反复冻融下黄土抗剪强度劣化的试验研究

以陕西杨凌黄土为研究对象,对不同初始含水率的重塑黄土进行了长期反复冻融循环,对经历不同冻融次数的试样进行了系列直剪试验.结果表明:在控制含水率不变的情况下,黄土的黏聚力和抗剪强度一般在3～5次冻融循环之后降到最低值,并趋于稳定;内摩擦角基本不变.探讨了长期冻融循环下黄土的强度劣化特性,采用插值法修正了含水率下降对强度的影响.由试验数据拟合出黄土抗剪强度和冻融循环次数之间的经验关系,推导出一种考虑冻融循环作用的黄土强度劣化模型.经试验验证,该模型可以较好描述黄土强度的劣化特性,为黄土工程力学性质的劣化研究提供了一种新的有效途径.     

冻融作用下含裂隙岩石力学特性及损伤演化规律试验研究

实际工程中冻融循环作用下裂隙岩体损伤较为严重,研究其力学特性及损伤演化规律具有极大的现实意义。鉴于此,本文采用类岩石材料模拟不同长度裂隙对岩石力学性质及冻融损伤劣化的影响,通过试验结果分析冻融过程中岩石的变形破坏现象、抗压强度、弹性模量、应力-应变曲线等在冻融循环作用与不同长度垂直裂隙相耦合作用下的变化规律,研究结果表明:岩石的抗压强度、弹性模量随着裂缝长度增大而不断降低趋势;试样在单轴压缩整个变形过程可以分为4个阶段:（1）孔隙裂隙压密阶段;（2）预制裂隙张开阶段;（3）主干裂隙扩展延伸阶段;（4）断裂破坏阶段。冻融作用对（1）、（3）阶段影响最为明显,冻融后（1）阶段明显增长,而（3）阶段中岩石伴随着主干裂隙扩展的次级裂隙明显减少;冻融后试样相对于冻融前破坏后更加松散破碎,伴随着大量岩粉、矿物颗粒的产生。而对于不同长度裂隙试样,随着裂隙长度增长,试样破碎程度提高,且破坏模式更为复杂。本研究成果可为冻融循环作用下裂隙岩体劣化损伤及断裂特性研究提供参考。     

灰岩冻融循环的劣化规律研究

基于岩石损伤理论推导了冻融循环作用下岩石的损伤劣化模型,并采用冻融循环试验方式测试了后崴子隧道灰岩岩样冻融循环后的物理力学特征变化规律,分析了其损伤劣化规律。获得了岩样的质量、纵波波速随冻融循环呈现先增后减的趋势,单轴抗压强度持续减小,弹性模量和峰值应变逐渐增大的结果。分析获得了冻融循环作用下灰岩总损伤变量与应变的关系,冻融和载荷的共同作用会使总损伤加剧,但损伤曲线表明耦合作用也可适当缓解这一影响,且灰岩应变值趋于一致,表明影响灰岩强度极限的主要因素可以不考虑冻融循环。     

干湿与冻融交替作用下渠道复合衬砌劣化规律研究北大核心CSCD

渠道在季节性冻土区常年遭受基土冻胀、融沉和侵蚀的危害,针对此问题提出由聚苯乙烯泡沫板、陶砂和环氧树脂多层组合制成渠道衬砌垫层,采用室内干湿与冻融交替试验的方法来探究复合衬砌隔热性和粘结强度的劣化规律,以及多层组合垫层对混凝土板的保护作用,并结合统计学的方法确定陶砂最佳掺量。试验结果表明:陶砂能降低复合衬砌的导热系数,其隔热性劣化主要是由聚苯乙烯泡沫板和混凝土引起,随干湿与冻融累计试验次数增加呈线性降低趋势;陶砂掺量对聚苯乙烯泡沫板接触面的粘结强度基本无影响,而对混凝土接触面的粘结强度有较大影响,且掺量与粘结强度成反比例关系;在干湿与冻融交替作用下,多层组合垫层对混凝土板有较好的保护作用,与普通混凝土板相比,在质量与抗压强度损失方面分别降低1.04%和8.58%;以复合衬砌隔热性和聚苯乙烯泡沫板接触面粘结强度为双控目标,建立了陶砂最佳掺量的计算方法。多层组合垫层具有良好的隔热性、粘结强度和防渗效果,该试验研究成果可为渠道垫层设计提供科学参考。     

