软岩弹性模量的测定与讨论

本文首先介绍一种岩土自动化精密三轴压缩试验系统,并以此试验系统所得的一组实验结果为例,揭示软岩在微小应变(ε_1=10~(-2)—10~(-5))条件下所反应的应力-应变的线性关系,以及根据软岩在弹性范围内所测得的数据求出弹性模量。本文结合以往的研究成果,对软岩的弹性模量及变形系数开展分析和讨论。最后,本文将实验结果与现场测试结果相比较,从中了解两者之间的关系。     

基于熵权正态云模型的软岩等级评价

软岩是地下工程施工中常见的复杂地质情况之一,科学准确的对其分类是进行安全施工的重要前提。针对软岩环境的复杂性和不确定性,选取单轴抗压强度σ_c、完整性系数K_v、黏聚力σ_n、软化系数K_f和软化指数f_s 5项定量化指标建立软岩评价指标体系,采用熵权法确定各指标权重,结合云理论建立熵权-正态云模型,对软岩的类型进行分级评价。以4组软岩工程实例对所建立模型进行检验,并与未确知度法、模糊评价法和BQ法的判别结果进行对比。研究结果表明,熵权-正态云模型在软岩等级判别中具有良好的实用性和可靠性,可为软岩类型预测提供一种新思路。      

湖北省随州花山蛇绿混杂岩Sm—Nd、Rb—Sr同位素年代研究

对湖北省随州地区组成花山蛇绿混杂岩的杨家棚MORB型火山岩、小阜岛弧型火山岩进行了Sm-Nd、Rb-Sr同位素分析。由杨家棚地区火山岩样品得出的全岩Sm-Nd等时线年龄为1736±37(2σ)Ma,I_(Nd)=0.510582±42(2σ),ε_(Nd)(t)=+3.7;由小阜火山岩样品得出的全岩Sm-Nd等时线年龄为1197±170(2σ) Ma,I_(Nd)=0.51125±18(2σ),ε_(Nd)(t)=+3.1;小阜火山岩样品全岩Rb-Sr等时线年龄为737±31(2σ)Ma,I_(sr)=0.7052±13(2σ)。这些结果表明花山洋盆的形成时间可能为中元古代,而非古生代;737Ma指示了其后期的变质年龄。     

阜平群下部太古代变质岩石的REE、Rb-Sr和Sm-Nd年龄及其意义

对采自阜平群下部16个变质岩石样品进行了Sm-Nd年龄测定,部分样品还进行了Rb-Sr年龄测定和REE分析。Sm-Nd同位素结果形成两条等时线。一条等时线具有年龄为:2790±171(2σ)Ma,I_(Nd)=0.50917±16(2σ),ε_(Nd)(t)=±1.6;另一条等时线,t=1949±84(2σ)Ma,I_(Nd)=0.50986±5(2σ),ε_(Nd)(t)=-5.0±1.0。Rb-Sr同位素数据分散,参考等时线年龄为2070Ma。     

单轴压缩下软岩的动态力学特性试验研究

对软岩(砂浆模拟材料)进行了应变速率范围为10-5~101s-1的动单轴压缩实验。实验结果表明,试样的抗压强度随应变速率的增加有较明显的增加趋势,增加幅度大于硬岩;试样的弹性模量以及泊松比随着应变速率的增加均有增加的趋势,但幅度小于强度的增加幅度。并根据不同应变速率下试样破裂面的SEM实验结果,初步地分析了软岩动态力学特性机理。     

