一种模拟韧性剪切带中椭球状标志体运动、变形的新方法

韧性剪切带中赋存的椭球状应变标志体(砾石、碎斑等)是研究剪切带运动学、动力学的重要应变标志体。传统研究中椭球状标志体通过对野外露头的观测或与实验岩石学结合,判断剪切带运动方向、探讨运动学和流变学特征。随着数值模拟技术在韧性剪切带中的引入和推广,国内外许多学者试图恢复椭球状标志体的运动轨迹和变形特征,并取得了显著的成果。然而,国内文献对于模拟韧性剪切带椭球状标志体的定量及模拟研究甚少,研究方法也鲜为介绍。基于此,针对韧性剪切带中椭球状标志体变形的最新研究进展,详细介绍建立在Jeffery理论和Eshelby理论之上的数值模拟思路和方法,并利用Mathcad软件模拟了给定条件下的椭球状标志体的运动轨迹、变形特征。     

韧性剪切带相关褶皱研究进展

褶皱是韧性剪切带内普遍发育的构造变形,是研究韧性剪切带乃至造山带构造作用的桥梁,但是对于剪切带中存在的这类褶皱国内尚无统一命名,本文根据剪切带内褶皱的最新研究成果,引进了"韧性剪切带相关褶皱"的概念。目前,国内外学者对韧性剪切带相关褶皱(尤其是鞘褶皱)的研究多集中在运动学和动力学上。本文介绍了韧性剪切带相关褶皱的类型及其研究方法,为客观理解韧性剪切带相关褶皱的形成机制提供了新思路和方法,进而为恢复陆内造山作用过程提供了客观的约束条件。     

韧性剪切带的剪切作用类型和韧性减薄量

韧性剪切带组构的演化和剪切作用类型受到许多研究者的关注。运用极莫尔圆法、有限应变法、刚性颗粒法、石英光轴组构结合有限应变测量法、拖尾形态法、剪切带内变形脉体(岩墙)法、碎斑法等方法可以估算剪切带变形过程中的运动学涡度,进而判别剪切带中单剪切组分与纯剪切组分的相对含量。自然界的剪切带一般介于单剪与纯剪之间,运动学涡度Wk介于0~1之间,表明韧性剪切带在变形过程中发生了垂直于剪切带边界(Z轴)方向的韧性减薄。剪切带变形过程中的韧性减薄量可依据有限应变测量与运动学涡度估算求得,也可依据剪切带内的石香肠(布丁)构造求解,还可依据构建极莫尔圆求解。以华北克拉通北缘的楼子店变质核杂岩及其韧性剪切带,以及希腊西奈山的Chelmos剪切带为例,介绍估算韧性剪切带韧性减薄的方法,这种韧性减薄是对大规模岩石圈减薄的有益补充和完善。研究结果表明,定量估算与变质核杂岩相关的韧性剪切带的剪切作用类型是分析变质核杂岩形成机制的有效途径和方法。     

韧性剪切带的递进应变历史及其与金矿化的关系

本文运用作者所建立的韧性剪切带的递进应变分析方法,初步解决了研究韧性剪切带型金矿过程中出现的下述三个基本问题:(1)韧性剪切带的递进应变历史与金矿化之间的关系。(2)韧性剪切带型金矿的金矿化范围所取决的因素。(3)采用何种有效的方法才能圈定其矿化区段。 广泛的研究表明,韧性剪切带及其所分割的相对刚性块体所组成的构造格局,在板块聚合带和板内伸展构造中均普遍存在,而且具有相当长的发展历史。因此,韧性剪切带的递进应变分析将提供地壳变形历史和运动学方面的可靠信息。     

韧性剪切带糜棱岩中不对称旋转碎斑系剪切指向模拟实验韧性剪切带糜棱岩中不对称旋转碎斑系剪切指向模拟实验研究现状及其问题

韧性剪切带是大陆变形过程中形成于地壳深层次的重要构造变形形迹,是重建构造变形温压环境、变形几何学、运动学及动力学的重要研究对象。剪切变形方向的确定是韧性剪切带研究的基础环节之一。尽管指示韧性剪切带剪切方向的标志很多,但是由于韧性剪切带变形过程的复杂性,实际工作中往往很难准确地限定剪切方向,甚至常常会发现同一条韧性剪切带中发育指向相反的剪切标志。在变形岩石中,不对称旋转碎斑系被认为是判断韧性剪切带剪切方向的可靠标志。根据有拖尾的旋转碎斑系判断剪切指向要比“云母鱼”、“多米诺”等组构可靠得多。总结前人的理论和模拟试验成果,可以清楚地认识到,碎斑系的演化是其形态、轴率、初始方位、基质及其界面性质、运动学涡度、剪应变强度、剪切带的厚度、碎斑短轴比等因素综合作用的结果。深刻认识不对称旋转碎斑系在韧性剪切带形成过程中的发育过程、限制条件、影响因素,将有助于准确地运用它们来判断韧性剪切变形的构造指向,以便进一步研究与该韧性剪切变形相关的大陆动力学。     