水化学与冻融循环共同作用下砂岩细观损伤与力学性能劣化试验研究

为研究水化学与冻融循环共同作用下岩石的细观结构损伤及力学性能劣化特征,分别对经酸性、中性和碱性水化学溶液浸泡和冻融循环处理后的砂岩进行核磁共振测试和单轴压缩试验,分析砂岩孔隙度和力学参数的变化规律,结果显示:随水化学溶液浸泡时间的增加,砂岩强度和弹性模量均有所降低,且酸性溶液下的降幅最大。随水化学溶液冻融循环次数的增加,砂岩强度和弹性模量均有明显降低,且中性溶液冻融循环下的降幅最大;水化学溶液浸泡对砂岩小孔径孔隙度分量影响不大,而水化学溶液冻融循环对其影响显著,且不同溶液下小孔径孔隙度分量增幅较接近;水化学溶液浸泡与水化学溶液冻融循环对砂岩大孔径孔隙度分量的影响均较显著,单纯浸泡下酸性溶液增幅最大,冻融循环下中性溶液增幅最大;水化学溶液冻融循环条件下砂岩小孔径孔隙细观结构以受冻胀损伤为主,大孔径孔隙则受化学腐蚀和冻胀损伤的共同作用,在孔隙度上综合表现为冻胀与腐蚀的叠加效应,且在砂岩大孔径孔隙细观结构上,酸、碱腐蚀对其与冻胀作用的叠加效应有一定抑制作用;砂岩初始裂隙体变与核磁孔隙度变化率相关性良好。     

长期冻融循环引起黄土强度劣化的试验研究

以陕西杨凌地区黄土为研究对象,进行了不同含水率、不同干密度的黄土在不同冻融循环次数作用下的直剪试验,探索出进行黄土反复冻融循环试验的方法和控制标准,探讨了封闭系统下黄土在反复冻融循环作用下的抗剪强度劣化特性规律。试验结果表明:黄土在反复冻融循环作用下,表面破坏比较严重; 随着冻融次数的增加,黄土的黏聚力先减小后增大,最低值发生在10次冻融循环之内; 内摩擦角基本不变; 反复冻融循环作用在3～5次对黄土强度有较大的影响,会导致黄土强度的劣化现象发生,但长期冻融作用则会主要体现在对黄土表面的变形破坏等其他方面。     

温度改性水玻璃固化黄土冻融特性试验研究

随着各种复杂黄土湿陷问题的呈现,不断有新的地基处理方法得到推广应用,硅化法是主要化学方法之一。为了探究温度改性水玻璃固化黄土在冻融环境下的加固效果,对其进行了冻融特性试验研究。通过控制不同温度的水玻璃溶液配制黄土试样,研究其经过冻融循环的无侧限抗压强度、质量损失以及微观结构的变化特征,分析温度改性水玻璃对加固黄土工程特性的影响和冻融循环对试样的破坏作用机理。试验结果表明：固化黄土试样随着冻融循环次数的增加,质量损失率增加;冻融循环次数相同时,质量损失率随着改性温度的增加而减小;固化黄土样的无侧限抗压强度在冻融初期存在补强作用,以后随着冻融循环次数的增加而减小;改性温度越高,20°Bé水玻璃固化黄土样的冻融循环次数相对值越大。     

冻融循环条件下片麻岩蠕变特性试验研究

为探讨寒冷地区隧道围岩的长期稳定性,选取吉林省辉白隧道中的片麻岩进行冻融循环条件下的三轴蠕变试验,分析了冻融循环作用对片麻岩蠕变特性的影响机制。试验结果表明：随着冻融次数的增加,片麻岩的蠕变变形量逐渐增加,而蠕变破坏应力、蠕变时长、长期强度均有明显降低的趋势。同时冻融循环温度的幅度对片麻岩的各蠕变参数也有一定影响,表现为冻融循环次数相同时,温度越低,岩样的初始瞬时蠕变越大,而蠕变时长与长期强度越小。同时基于试验结果,利用1stOpt优化软件对Burgers模型参数进行辨识,可得模型理论曲线与试验曲线在蠕变减速段和稳定段吻合较好。最后通过SEM扫描和能谱EDS分析了冻融循环对片麻岩微细观结构的影响机制。岩样在长期荷载作用下的破坏模式均为剪切破坏,随着冻融次数的增加,岩石的破裂程度越来越严重、破坏块度越来越小。研究结果为寒区岩石工程的支护设计和防冻害设计提供了参考和依据。     