铁同位素的MC-ICP-MS测定方法与地质标准物质的铁同位素组成

详细报道了在低分辨和高分辨模式下运用MC-ICP-MS进行Fe同位素比值高精度测试的方法,对Fe同位素测定过程中谱峰干扰、基质效应、浓度效应、仪器测试的长期重现性等问题进行了评估,并对两种运行模式的测试结果进行了对比.在95%的可信度范围内,所建方法的外部精度优于0.5ε/ainu,达到国际同类实验室的先进水平,并且低分辨和高分辨两种模式下获得的Fe同位素测试结果是一致的.在此基础上对国家地质标准物质GBW07105(玄武岩)和GBW 07111(花岗闪长岩)进行了Fe同位素测定.相对于Fe同位素国际标样IRMM-014,GBW07105的Fe同位素成分为:ε57Fe=1.9±0.3(20),ε56Fe=1.3±0.2(2σ),ε57/56Fe=0.6±0.1(2σ);GBW 07111的Fe同位素成分为:ε57Fe=1.8±0.4(2σ),ε56Fe=1.2±0.2(2σ),ε57/56Fe=0.6±0.1(2σ).     

风成砂的室内静力试验研究

本文成风成砂进行了室内常规试验，分别对饱和和干燥状态的砂进行了静力三轴试验。采用回归分析的方法对三轴试验数据进行了处理。结果表明：风成砂的（σ－σ）－ε％曲线完全符合对肯－张非线性变形模式。     

孟加拉国库巴煤矿Ⅵ煤顶板水-力耦合渗透性实验研究

为了探究巴库煤矿Ⅵ煤二分层开采顶板覆岩的渗透特性,选取具有代表性的裂隙型软岩(泥岩)和硬岩(中砂岩)两种试样进行了三轴应力状态下的全应力-应变过程渗透性对比试验,得出了主应力差-轴应变变化规律和渗透率-轴应变分布特征,实验结果表明:软、硬岩在主应力差-轴向应变曲线中的特征存在差异,软岩的主应力差随轴向应变呈现线性变化规律,而硬岩则表现出明显的弹性变形、裂隙扩展和裂隙贯通三段性,并基于实验数据给出了主应力差-轴向应变拟合公式;软岩因受泥化影响,在低轴向应变时渗透率随轴向应变表现为明显的波状起伏,在高轴向应变时渗透率-轴向应变曲线波动较小,而硬岩渗透率-轴向应变因受到岩石内部裂隙发育影响较大,随着水压力与渗透率呈现出正态分布趋势,而不同的水压力下渗透率变化更显著。其成果给分析和判断覆岩顶板裂隙突(涌)水理论研究提供了重要的实验依据。     

根据实验室蠕变资料对地幔流变的推断

板块构造理论应基于上地幔的对流。研究蛇绿岩以及碱性玄武岩和金伯利岩中的地幔包体表明,上地幔主要是由橄榄岩组成。橄榄石既是橄榄岩中最多的矿物(约占60~90%),也是最容易发生塑性变形的矿物。因此,大量实验工作的目的在于了解橄榄石的流变学问题。尽管橄榄石的流动性质已在实验室中进行了广泛的研究,但是,以往的实验压力都局限在1.8GPa以下。橄榄石蠕变象大部分高温条件下物质一样,是可以用幂律蠕变方程来描述: :%#::式中:ε—应变速率,А—常数,σ—流动应力,n—常数(通常3—4),     

不同条件下巴东三中滑坡滑带土大型三轴试验分析

利用大型三轴剪切仪,研究了不同围压和不同初始干密度下巴东三中滑坡滑带土物理力学性质。试验表明,该土样在剪切破坏的整个过程中出现剪缩和应变硬化现象。通过分析试验数据,得出该粗粒土的剪切破坏与围压σ_3有着密切的关系。体积变化率ε_v与围压σ_3和初始干密度ρ_d均有关系,前者与后两者之间有着二次多项式的关系,即:ε_v=m_1(σ_3/P_a)~2+m_2(σ_3/P_a)+m_3,其中m_1,m_2,m_3均为试验参数,且均与ρd呈二次多项式关系。     

Studies on Fast Loading Technique of Soft Rock and Automatic Data Processing

A fast loading technique of soft rocks and an automatic data processing system used in the experiments are presented in this paper. Research results demonstrate that the 10t fast loading equipment is applicable to study on dynamic mechanical properties of soft rocks under medium strain rate. By using an automatic data processing system, a group of curve which reflect the relations between some physical parameters, such as σ-ε and σ-t，can be drawn by a plotter, so that the period of experiment can be reduced, and more accurate results can be expected.     