韧性剪切带糜棱岩中不对称旋转碎斑系剪切指向模拟实验研究现状及其问题

韧性剪切带是大陆变形过程中形成于地壳深层次的重要构造变形形迹,是重建构造变形温压环境、变形几何学、运动学及动力学的重要研究对象.剪切变形方向的确定是韧性剪切带研究的基础环节之一.尽管指示韧性剪切带剪切方向的标志很多,但是由于韧性剪切带变形过程的复杂性,实际工作中往往很难准确地限定剪切方向,甚至常常会发现同一条韧性剪切带中发育指向相反的剪切标志.在变形岩石中,不对称旋转碎斑系被认为是判断韧性剪切带剪切方向的可靠标志.根据有拖尾的旋转碎斑系判断剪切指向要比"云母鱼"、"多米诺"等组构可靠得多.总结前人的理论和模拟试验成果,可以清楚地认识到,碎斑系的演化是其形态、轴率、初始方位、基质及其界面性质、运动学涡度、剪应变强度、剪切带宽度/碎斑短轴等因素综合作用的结果.深刻认识不对称旋转碎斑系在韧性剪切带形成过程中的发育过程、限制条件、影响因素,将有助于准确地运用它们来判断韧性剪切变形的构造指向,以便进一步研究与该韧性剪切变形相关的大陆动力学.     

充分利用剪切带面状变形要素计算应变参数

测定小型剪切带变形构造，是研究地壳大型剪切带运动学机制的基础，也是恢复造山带应平衡剖面的工作手段之一。本以小型脆－韧性切剪带及Ｓ－Ｃ韧性剪切面理构造为例，介绍如下方法：①利用野外所测剪切带各种产种产状要素，通过赤平极射投影计算出剪切指向和应力状态；②按照简单二维有限应变的原理，求出剪切带的应变参数及沿剪切指向所发生的位移量。     

西藏沃卡地区EW向韧性剪切带特征及地质意义

冈底斯构造带的研究对分析青藏高原构造演化特征具重要意义。沃卡地区EW向韧性剪切带位于冈底斯构造带南东段,南邻雅鲁藏布江结合带。通过最新技术方法,对沃卡EW向韧性剪切带进行研究,查明韧性剪切带展布特征、运动学特点、动力学特征、变形温压条件、变形时代等,对韧性剪切带及周边地区构造演化,丰富该地区构造地质学资料具重要意义。韧性剪切带的糜棱面理、矿物拉伸线理、S-C组构、旋转碎斑、云母鱼等运动学标志及EBSD石英C轴组构图指示韧性剪切带存在两期韧性变形,早期平面上为左行剪切,剖面上为上盘(北盘)下降的脆-韧性剪切带;晚期平面上为左行剪切,剖面上为上盘(北盘)上升的韧性剪切带。矿物变形温度计及EBSD石英C轴组构图指示,早期韧性剪切带温度为380℃~420℃,压力约300 MPa;晚期韧性剪切带温度500℃~580℃,压力约425 MPa。据Koch提出的计算方法,得到早期韧性剪切带差应力36~79 MPa,石英流变速率为10~(-12)s~(-1);晚期韧性剪切带差应力为140 MPa,石英流变速率为10~(-11)s~(-1)。通过围岩U-Pb锆石测年限定及穿插关系,可知早期韧性剪切带形成于(162.9±2.8)Ma,为燕山构造阶段中期至华北构造阶段中期缓慢的脆-韧性滑脱剪切活动;晚期带形成于(31.01±0.2)Ma之后,后期遭喜马拉雅期构造运动改造,于渐新世至中新世新特提斯洋完全闭合后,冈底斯陆块遭碰撞造山运动。     

