大倾角煤层分层综采再生顶板破断规律研究

针对大倾角厚软煤层下分层安全综采问题,结合淮南矿区潘北煤矿1212（3）大倾角厚软煤层分层综采下分层工作面地质与工程条件,综合运用基于数字散斑、声发射监测与分布式光纤传感技术的物理模拟试验、基于煤系地层赋存禀赋建模技术的数值模拟试验相结合的研究手段,开展了下分层开采再生顶板破断倾向分区演化、再生岩体变形声发射能量与光纤应变响应规律及应力分布特征研究。结果表明：再生顶板破断由其破断岩块滑移、低中位悬臂梁和高位铰接岩梁断裂组成,双梁破断是引起下分层支架失稳的关键所在。下分层中上部双梁破断声发射能量呈高度聚集且持续时间短,光纤感知低位悬臂梁破断且中上部光纤应变峰值高,下分层中上部是支架与再生顶板稳定性控制的重点区域。下分层下部再生顶板破断岩块充填密实且粒径小,是架间与架前岩块漏冒多发区域。下分层再生顶板中形成高应力组成的应力拱,距采空区高度约30 m,双梁破断主要发生在拱内,拱中岩体破断对支架具有一定的冲垮作用。     

絮凝−真空−电渗联合加固滩涂软土的模型试验研究

针对真空预压作用下排水板淤堵与排水条件受限等问题,提出絮凝−真空−电渗联合加固法。首先通过沉降柱试验确定合适的有机絮凝剂,然后采用该絮凝剂,分别在 48 h（开始介入真空预压,固结度为0 ）、60 h（排水速率明显下降,固结度为60%）及 84 h（排水速率近乎 0,固结度为 80%）时介入电渗,开展不同电渗介入时间的絮凝−真空−电渗联合加固试验。试验从排水量、十字板剪切强度、含水率与孔压等对比分析联合加固的有效性,确定其最佳电渗介入时间。试验结果表明：当固结度为 80% 时介入电渗,絮凝−真空−电渗联合加固法能够有效地抑制排水速率减小的趋势,增长有效排水时间。同时,土体的抗剪强度和承载力亦得到大幅提升,孔压消散更加均匀。此外,在阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的作用下,初始排水速率快,在一定程度上使土体的渗透性得到提升,有效地解决了排水板淤堵问题,说明絮凝−真空−电渗联合加固法具有较强的优越性。     

桩间黄土卸荷湿陷过程中卸荷量计算方法初探

为确定桩间黄土卸荷湿陷过程中卸荷量的合理取值,开展桩−土界面大型剪切试验,研究桩间黄土卸荷湿陷状态下桩−土界面剪切强度、剪切位移及桩−土界面法向力之间的相关关系。结果表明：在桩间土中性点深度范围内,不同竖向应力和含水率状态下的桩−土界面剪切强度可代表桩侧负摩阻力。利用卸荷量与桩侧负摩阻力互为作用力与反作用力的力学原理,并在分析卸荷量随湿陷深度和湿陷进程变化规律的基础上,提出黄土卸荷湿陷过程中卸荷量计算方法,通过对比卸荷量计算值与不同黄土地区桩侧负摩阻力现场实测值,以验证其合理性。该方法不仅为科学评价黄土卸荷湿陷特性提供卸荷作用量化手段,还为相关黄土工程的优化设计提供理论参考依据。     

考虑动态泥膜效应的盾构开挖面稳定理论研究

泥水盾构工法被广泛应用于高压富水复杂地质环境中修筑隧道,其中开挖面稳定控制是工程成败的关键,在盾构掘进时,由于刀盘不断旋转切削地层,开挖面上的泥膜处于“形成―破坏―再形成”的动态循环过程,泥膜透水性增强,这种动态泥膜作用下开挖面的稳定如何评价有待于进一步探索。对此,对泥水盾构掘进过程中的动态泥膜进行了分类,提出了考虑盾构运动和泥浆渗滤特征的动态泥膜理论。在此基础上,采用空间离散法将泥水压力引入旋转体模型,建立了考虑动态泥膜效应的开挖面稳定力学模型,提出了泥水盾构动态掘进过程中开挖面临界泥浆压力及泥浆支护效率评估方法,研究指出：当盾构在强渗透性地层中掘进时,在尽量提高泥浆成膜率的同时,应注重泥浆黏度调节,充分发挥渗透力支护作用,同时可适当提高盾构掘进速度并降低刀盘转速,有利于开挖面稳定控制。以泥浆成膜率、等效渗透系数为依据给出了泥浆支护效率设计图,研究工作对盾构掘进支护压力控制和泥浆配置有一定的借鉴意义。     