针贯入仪在软岩强度测试中的应用

软岩强度较低,结构松散,难以加工成标准试件测其单轴抗压强度,为解决这一工程实践难题,引入了日本的一种通过测试软岩针贯入指标间接推算其抗压强度的试验仪器——针贯入仪。首先简要地介绍了针贯入试验的仪器装置、操作过程、注意事项以及数据处理方法,然后运用该仪器在现场和室内分别对不同软岩进行强度测试。统计分析测试结果表明,测试数据离散性大小与岩性均一程度、结构面分布情况密切相关。最后,选取了一组软岩岩样进行针贯入和点荷载对比试验,计算得出两种试验结果相差不大。因此,采用针贯入仪测试软岩强度是合理可行的,可在软岩工程中推广使用。     

Mechanical Properties of Weak Porous Sandstone Under General Triaxial Stress States

The mechanical properties of weak porous sandstone with uniaxial compressive strength of about 300kg/cm2 , porosity as high as 27% and bulk density 1.85 g/cm3 , were investigated experimentally by using Mogil’s true triaxial compressive apparatus. The properties of deformation and failure, in the whole process from brittleness to ductility, were observed by bringing confining pressure up to 500 kg/cm2 under room temperature . The intermediate principal stress was successfully brought up from the lowest limit. σ2=σ3 to the highest limit , σ2=σ1 under constant confining pressure, 50 and 100 kg/cm2 respectively. The whole process that the strength increases gradually to a maximum and then decreases gradually with increasing of intermediate principal stress under constant σ3 was observed . Failure and flow were effecfed not due to volume dilatancy but rather du to compression of volume under constant confining stress of 100 kg/cm 2 and a general triaxial stress state of σ3 =100 kg/cm2 , σ2=295kg/cm2 . For hard rocks , this behavior can be observed possibly only under higher temperatures and pressures. The experimental result shows that the ductility and coefficient of strain hardening are increased in proportion to the intermediate stress σ2 under constant σ3 . This is different from the behavior of hard rocks.     

高孔隙性软弱砂岩在一般三轴应力状态下的力学特性

本文作者利用茂木清夫教授的岩石真三轴压缩仪,研究了抗压强度为300公斤/匣米2左右,孔隙度高选27%,容重仅为1.85克/厘米3的高孔隙性软弱砂岩的力学特性.在室温下,把围压加到500公斤/厘米2,就观测到变形和破坏特性,从脆性过渡到韧性的全过程.同时,分别在50和100公斤/厘米2的恒定围压下,成功地把中间主应力σ2从σ2=σ3的下限加到σ2=σ1的上限,观测到强度随中间主应力的增长而连渐增加到最大值后又逐渐下降的全过程;在100公斤/厘米2的恒定围压下以及σ3=100,σ2=295公斤/厘米2的一般三轴应力状态下。     

典型岩石破裂产生次声波试验研究

在刚性材料试验压力机上对花岗岩、灰岩、红砂岩、砂岩、千枚岩及泥岩6种典型的岩石试样进行了单轴全过程加载试验,通过自主研制的数字化次声波探测系统对加载过程中的岩石破裂发射出的次声波信号进行了实时探测。为了研究岩石微破裂过程是否存在发射低频次声波现象及其频率分布等特性,通过小波阈值去噪、短时傅立叶变换（STFT）时-频分析和时域累计振铃计数的方法对数字次声波信号进行了处理与分析。研究结果表明：①岩石在破坏前加载过程中存在明显的发射次声波现象;②岩石破裂产生突出次声信号的频率主要分布在2.0～6.0 Hz之间;③在结构较完整的情况下,硬岩（如花岗岩、灰岩）在变形破裂过程中产生的次声信号数量要比软岩（如泥岩）多。与一般声波相比,因次声波具有不容易衰减,不易被水和空气吸收,波长很长可绕开大型障碍物等独特性质,结合其他方法对岩石破裂产生次声波现象的进一步研究可为岩石（体）稳定性监测提供重要的研究方法和技术手段。     

