基于光纤光栅的土体含水率快速测定试验研究

土体含水率与其强度、变形和渗透特性密切相关。快速测定原位土体的含水率是地基基础工程中的一个重要课题。针对现有测量方法在实时性等方面的不足,本文首次提出了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）技术快速测定土体含水率的方法。该方法利用落球对埋设在砂土中的FBG应变传感器施加冲击荷载,获得传感器在冲击过程中的应变状态及其变化规律,在此基础上提出了峰值应变的概念;通过控制变量法,对不同含水率的砂土进行多组室内试验。试验结果表明:峰值应变随着含水率的增加而近似线性减小,因此可通过经验方程估算出土体含水率。最后分析了该方法中可能的误差来源及减小误差的方法。     

朱仙庄煤矿“五含”水文地质特征及水害防治对策

淮北朱仙庄煤矿北部采区8煤开采主要水害威胁来自顶板侏罗系"五含","五含"压覆下首采面866-1工作面回采过程中发生"五含"溃水溃沙事故,造成重大损失。"五含"赋存条件复杂,勘探程度较低,亟待进一步探查、分析其水文地质条件及水害特征,以便提出根治其水害威胁的防治对策。通过对"五含"的空间展布、构造发育特征、岩溶发育规律、富水性及分区、水化学特征、水位动态特征及与主要含水层的补给关系等方面的勘探分析,对"五含"的水文地质特征进行了深入研究,得出"五含"具有静储量大、径流条件好、水压高、动态补给强等主要水害特征,提出了"帷幕截流"和"疏干开采"相结合的综合水害防治对策。      

青藏高原中-南部新生代构造演化的热年代学制约

青藏高原新生代以来的隆升过程及特征长期以来广存争议.岩体中不同单矿物所记录的中低温热年代学信息适用于揭示较新年代地质体的隆升过程,可以为之提供有效制约.在青藏高原部分岩浆岩与变质岩露头区原位采集15块样品,利用锆石与磷灰石裂变径迹等热年代学结果为青藏高原中生代末期以来的隆升过程提供约束.其中,所获10块样品的锆石裂变径迹数据年龄范围为182~33 Ma,分别记录了渐新世之前青藏高原内不同块体间相互碰撞及高原内不同地区的构造热事件.特别是沿雅鲁藏布江缝合带分布的3个样品,锆石裂变径迹年龄结果一致显示始新世末期-渐新世早期该带存在一期显著的构造热事件.该构造热事件暗示在约36~33 Ma沿雅江缝合带发生过强烈的陆-陆硬碰撞.所获14块样品的磷灰石裂变径迹年龄范围为70.4~5.0 Ma,综合热史反演结果显示青藏高原南部中新世中晚期以来存在整体性隆升,特别是从上新世开始隆升速率显著加快.磷灰石裂变径迹年龄在空间分布上具有向高原东南部变年轻的趋势,表明青藏高原东南部在上新世以来的构造隆升较其他地区要强烈,暗示印度-亚洲板块碰撞驱动机制对该时期的高原隆升具有控制作用.此外,青藏高原中部在白垩纪末期-始新世可能即已隆升至相当高度,此后至今保持了相当低的剥蚀速率.      

南黄海中部隆起晚白垩世以来地层剥蚀的磷灰石裂变径迹分析

南黄海中部隆起自印支期以来经历显著的构造隆升及剥蚀过程.基于大陆架科学钻探CSDP-2井的钻井岩心,应用磷灰石裂变径迹技术研究了南黄海中部隆起晚白垩世以来的剥蚀过程及响应特征.所获得的8个磷灰石样品的裂变径迹年龄显示出两个年龄组,除单个样品为38±3 Ma外,其余样品都集中在（52±4）~（65±5）Ma范围内,基本反映了同一期构造热事件年龄,并且均远小于样品所处的二叠纪年龄,表明样品完全退火并记录了晚白垩世以来的热历史.样品热史模拟结果表明,基于泥岩镜质体反射率计算的最高古地温处于样品退火带温区范围内,各样品从晚白垩世早期（约100 Ma）以来经历持续的降温过程,在约80~75 Ma开始进入部分退火带.南黄海中部隆起第一期快速冷却降温过程出现在晚白垩世末期,并持续至古新世早期,随后进入古近纪表现为持续相对缓慢的降温过程,降温幅度约30 ℃,渐新世末期到中新世早期存在另一期快速冷却过程.热史模拟结果较好地指示了南黄海中部隆起晚白垩世以来的地层剥蚀响应特征.      