饱水-风干循环作用下砂岩强度劣化规律试验研究

库水位变幅带是库岸边坡稳定的敏感地带,饱水-风干循环作用下岸坡岩体的强度将如何劣化,以及由此引发的地质灾害问题都是十分严峻而又不可回避的。特选取三峡库区典型库岸边坡变幅带区域砂岩为研究对象,进行饱水-风干循环作用试验,试验结果表明,在饱水-风干循环过程中,砂岩试样的抗压强度、凝聚力和内摩擦角均逐渐劣化,变化趋势基本一致,而且,浸泡时水压力变化幅度越大,饱水-风干循环次数越多,损伤效应越明显,说明水压力的升、降和饱水-风干循环作用对岩样的损伤有累积作用。最后,基于砂岩试样的饱水-风干循环作用试验研究,对饱水-风干循环作用的水-岩作用机制进行了详细地探讨。研究成果对于把握库岸边坡变幅带岩体性质劣化规律具有较大的参考价值,为库岸边坡的长期稳定性分析提供了有益的依据。     

冻融及加卸荷条件下川藏交通廊道典型岩石力学特性的劣化规律

为了探究川藏交通廊道沿线典型岩石冻融循环条件下的劣化规律,选取昌都-林芝段的花岗岩、片麻岩和砂岩为试验对象,开展冻融循环条件下岩石加卸荷试验,结果表明:（1）随着冻融循环次数的增加,岩石抗压强度损失率达30%,粘聚力降幅达18.4%,内摩擦角降幅达10.5%,弹性模量逐渐下降,泊松比逐渐增加;（2）三轴压缩试验中,岩样的变形模量呈现与抗压强度类似的劣化趋势,但是变形模量的劣化幅度比抗压强度劣化幅度大;冻融循环作用下岩石抗压强度越大劣化程度越低,对砂岩的劣化最明显,片麻岩次之,花岗岩最小;（3）与三轴压缩试验相比,在卸围压试验中,冻融循环作用对岩石的卸荷量同样有劣化作用,卸荷程度较小时岩石劣化并不明显,随着卸荷量的逐渐增加,卸荷量大于80%时,岩石的变形模量呈指数型下降,泊松比呈指数型增加;（4）随着冻融循环次数的增加,三轴压缩试验中由拉张和剪切破坏造成的裂纹数量增多;卸围压试验中岩石以拉张破坏为主;岩石微裂纹数量增加的同时,不平整度增加,矿物颗粒之间的胶结状态变差;（5）综合试验结果分析,冻融作用对岩石劣化作用最强的为砂岩,其次是片麻岩,最弱为花岗岩.      

新疆塔县乔普卡铁矿和山东莱州土山铁矿特征对比

虽然乔普卡铁矿和土山铁矿在地理位置上相隔甚远,但是二者在赋矿层位、磁异常特征、矿体及围岩特征、矿石结构构造、矿物成分和矿石类型以及矿床成因等诸多方面存在着较大的相似性,进一步研究对比二者的共同和异同点,对于寻找此类矿床有一定的指导作用。本文主要在乔普卡铁矿和土山铁矿详查工作和参考前人工作研究的基础上,对比分析了两个铁矿的异同点,从而总结出相邻区域里寻找此类矿床的几个注意点。     

锦州-迁安太古宙赞岐岩类片麻岩成因及其动力学意义

详细的野外地质调查和综合研究表明冀东-辽西南部地区太古宙变质基底主要由富钾花岗质岩石组成,由锦州至迁安构成一条NEE向延伸200余千米的富钾花岗质岩石带。这些富钾花岗质岩石主要由似斑状/中粒石英二长闪长质-花岗闪长质-二长花岗质片麻岩和中粒二长花岗岩-正长花岗岩构成。全岩地球化学分析表明这些石英二长闪长质-花岗闪长质-二长花岗质片麻岩具有高FeO~T、MgO、K_2O和Mg~#值的地球化学特征,与全球范围内中-新太古宙赞歧岩类相似。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年结果表明这些岩石形成于2546~2543Ma。岩石成因研究表明这些赞歧岩类片麻岩形成于俯冲板片及其拖曳的洋壳沉积物、增生楔物质的熔体和受俯冲流体、熔体交代的地幔楔之间相互作用引发的一系列的岩浆作用。这一多样化的赞岐岩类岩浆作用形成了一条新太古代赞岐岩类带,该赞岐岩类带反映了冀东-辽西南部地区新太古代从NNW向SSE向板片热俯冲的动力学体制。     

