奠基岩石封闭应力假说的气体包裹体和膨胀能力

陈宗基先生在1979年提出了封闭应力假说,认为它是岩石工程灾害的原因。近年来,钱七虎院士和王思敬院士分别对封闭应力假说作了肯定的定性讨论。30多年过去了,这个封闭应力假说仅得到极其少的定量研究和发展。在本文中,我提出和试图论证流体包裹体是一种具体、实在、可测量和计算的应力包裹体。它在地质岩石与矿物中普遍存在。它有压强和体积膨胀能。它是一种封闭应力和内应变能的具体存在和作用形式。我给出了这个压强、体积膨胀能和封闭应力包裹体对围岩作用的计算公式和算例。这个包裹流体压强值与深部岩石高地应力场值相当。我进一步分析和讨论了,岩石微小、密封、压紧的流体包裹体应该是深部工程岩石开挖洞室或巷道出现的岩爆、冲击地压、矿震、洞壁劈裂、围岩分区破裂和巷道大变形的一个共同张性体积力源。我认为,这个地质岩石与矿物内紧压膨胀的流体包裹体封闭应力能够完整逻辑一致地、符合自然规律地解释人们所见到的、报道的、与这些深部工程灾害相关的所有事实。并且,它能将这些事实和现象合理地、随时间演变地联系和重塑起来。这种实在、可测试、可定量的封闭应力源和能源的提出和研究能为岩石力学工作者,更好地沿着老一辈岩石力学专家们指引的途径和思路,来建立新的地质岩石力学理论、方法和技术,以更加符合自然规律地解决岩石力学领域世界性难题的深部工程灾害问题。     

穿越大深度断层泥的技术难点的探讨和研究

本文总结了我们在川滇南北向构造之昔格达与安宁河两大断裂所夹"地块"内的红格矿区,钻遇大深度断层泥,穿越该孔段时,由于钻进施工,使得地层形成了应力释放自由面,破坏了原来地层的平衡态,断层泥发生遇水膨胀,并且塑性流动,加之高地应力,导致钻孔缩径,严重垮塌,通过对这一问题的深入研究,配置并采用了优质的低渗透泥浆体系,而顺利通过该孔段。     

高地应力“强度 & 应力”耦合判据及其分级标准

众多地下工程建设始终处于高地应力环境中,岩体初始应力是地下工程围岩变形破坏的先天条件和主导因素。“高地应力”术语及概念出现和地下工程围岩特殊破坏现象紧密联系,属于工程概念范畴。随着地下工程数量越来越多并逐渐向深部发展,高地应力诱发的围岩破坏现象日益显著,严重影响工程稳定性。现有的高地应力定量分级判据多采用强度应力比值形式,没有充分考虑岩石强度、应力两个指标的绝对值大小和耦合关系。本文在讨论现有分级判据、收集实际工程案例数据以及分析高地应力破坏现象显现过程的基础上,提出了高地应力“强度& 应力”耦合判据及其定量分级标准。高地应力“强度& 应力”耦合判据的表现形式为3条考虑岩石饱和单轴抗压强度R_c以及和初始最大主应力σ₁耦合的边界线,边界线以内的区域为高地应力区、边界线以外的区域为低地应力区。该判据特点是既考虑初始最大主应力、岩石饱和单轴抗压强度的绝对值边界条件,同时也考虑两者耦合区间。研究结果表明:基于二维尺度提出的“强度& 应力”耦合判据,针对86个典型地下工程的高地应力判别结果和工程现场高地应力显现形式完全相符,可以在实际地下工程中推广应用。基于“强度& 应力”耦合判据的高地应力区分级标准能较好地判别围岩破坏现象的剧烈程度,可为工程灾害的预防提供参考。     

1972—2019年南极威德尔冰间湖以及莫德高地冰间湖的特征分析

基于美国冰雪中心以及AMSR-2海冰密集度产品,分析了1972—2019年在威德尔海域发生的莫德高地冰间湖（1973、1980—2017年）以及威德尔冰间湖（1974—1976年）的时空变化特征,从而为研究冰间湖的形成和长期变化机制提供依据。选用40%海冰密集度阈值识别冰间湖,发现威德尔冰间湖（平均面积为250 000 km²）从结冰期至融冰期一直存在,而莫德高地冰间湖（面积从1980年的1 350 km²至2017年的53 180 km²）则出现日期晚（晚于7月18日）且持续时间短（除2017年长达90 d以上,一般在3~23 d内）。这些时空特征差异反映了与威德尔冰间湖和莫德高地冰间湖相关的海洋对流活动的巨大差异。基于漂流浮标数据评估了2016—2017年莫德高地冰间湖出现前中后区域的温盐变化特征,发现2016年夏季表层水盐度升高,且在2017年变得更暖更咸,但在2018年却变淡。这可能与莫德高地冰间湖在2016年冬出现、2017年冬面积增大以及2018年冬未出现的现象密切相关。此外,2019年在离莫德高地西南方3 000 km的海域首次出现了一个冰间湖,这可能是由于风暴过境导致。海洋和大气在冰间湖的产生、维持以及消散中起着重要作用。     