非饱和岩体裂隙中冰层生长试验及单个裂隙壁面上的结霜模型研究北大核心CSCD

裂隙中冰夹层的出现及生长是岩体冻胀风化的重要特征及成因,裂隙岩体是由裂隙和岩石基质构成,裂隙与可视为孔隙介质的岩石性质差异巨大,多数情况下是岩体中水分主要的储存及运移通道,对于不饱和裂隙而言,其中往往同时存在着气态迁移和液态迁移,很难直接用既有的原位冻胀和分凝冰机理解释裂隙中冰层形成及生长过程。为研究非饱和岩体裂隙中冰层出现及分布状况,作者用两块水泥试块拼接成带有单条垂直裂隙的岩体试样,并对试样进行了暖端补水条件下的单向冻结试验,试验结束后,试块中新增了3条水平裂隙和1条垂直裂隙,且裂隙中均有薄冰层出现,试样负温区有显著的结霜现象,整个过程中水分迁移总量达221 mL,且以气态形式为主。基于传热学基本原理,建立了自然对流条件下单个裂隙壁面上的结霜模型,根据试验中试样不同冷表面的特征,将结霜表面分为Ⅰ~Ⅲ类,分别计算了三类冷表面上霜层厚度、密度及单位质量随时间的变化,并利用试验结果对计算结果进行了验证,证明了单个壁面上结霜模型的可靠性。以结霜模型为依据,同时结合相关文献进行分析得到:影响岩体裂隙负温区壁面结霜量的直接因素有裂隙中的对流传热条件、空气相对湿度及负温区壁面面积大小,这三个因素取值越大时,则一定时间内裂隙壁面上的结霜量越多,裂隙中的成冰作用更为显著。裂隙沿程的温度梯度则是更为本质的原因,温度梯度越大时,岩体裂隙中的对流传热作用会更为强烈,负温区壁面面积越大,则一定时间内结霜量越多。     

青藏高原定结盆地中更新世孢粉记录及其环境意义

西藏定结盆地叶如藏布东岸剖面为一套灰与灰白色黏土质砂、粉砂、细砂与粗砂层所组成的湖相沉积地层,厚约41.3 m, ESR和U系测年数据显示该地层沉积时间介于距今551.6～202.4 ka的中更新世时期。该套地层的孢粉化石丰富,依据孢粉化石类型与丰度变化,自下而上可分为5个孢粉带。结合测年结果、孢粉和介形类记录,定结盆地中更新世的古环境变化阶段为：551.6～448.4 ka,气候温暖湿润,适宜植物生长;448.4～375.2 ka,气候向冷干转化;375.2～291.2 ka,气候波动频繁,呈现冷湿—冷干—冷湿的变化过程;291.2～261.0 ka,气候进一步趋于干冷;261.0～202.4 ka,气候波动频繁,表现为冷干—暖湿—冷干的变化过程。     

Mantle metasomatism and generation of Early Permian ultramafic rocks in northern North China CratonSCIEI北大核心CSCD

华北克拉通北部高寺台晚古生代环状杂岩体是一套富单斜辉石的超镁铁质岩,是研究华北北部地幔碳酸盐化熔体交代作用的理想对象,同时也是华北克拉通北部晚古生代岩浆活动与深部碳循环联系的纽带。作者在岩体西部边缘识别出一套早二叠世早期富铁角闪单斜辉石岩,形成时代为297.8±3.4Ma。结合岩体东部辉石岩早泥盆世和早石炭世的成岩年龄,表明高寺台超镁铁质杂岩体可能是晚古生代多期岩浆侵位的产物。其次,高寺台环状超镁铁质杂岩体缺少大面积辉长岩和闪长岩、硫化物和Cu-Ni-PGE矿化,单斜辉石成分具有裂谷带堆晶岩矿物特征,角闪石也具有相对低的结晶温度(933~947℃)和压力(287~323MPa)及水含量(4.06%~5.10%),而且区域上尚未发现同期环状杂岩体和蛇绿岩,与岛弧拼贴到陆块后沿俯冲带延伸数万米侵位的阿拉斯加型环状杂岩体明显不同。另外,前人的研究显示,与铬铁矿中富镁单斜辉石包裹体平衡的苦橄质母岩浆显示出OIB的特征,具有强烈的重稀土分馏、富Nb和高Nb/La,异常高的Ca/Al和(La/Yb)N,低的Ti/Eu、Zr/Sm和Hf/Sm,这些特征都表明苦橄质母岩浆起源于石榴石相软流圈地幔,且源区遭受过显著的碳酸盐熔体交代。单斜辉石岩中单斜辉石及角闪石成分及其平衡岩浆成分记录了母岩浆与岩石圈地幔相互作用后的岩浆演化过程,也显示出比母岩浆弱的源区碳酸盐熔体交代印记。此外,岩浆房在地壳浅部经历了多期深部岩浆补给和富铁熔体贯入,同时带来热量和挥发分,触发晶粥体活化,促进了岩浆的上升运移。高寺台环状超镁铁质杂岩体具有板内成因特征,可能是陆内岩石圈伸展的产物。华北克拉通北部晚石炭世-早二叠世三个岩浆事件峰期很好地对应着全球三次升温和CO_(2)回升事件,岩石圈伸展能有效促进强烈的中酸性岩浆活动及起源于碳酸盐化地幔的基性岩浆释放出大量的CO_(2),它们可能是晚石炭末期-早二叠世早期全球大气CO_(2)回升的贡献者之一。     

