。今后,寻找经济价值大的iRee矿床是找矿的重要方向。     

基于能量增减法的深埋绿片岩隧洞稳定性评价方法

基于对现场地质条件和开挖响应的直观认识和对岩石室内试验所得物理力学特性的深刻揭示,建立了深埋条件下软弱围岩大变形挤压程度分级方法及相对应的安全系数计算方法。该方法考虑到隧洞原岩集聚的能量过大是造成开挖后围岩失稳的根本原因,将隧洞原岩能量和围岩的总变形与弹性变形之比相结合,分析了隧洞的围岩稳定性状况,并在此基础上通过增减隧洞原岩能量得到了其安全系数。通过实际工程应用及与传统经验评价方法的对比,验证了该方法的合理性与适用性。该方法考虑了围岩的地质情况、断面形状、尺寸、开挖方式等多种因素,弥补了传统经验评价方法无法适应复杂多变的现场工程施工情况的不足,更加贴近实际。可为大变形隧洞的安全预测、开挖方案、支护设计等提供重要参考依据。     

大理岩单轴压缩时滞性破坏的试验研究

在深埋地下岩石工程开挖过程中,岩爆是多发的工程灾害,且大多表现出明显的时滞性,即大部分岩爆并不是随开挖而即时发生,而是会滞后开挖一段时间。针对深埋地下岩石工程围岩发生时滞性岩爆的实际应力特征,开展了锦屏二级水电站大理岩单轴压缩时滞性破坏试验研究。试验结果表明：在应力峰值前的长时间单轴压缩作用下,硬脆性大理岩的破坏表现出明显的时滞性;大理岩岩样在时滞性压缩破坏过程中会产生大量的竖向裂纹,破坏时会产生大量的片状破裂碎屑;岩样发生时滞性破坏时的环向应变不仅大于自身的轴向应变,而且也大于其常规单轴压缩破坏时的环向应变;当环向应变接近或超过轴向应变时,大理岩发生剧烈脆性破坏的可能性将明显提高。研究结论对于深入认识岩爆的时滞性机制以及建立时滞性岩爆的预测方法具有重要的意义和启示。