华北克拉通新太古代地壳增生:来自山西云中山地区TTG片麻岩和二长花岗片麻岩的证据

通过详细的野外地质工作,本文在山西云中山地区识别出一套岩石组合完整的TTG片麻岩岩系,与TTG片麻岩共生的还有后期发育的二长花岗片麻岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,花岗闪长质片麻岩的形成时间为2486±9Ma,二长花岗片麻岩的形成时间为2448±11Ma。地球化学特征显示研究区TTG片麻岩为高铝TTG。奥长花岗质片麻岩总体表现为高SiO_2(69.82%~73.54%)、富Na_2O(4.19%~5.16%)、高CaO(1.45%~3.03%)的特征,Al_2O_3含量为14.31%~15.74%,铝饱和指数(A/CNK)为1.00~1.03,属富钠过铝质系列岩石;英云闪长质片麻岩的特征与奥长花岗片麻岩基本相似,但K_2O含量更低,CaO含量更高;花岗闪长质片麻岩SiO_2(61.23%~61.97%)含量相对偏低,Na_2O/K_2O为1.00~1.32,Al2O3含量为15.03%~15.73%,铝饱和指数(A/CNK)为0.96~1.05,为准铝质或过铝质系列岩石。与上述TTG片麻岩不同的是,本区出露的二长花岗片麻岩表现为富钾(K_2O/Na_2O=1.22~1.44)、贫Al_2O_3(12.81%~14.27%)的特征。岩石稀土总量较低(∑REE=52.71×10~(-6)~262.0×10~(-6)),轻稀土富集,重稀土亏损,轻、重稀土强烈分馏。微量元素具有富集K、Rb、Th等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Sr、P、Ti等元素的特点,Cr、Ni等相容元素含量也较低,表现出岛弧岩浆的特征。花岗闪长片麻岩和二长花岗片麻岩εHf(t)值均为正值,前者成岩年龄与二阶段模式年龄较为接近,暗示其来源为2.5~2.6Ga的新生地壳,而后者成岩年龄与二阶段模式年龄则相差较多,其测点大都落在2.7~2.8Ga地壳演化线的区域内,表明二长花岗片麻岩来自于2.7~2.8Ga的古老地壳。根据上述地球化学特征,并结合区域地质特征,推测研究区高Al的TTG片麻岩是"平俯冲"状态下洋壳部分熔融的产物,而二长花岗片麻岩为底侵古老地壳部分熔融的产物,形成于大陆边缘弧的构造环境,代表云中山地区一次重要的以水平增生为主的地壳生长事件,同时也表明在新太古代末期,云中山地区已完成克拉通化,进入陆内演化阶段。     

Phase equilibria in the hornblende-bearing basic gneisses of the Uvete area, central Kenya

Abstract The hornblende-bearing basic gneisses in the Uvete area, central Kenya, were metamorphosed under a narrow range of P and T (6.5 ± 0.5kbar and 530 ± 40°C) of the staurolitekyanite zone in the Mozambique metamorphic belt. They show a wide variety of divariant and trivariant mineral assemblages consisting of hornblende, cumminatonite, gedrite, anthophyllite, chlorite, garnet, epidote, clinopyroxene, plagio-clase and quartz. The bulk and mineral chemistries and the graphical representation of phase relations show that each mineral assemblage approaches chemical equilibrium and defines a unique composition volume in the A'(Al + Fe³⁺− (13/7)Na)-F(Fe²⁺)-M'(Mg)-C'(Ca-(3/7)Na) tetrahedron. The composition volumes are distributed quite regularly and do not overlap each other.
The phase relations in the Uvete area are in contrast with those in the staurolite-kyanite zone amphibolites in the Mt. Cube quadrangle, Vermont. The amphibolites there contain low-variance mineral assemblages formed under different values of μ_H2O and μ_CO2. These assemblages define overlapping composition volumes in the A'-F'-M'-C'tetrahedron.
The mineral assemblages in the Uvete area are interpreted as having formed in equilibrium with fluid at a high and nearly constant μH₂O value. Such a fluid composition was externally controlled by the supply of H₂O-rich fluid expelled from the surrounding pelitic and psammitic rocks. The body size of the basic gneisses in the Uvete area (less than 400m in thickness) was small enough for the fluid to migrate completely.     