层状边坡倾倒变形多级折断面分布深度计算模型

针对反倾层状岩质斜坡倾倒变形折断面空间展布缺乏定量判断的问题,以地质原型和变形机制分析为基础,考虑岩层自重、上覆岩层盖重、侧向压力、岩层间的摩擦力等作用,提出了岩板倾倒折断的独立悬臂梁模型和独立简支梁模型。采用板梁的最大拉应力破坏准则,推导出了倾倒变形各阶段岩层的临界折断深度公式。利用地质原型对推导的公式进行了验证,并通过离心试验获取了倾倒变形各阶段的坡形参数,对边坡各阶段折断深度进行了定量评价。研究表明：理论模型可计算倾倒变形层间剪切错动、弱倾倒破坏、强倾倒破坏等各阶段岩层的折断长度;岩层折断长度与岩层分布高程、拉应力、岩梁自身重度呈负相关,与岩层内摩擦角、岩层厚度、抗拉强度呈正相关;根据倾倒变形各阶段力学参数,计算倾倒体各级折断面分布位置,结果与地质原型和离心试验结果吻合。该研究成果对倾倒变形边坡稳定性评价具有一定的理论和实际意义。     

首批国际地质科学联合会地质遗产地名录的诞生和意义

2022年10月25至28日,国际地质科学联合会在西班牙Zumaia召开的“庆祝国际地质科学联合会成立60周年大会”上,正式向全球公布了国际地质科学联合会国际地球遗产委员会承担的国际地学计划（IGCP）731项目的成果之一：首批100个国际地质科学联合会地质遗产地名录,并发布了“国际地质科学联合会Zumaia宣言”,呼吁国际社会重视和关注地质遗产地的科学研究和保护管理,引起国际地学界和公众极大的关注。基于全程参与该项工作,本文系统介绍国际地质科学联合会地质遗产地名录的由来、发展、遴选程序和过程、地质遗产地的定义和标准,指出建立地质遗产地名录对科学研究和可持续发展的意义,并对今后地质遗产地发展前景进行展望,供读者参考。     

湘东北仁里矿区西侧X荧光异常特征及找矿意义

湖南湘东北幕阜山地区新发现了仁里超大型钽铌矿床,为寻找伟晶岩型稀有金属矿床提供了新的研究思路。研究表明湘东北地区是铌—钽—锂—铍稀有金属矿重要的成矿区域,项目在仁里矿区西侧找矿勘查区开展了遥感—地球物理—化探—X荧光—地气分析综合探测研究工作,以建立南方高植被覆盖区伟晶岩型稀有金属找矿高效、快速勘查技术方法体系。本次研究利用X荧光勘查技术,对工作区布设的3条共长3000 m的测线,共153个测点的土壤样品进行了分析,每个测点获得了Nb、Ta、Rb等重要成矿元素的含量。通过矿致X荧光异常特征的分析,确定了工作区内异常的性质,与已获得的勘查成果比较,符合程度较好,并且在一条测线上推测可能存在未探明的含铌钽矿伟晶岩脉,为后续的勘探工作提供线索。同时也表明了X荧光勘查方法具有良好的找矿效果,可以为找矿提供参考和指示作用     

火山岩陆上与水下喷发环境的氧化系数判别方法

火山喷发沉积期的古地理环境是控制火山岩油气储层发育的关键因素之一。目前对陆上喷发沉积火山岩与水下喷发沉积火山岩的判别研究主要集中在岩性组合特征、结构与构造特征、蚀变特征、产状、孔隙及裂缝发育特点等方面,而利用火山岩地球化学特征来反映和记录火山喷发环境的研究尚未引起注意。研究使用Fe₂O₃/FeO和Fe₂O₃/（Fe₂O₃+FeO）作为火山岩氧化系数,充分考虑岩石酸度、风化淋滤作用、溶蚀蚀变作用、构造背景等因素的影响,改进了传统意义上基于火山岩氧化系数的火山喷发环境判别标准。在新疆三塘湖盆地马朗凹陷上石炭统实际应用结果表明,卡拉岗组火山岩喷发沉积环境复杂,以陆上氧化环境为主,频繁水陆交替的复杂环境也存在,哈尔加乌组火山岩喷发沉积环境相对单一,主要沉积保存于水下还原环境;与前人基于本区上石炭统火山岩共生岩石与化石组合、风化壳以及火山岩夹持的部分泥岩微量元素比值特征等有效判别依据得到的喷发环境结果是相符的,且该地球化学方法具有普适性,可应用于不同盆地、不同地质时代火山岩喷发沉积古地理环境的判别研究中。     

地壳内的岩浆动力学过程及其资源与环境效应SCIEI北大核心CSCD

岩浆是将地球内部物质传送到表层系统的主要载体,并造成显著的资源聚集和环境效应。岩浆动力学是研究岩浆的迁移、储存、演化、就位以及喷发过程,侧重物理机制。这些岩浆过程主要发生在岩浆通道系统中,包括岩浆储库和岩浆管道。本文对目前国际岩浆动力学领域一些热点和前沿进行了介绍,这包括从岩浆房到岩浆储库概念的转变、岩浆储库的生长和动力学演化过程、岩浆过程的时间尺度以及岩浆中晶体的生长。然后阐述了岩浆中挥发分的种类和溶解度、获取天然岩浆挥发分含量的方法、一些典型镁铁质岩浆中的挥发分含量、岩浆去气的化学和物理机制,并简要梳理了热液金属矿床的形成过程和岩浆挥发分进入地表圈层系统引发的环境气候效应。最后列举了一些岩浆动力学有关的重要科学问题并建议了进一步的研究方向。