运动学涡度及其在湘东雁林寺韧性剪切带中的应用

自然界中的剪切带通常是由简单剪切(simple shear)和纯剪切(pure shear)叠加的一般剪切带(general shear)。运动学涡度(kinematic vorticity)的引入提供了一个定量表示两种剪切成分的工具。通过测量剪切带的运动学涡度,可以清楚的了解一般剪切带中究竟是简单剪切还是纯剪切占优势。本文将运动学涡度的基本理论和极摩尔圆法对雁林寺金矿所在的湘东雁林寺韧性剪切带中所表现的运动学涡度进行测量,得出该韧性剪切带的Wk值为0.6,指示其变形以纯剪切为主,且简单剪切作用应变速率比纯剪切作用的应变速率慢。本文从微观运动学层面揭示了湘东雁林寺韧性剪切带对于雁林寺金矿的形成具有重要的意义。     

琼西南 NE向韧性剪切带构造特征及其40Ar-39Ar年代学约束

野外构造解析和显微构造分析表明,琼西南戈枕和冲卒岭两条近NE向韧性剪切带具NW向SE推覆兼NE向左旋剪切特征。采自戈枕和冲卒岭韧性剪切带内糜棱岩样品中的单矿物的40Ar-39Ar年代学研究表明,戈枕韧性剪切带04HN04样品中黑云母的40Ar-39Ar坪年龄为(227.4±0.2)Ma,冲卒岭韧性剪切带04HN24样品中的白云母给出了(229.6±0.3)Ma的坪年龄,均为印支期变形产物。上述两条剪切带的变形运动学和变形时序与华南内陆主要韧性剪切带(如雪峰山地区)具有很好的一致性,这为理解琼西南地区早中生代构造演化和华南印支块体拼合历史及其效应提供了新的信息。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

黄土路基沉降曲线特征分析

在分析郑西客运专线试验段路基沉降实测资料的基础上,提出沉降变形常规预测方法受观测时间及单次观测结果的影响比较大,不利于用来预测最终沉降。通过分析现场沉降变形与时间关系曲线,提出路基沉降的发展主要受固结的影响,其发展是一个从沉降增加到趋缓的过程,可以明显分为固结变形及流变变形,并用非饱和土等效固结理论加以解释,提出了一种利用s- 曲线特征预测最终沉降量的方法,经检验对比发现其预测结果受观测时间及单次观测结果的影响比较小,优于其它常规预测方法     

沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响的数值仿真分析

结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,分析了各种荷载施加方法的特点及爆破震动场模拟的要求,基于圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔中心线或者面上来模拟爆破荷载的作用。结果表明,等效施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,采用三维实体模型计算分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,计算了周围不同位置、不同深度位置处的振动响应,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。     

Structure of sediments of kaolinite

In an assembly of clay particles placed in a fluid, each particle is typically subjected to: (1) double-layer repulsive forces; (2) van der Waals attractive forces; and (3) contact mechanical forces. The study presented here concerns an approximate, quantitative analysis of clay suspensions, with considerations to the first two - the physico-chemical forces. Using recent theories to calculate the physico-chemical forces between two clay particles in an approximate model of an assembly, the equilibrium void ratio of a clay suspension is computed. The mechanical forces are ignored in the analysis. The results serve to verify the validity of physico-chemical theories employed and help interpret experimental data more fundamentally in terms of the system variables.     

不同形式诱导缝的等效强度承载性能的数值分析

将考虑尺寸效应规律的混凝土等效断裂模型应用到不同形式诱导缝等效强度公式中,得到了修正后的不同形式诱导缝的等效强度公式。同时,得到了诱导缝等效强度的变化曲线,并比较了单双向间隔诱导缝的优劣,得到双向间隔诱导缝优于单向间隔诱导缝的结论,为高拱坝中诱导缝的设计提出了建议。     

土的可恢复剪胀的一种解释

从土的各向异怀角度对土的可恢复剪胀现象进行了解释。基于各向异性情况下的土体弹性本构关系理论分析，认为土的可恢复剪胀现象可部分归因于土的各向异性引起的弹性剪胀。借助有关土体弹性参数实验结果，研究了应力诱导各迥异性对土体弹性剪胀的影响，结果表明：随土体应力诱导各向异性的增大，土体的弹性剪胀也增大。从土体弹性剪胀角度研究了土的卸荷体缩条件，认为土体卸荷体缩取决于加载应力路径的应力增量比，给出了土体出现卸荷体缩的区域。     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。