考虑洞室岩体应力型破坏特征的局部地应力反演方法及应用

介绍了一种考虑地下洞室片帮、钻孔剥落等岩体应力型破坏特征为信息源,通过数值模拟智能反演方法预测高应力大型地下洞室群围岩局部应力场的新思路。该方法将地下洞室群片帮、钻孔剥落等应力型破坏的位置、深度或者宽度进行定量描述,以弹性模型计算获得的常偏应力大于岩体启裂强度的范围来表示应力型破坏范围,通过分析实测地应力数据约束部分地应力数量,然后采用智能数值反演方法得到其他的地应力分量。采用该方法预测了白鹤滩水电站右岸地下厂房0+76断面附近围岩地应力场,反演获得最大主应力在34 MPa左右。通过其他部位岩体破裂的数值模拟和观测结果对比,验证了地应力场预测的合理性。     

南极MIL 090070月球陨石的岩石矿物学特征

MIL 090070陨石是2009年美国南极陨石搜寻项目(ANSMET)在南极横断山脉米勒山区(Miller Range)发现的一块月球陨石,属于斜长岩质月表角砾岩。它具有典型的碎屑结构,主要由岩屑、晶屑、玻屑和细粒基质组成。岩屑以复合斜长岩质岩屑和斜长岩岩屑为主,其次为辉长岩质斜长岩岩屑、辉长岩岩屑、辉长苏长岩岩屑、辉长岩质橄长岩岩屑和橄榄辉长岩岩屑等。晶屑有普通辉石、易变辉石、斜长石、尖晶石、石英和钛铁矿等矿物。玻屑主要为斜长石质的玻屑,呈细长或弯曲条状,多具裂纹。MIL 090070陨石的矿物组成主要为斜长石（86 vol%,An92—99）、橄榄石（6 vol%,Fo53—89）、辉石（7 vol%,En25—83Fs7—43Wo2—45）,以及少量的尖晶石、钛铁矿和石英等;其中,辉石有单斜辉石和斜方辉石二种。MIL 090070陨石中橄榄石和辉石的Fe-Mn值分布明显不同于地球、火星、金星和小行星的样品,基本落在月球岩石范围。MIL 090070陨石在多期次冲击和胶结作用下,岩屑的矿物成分和粒度不断变化,岩屑类型更多样,更复杂。基于MIL 090070陨石的岩石矿物学特征、碎屑类型及结构的特征等研究,可以进一步丰富我们对月球物质的形成及月岩—月壤演化过程的认识。     

贵州松桃高地超大型锰矿床绿色勘查探索与实践

本文选择贵州松桃高地锰矿作为研究对象,从实际情况出发,编写了实施方案,在勘查过程中,分别从现场分区规划、道路修筑、生活区、工作区、安全环保文化建设、水资源保护以及固体废弃物管理七个方面进行具体实施,采用"一基多孔"技术,选择环保型清洗液,对开挖的地块进行了复垦复绿工作,整个勘查过程实现了生态环境的保护,环境恢复治理的落实,和谐地勘的推广。绿色勘查取得成功表明,通过实施绿色勘查可以最大限度的减少勘查工作对生态环境的扰动和影响,实现了资源勘查和生态环境双赢。     

普罗旺斯的“乌龟之家”

在法国南部莫赫高地的山脚下,超过2500只曾经受到伤害的乌龟在一个特别的村庄里找到了自己的避难所。在这里,作为法国最濒危物种之一的赫曼陆龟得到人们的悉心照顾。猎狗、汽车以及割草机都对这种习惯于慢悠悠生活的动物构成威胁,一旦它们的硬壳受到损害,常常需要通过复杂而细致的整形外科手术（使用浆酯树脂）才能够得到修补。     

高地应力区复杂结构河谷应力场特征——以锦屏Ⅰ级水电站为例

以锦屏Ⅰ级水电站为例,在实际地质调查基础上,分析整理实测地应力数据,以数值模拟为手段,对高地应力区复杂结构谷坡应力场特征进行了研究。结果表明:高地应力区具有复杂结构的河谷,遭受河谷快速下切改造后,其谷坡应力场存在"四区"分布特征,即应力降低区、应力过渡区、应力增高区及原始应力区;背景构造应力和河谷形态特征是导致谷底高地应力现象出现的2个重要因素;谷坡内的软弱带对应力场分布产生重大影响,尤其是倾坡外断层的存在,更易于谷坡应力卸荷,这是导致锦屏左岸深卸荷形成的重要原因,以及导致左岸卸荷基准面高程低于右岸的原因之一;河谷下切过程中,右岸顺倾岸坡发生应力调整的坡体范围比左岸的反倾岸坡大,因此其原始应力区在更深的深度内才出现。简单探讨了锦屏深裂缝的成因机制,认为河谷迅速下切导致的快速卸荷是锦屏深裂缝形成的原因之一。     

引黄灌区沉沙高地生态治理浅议

引黄灌区在引黄的同时引进了大量泥沙堆积在沉沙池和输水渠两侧,形成大面积的沉沙高地,既占用了大量土地又造成了区内水土流失和土壤肥力下降,从而制约了灌区经济的发展。以黄河中下游最大的灌区位山引黄灌区为例,分析灌区沉沙高地存在的主要问题,提出沉沙高地生态治理模式,加快引黄灌区沉沙池区的生态治理。