冻融循环对兰州黄土渗透性变化的影响

在季节冻土区, 周期性的冻结与融化持续改变着土体内部结构, 土的孔隙率与渗透性也随之产生相应的变化. 针对这一现象进行了原状黄土和重塑黄土的冻融循环试验和冻融循环后的渗透试验. 结果显示: 随着冻融循环作用的进行, 原状黄土与重塑黄土干密度的变化趋势都是先增大后减小, 然后趋于稳定. 由于渗透系数与干密度呈负线性关系, 所以随着冻融循环次数的增加, 原状黄土与重塑黄土的渗透系数都是先减小后增大, 最后在4×10^-4~6×10^-4 cm·s^-1之间趋于一个稳定值. 因为重塑黄土是扰动土, 土结构中的颗粒大小较为均匀, 而原状黄土的土结构中颗粒大小不均匀, 导致重塑黄土的渗透系数始终大于原状黄土.     

三峡库区消落带溶蚀岩体劣化指标研究

三峡库区水位消落带岩体劣化松动使得部分岸坡加速朝不稳定方向演化,给溶蚀岩体岸坡带来了工程灾变效应问题.本文提出了利用高程175 m附近区域的岩体替代未受蓄水影响的岩体的"比拟法",统计分析岩体劣化情况.定义、改进和统计了岩体劣化变量Det、岩体体积节理数增量△Jv和地质强度指标变化值ΔGSI.通过对库区10个典型溶蚀岩...     

新疆博格达地区中二叠世—早三叠世构造-气候-沉积演化及耦合机制*

博格达地区的盆山关系演化、博格达山初始隆升时间、构造-气候-沉积耦合机制等前沿科学问题一直是国内外研究的热点,也一直困扰和制约准噶尔盆地东南缘的油气勘探开发进程。基于博格达山北缘野外露头和阜康凹陷、吉木萨尔凹陷的岩心、地震及钻测井资料,综合运用沉积学、地球化学等多种方法,阐明了博格达地区中二叠统—下三叠统展布及沉积相特征,恢复了相应的古气候变化,结合区域研究成果重建了中二叠世至早三叠世构造-气候-沉积演化过程。认为博格达地区中二叠世为裂谷—坳陷盆地构造背景,在干旱—半干旱气候条件下,发育以博格达地区为湖泊中心的辫状河三角洲—湖泊沉积体系;晚二叠世博格达山发生初始隆升,早期湖盆消亡并在博格达北坡山前发育冲积扇,古气候由半干旱变化为半湿润;早三叠世博格达地区构造环境相对稳定,但是逐渐趋于温暖湿润的古气候对区域风化程度和沉积条件起主要控制作用,博格达山体遭受强烈风化剥蚀,北侧形成扇三角洲—湖泊沉积体系。     

Strata-bound scheelite mineralisation in skarns and gneisses from the Bindal area,Northern Norway

Scheelite in the Bindal area, Northern Norway, is developed in hornblende-biotite gneisses of volcano-sedimentary origin, especially in the zones of disseminated sulphides in the gneisses. Scheelite is present either in mobilised quartz veins or in skarnitised hornblende-biotite gneiss where limestone was in contact with these rocks. An exhalative-sedimentary origin of the mineralisation is proposed, on account of the strata-bound character and the lack of any direct relationship to the plutonic rocks of the Bindal massif.     

天津滨海吹填土结构强度增长机理

为了研究影响天津滨海吹填土结构强度增长的因素,分析了等效荷载、有效应力增量、孔隙比和含水量与结构强度之间的关系,得出随着等效荷载和有效应力增量的增大,吹填土的结构强度呈增高的趋势。含水量和孔隙比越大,吹填土的结构强度越低。研究认为,吹填土结构强度的形成与吹填土的排水固结密切相关。吹填土在真空预压条件下,排水固结过程分为早期空气排出、真空渗流场作用下的渗透固结和真空条件下的水分气化排出3个阶段。     

徐州矿区地裂缝成因机制的探讨

调查了徐州矿区几类非采矿沉陷造成的地裂缝的形态和环境,认为因构造、采矿、不均匀沉降产生的隐伏张裂隙是地裂缝的基础,干旱和超采浅层地下水使第四系浅部失水收缩激活和扩大了隐伏张裂隙。大雨后地裂缝显现,雨水沿裂隙面下渗时,发生潜蚀、刷大、贯通而造成塌陷。