软土蠕变数据处理方法的对比分析

室内蠕变试验多采用分级加载的方式,如何使分级加载蠕变试验结果转换成分别加载的曲线更趋合理,是研究蠕变特性和建立蠕变模型的关键问题。通过对黄石、漳州、青岛地区软土采用分级加载方式的多种蠕变试验,根据线性法与陈氏法处理蠕变试验数据,对比2种方法对蠕变曲线和蠕变参数的影响,进而为软土非线性蠕变试验数据处理方法提出合理性建议。结果表明：利用陈氏法可准确地获得分别加载下的各级压力的蠕变曲线。低应力水平下,线性法与陈氏法结果接近;高应力水平下,2种方法结果差距较大。差别较大出现在蠕变曲线弯点处,随着压力的增大,差距逐渐减小。蠕变性较强的软土,采用2种方法处理的蠕变结果会相差悬殊。通过试验全过程曲线得到的蠕变参数相差较小,而通过不同压力下蠕变曲线得到的蠕变参数相差较大,如采用线性法得到黄石软土次固结系数C_a最大值为0.03;采用陈氏法得到C_a最大值为0.07。     

Considerations on strength of intact sedimentary rocks

This study presents the results of laboratory testing of sedimentary rocks under point loading as well as in uniaxial and triaxial compression. From the statistical analysis of the data, different conversion factors relating uniaxial compressive and point loading strength were determined for soft to strong rocks. Additionally, the material constant m_i, an input parameter for the Hoek and Brown failure criterion, was also estimated for different limestone samples by analysing the results from a series of triaxial compression tests under different confining pressures. The uniaxial compressive strength (UCS) of intact rocks, as estimated from the point load index using conversion factors, together with the Hoek–Brown constant m_i, and the Geological Strength Index (GSI) constitute the parameters for the calculation of the strength and deformability of rock masses.     

Stress measurements in soft rocks

The objective of this paper is to demonstrate that accurate and reliable in situ stress measurements can be performed in soft rocks. A quick overview of the mechanical behaviour of soft rocks is presented. After reviewing stress measurement techniques that have been used in soft rocks, the modified doorstopper technique is presented and the advantages it has over other techniques in soft rocks are underlined. Results from laboratory simulations in controlled conditions show that the technique is reliable and accurate. It is then shown, through field applications in a potash mine in Brazil, in an underwater tunnel in shales in Canada and in an exploratory drift in molassic rocks of the French Alps, how the technique yields results that can sometimes be confirmed by field observations.     

土壤热参数测定仪的数据自动采集与处理

我所研制的HA-1型土壤热参数测定仪配有以KC-85微型计算机为主体的数据自动采集和处理系统。通过多次实际使用证明,该系统能进行实时数据采集和处理,并将实验结果自动打印、绘图,从而实现快速准确地测定土壤热参数。本文简要介绍该数据自动采集和处理系统的整体组成、功能、检测接口的工作原理及有关编程要点。     

分布式光纤桩基检测数据智能化处理方案的研究与应用

分布式光纤桩基检测时会产生大量的检测数据,对这些数据快速、准确的处理已成为当前分布式光纤桩基检测一个急需解决的问题,但是当前还没有专门的分布式光纤数据处理软件。介绍了桩基检测时,光纤的埋设工艺及数据处理面临的关键问题。根据感测光纤埋设特点以及后期数据处理过程中的关键步骤,提出了一个检测数据智能化处理的方案;并根据该方案用计算机语言编程生成了可独立运行的分布式光纤数据处理系统（Distributed optical fiber data processing system,简称DOFDPS）;最后用工程实测数据对该软件的实际应用效果进行了验证。结果表明:该应用程序操作简单,能够对数据进行快速、准确、智能化的处理;处理结果能够真实反映实际情况,可以满足桩基检测数据处理的要求,可在分布式光纤桩基检测的数据处理中推广应用。