Relationship between garnet skarn and W mineralization: A case study from the Tongshankou Cu-Mo-W deposit,Daye, Hubei.SCIEI北大核心CSCD

石榴子石是矽卡岩型矿床的标志性矿物之一,其结构和成分特征被广泛用来示踪早期成矿流体性质的变化,但其生长过程与金属元素富集过程的关系还不清楚。本文对长江中下游成矿带最西端鄂东矿集区内的铜山口铜钼钨矿床中的石榴子石开展了显微结构和电子探针主量元素、LA-ICP-MS微量元素点分析和面扫描分析。结果显示,铜山口矿床中的石榴子石端元成分以钙铁榴石-钙铝榴石为主,普遍含有一定量的W,特别是在钙铁榴石端元比例高的石榴子石中(可达3898×10-6),且W与Mo、As、Sn存在明显的正相关关系、与Ti存在一定的负相关关系,指示W以类质同象的方式进入石榴子石晶格。石榴子石可包裹结构简单的白钨矿或被具复杂结构的白钨矿交代,指示石榴子石记录了白钨矿形成前和形成过程中流体性质(氧逸度和W含量等)的变化。铜山口矿床中钙铁榴石的大量结晶,导致成矿早期W的大量分散,不利于高品位和大规模钨矿的形成,仅在这些钙铁榴石遭受强烈的退化蚀变时,释放的W在一定程度能够提高矿石的品位,这可能是氧化性矽卡岩型钨矿通常比还原性矽卡岩型钨矿品位低、规模小的重要原因。石榴子石的成分特征(如W、Sn等元素含量和W/Sn、W/Mo和W/As等比值)可以作为判断矽卡岩的氧化还原性和钨矿床的品位及规模的依据,并具有成为W、Mo和Sn等矿床的找矿勘查指示矿物的潜力。     

四川盆地东部地区早中三叠世蒸发岩的锶同位素特征及其地质意义

锶同位素已经成为全球海平面变化、造山运动、古气候和古环境等全球地质事件研究与对比的有效工具之一。本文以四川盆地东部地区早中三叠世蒸发岩的野外剖面和钻孔岩心为主要研究对象,测试了碳酸盐岩、硫酸盐岩和石盐岩的锶同位素组成,并建立了相应的锶同位素演化曲线。研究结果显示,碳酸盐岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值平均为0.707 895,硬石膏岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值平均为0.708 174,石盐岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值平均为0.708 177,同时碳酸盐岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值从早三叠世的0.707 413快速增加到中三叠世早期的0.708 515,而后呈现下降趋势。从总体上看,这些⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值与全球早中三叠世同期的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值数据接近,说明四川盆地东部地区早中三叠世钾盐的物质来源大部分为海水,并沉积于海相沉积环境,同时由于火山...     

冻融循环作用下含水率对粗颗粒填料水分迁移影响的宏细观试验研究北大核心CSCD

冻融循环作用和初始含水率是影响粗颗粒填料水分迁移特征和冻胀融沉变形的两个主要因素。为明确冻融循环作用下,不同初始含水率粗颗粒填料的水分迁移特征及细观机制,采用荧光素为追踪剂,以CT细观机理观测为研究手段,开展了不同初始含水率条件下粗颗粒填料的一系列冻融循环试验,探究了温度场和冻深变化、水分迁移图像、补水量变化、最终含水率分布及CT值变化规律等。试验结果表明,冻深基本随冻融循环的次数增加不断加深,初始含水率越大,不同冻融循环作用下冻深的变化越稳定。外界补水量和液态水迁移高度与初始含水率呈负相关。CT扫描结果分析表明,经历多次冻融循环后,试样中的水分迁移导致土体孔隙结构及颗粒构造发生变化,试样的密度普遍增加,孔隙率以减小为主,进而导致土体发生相应变形。