海南岛抱板群岩石高温高压实验及金成矿机理探讨

高温高压实验岩石学是地质学、岩石学领域中的“硬科学”犤1999,王德滋,等犦。目前高温高压实验岩石学研究主要是针对单一岩石的熔化和融离实验,而针对多物源成因的花岗岩模拟其物源贡献大小的实验岩石学及同时发生的成矿作用研究基本上是一个空白。文章根据海南岛戈枕含金剪切带中元古代花岗岩的物源特征及与之有关的戈枕式金矿成因特点,通过高温高压实验岩石学模拟,初步探讨古中元古代抱板群岩石高温高压下的熔融行为及金的成矿机理。实验结果表明,具原地-半原地性质的中元古代花岗岩很可能是由6份(或4份)石英绢云母片岩+1份斜长角闪片麻岩、在压力为1.879～2.143GPa、温度849～901℃的条件下部分熔融形成的,部分熔融过程同时还发生了金的聚集和活化迁移。     

含裂隙岩石的受压破坏机理研究

含裂隙结构面岩体在加载过程中的裂纹扩张和强度对研究岩体的变形破坏机理具有重要意义。用砂浆裂隙试件模拟含裂隙岩石进行单轴压缩实验,获得了3种倾角(45、60、75)和3种裂隙长度(45mm、60mm、75mm)的9种组合工况的裂隙扩展角度和初裂强度,并分析了9种工况下的受压破坏机理。实验结果表明:当裂隙长度相同时,初裂强度随倾角的增加而增加,且倾角由60增加到75,初裂强度增加得更快;当裂隙倾角一定时,初裂强度随裂隙长度的增加而降低。应用最大周向正应力理论分析了含裂隙试件的受压破坏机理,获得了裂隙扩展角理论表达式;通过比较可知:裂隙扩展角的实测值和理论值基本吻合。     

岩石粘弹塑性模型的研究

根据岩石粘聚力在流变中的作用提出了新的流变机理,建立了新的一维粘弹塑性本构模型,推导了相应的一维蠕变本构关系和相应的一维松弛本构关系,并对蠕变实验结果进行了模拟,结果表明该模型能够反映岩石流变的全过程和模拟岩石蠕变中的第三蠕变,可以避免建模中的模型识别过程,反映岩石流变的机理,物理意义明确,适用范围广。实验证明该模型是合理的。     

基于断裂力学的岩石切削数值分析探讨

为研究岩石切削过程中刀具的力学特性以及刀具平均峰值作用力的预测,基于断裂力学和有限元理论建立了岩石切削的数值模型。模拟分析岩石对刀具的反作用过程,得到不同力学特性岩石和刀具作用条件下刀具所受的反作用力,结果表明,冲击速度在一定范围内对刀具平均峰值作用力影响较小;岩石体积呈阶跃性递减,刀具作用力大小与崩落岩石碎片体积变化一致。对模拟、实验以及已有理论计算得到的刀具平均峰值作用力进行线性回归分析,研究结果表明,数值方法计算结果与实验结果、Goktan[1]理论计算结果的线性相关系数分别为0.812、0.930,相关性较好,表明所建数值模型用于模拟岩石切削是正确和可靠的。     

岩石断裂破坏的机理研究

由于岩体中岩石通常处于宏观压应力状态,因此人们常认为岩石的破坏为剪切破坏。根据我们的研究,对于岩石的断裂破坏,其本质应归为微裂缝的拉张破坏。     

岩石断裂破坏的机理研究

由于岩体中岩石通常处于宏观压应力状态，因此人们常认为岩石的破坏为剪切破坏。根据我们的研究，对于岩石的断裂破坏，其本质应归为微裂缝的拉张破坏。     

高温高压下含水矿物对岩石熔点影响的实验研究

在温度约800—1300℃和压力1.0—3.5GPa下,对加入约2％水的钾质玄武岩和榴辉岩样品的熔融实验研究结果表明,两种岩石的固相线都明显低于干体系同类成分岩石熔融实验研究获得的固相线温度;其中前者由于相对富钾其熔点总体上又低于后者,与已有的研究资料一致。不同的是榴辉岩是随着压力的增大熔点温度增高,钾质玄武岩仅在1.5—2.5GPa和大于3.0GPa压力时其熔点随着压力的增大而增高,在2.5—3.0GPa压力范围内则相反。笔者认为这是由于钾质玄武岩在压力2.5GPa以下,存在着角闪石,2.5GPa以上存在金云母所致,二者矿物特定的成分决定了角闪石具有高于(或接近于)而金云母具有低于湿体系固相线的脱水温度;而含水榴辉岩实验的连续固相线特征则是其角闪石的脱水温度低于或接近含水条件的熔点温度所致。从而造成高压条件下岩石熔点的降低。因此,岩石圈中岩石的成分及其所决定的含水矿物类型和稳定温压条件是控制岩石固相线形式的重要因素,并可以很好地解释深部岩石的部分熔融和地震波低速带的成因。     

动高压冲击下岩石破裂机理及相变研究

用高压气体炮作为原动力,在不同的冲击应力加载条件下,加速平板飞片撞击角闪岩样品。对回收样品应用SEM、XRD及RAM谱仪进行了宏观和微观研究,确定了样品出现的破裂起始阶段应力强度以及其裂纹的扩展形态,从而对岩石样的破坏过程进行了量化研究,并阐释了裂纹形成的机理和相变的存在。实验表明,动高压冲击下岩石破裂机理及相变的研究,可为矿山开采、建筑工程等爆破及应用提供相关的理论依据。     

盘山矿泉水形成机理的实验研究

盘山花岗岩主体是石英二长岩，对其不同风化程度的岩石进行浸泡和淋滤实验，研究水岩作用受作用时间，水动力条件及岩石风化程度等因素对矿泉水化学成分的影响，得出：①水岩作用时间愈长、水流速度愈大则溶质溶出量也愈大，但随着时间增长，溶质溶出速率明显减小；②在时间、流速条件相同时，不同风化程度的岩五溶出量不同，其中半风化岩石溶质溶出量最高；③溶出物质主要有钙、镁、钾、钠、可溶性二氧化硅、锶等。据实验条件下可溶性二氧化硅、锶溶出速率，估算出盘山地区偏硅酸型矿泉水的形成时间约为２６年，锶型矿泉水形成时间约为８年。     

金川软岩蠕变破坏机理电镜实验研究

为探讨金川矿岩石蠕变破坏机理,应用微观扫描电镜(SEM)对蠕变受力情况下岩石破坏断口微观形态进行了观察研究,并分析了其产生的微观破坏机制。结果表明:岩石蠕变断裂的微观机制主要是拉伸、剪切作用下岩石发生脆性断裂,从岩石断裂微观形态研究岩石蠕变断裂,可以更好的揭示岩石断口微观形貌特征、裂纹生核、扩展、及断裂方式与岩石蠕变演进过程的联系。     

浅埋红层软岩隧洞围岩变形特征试验研究

红层软岩隧洞围岩变形破坏特征及其治理一直是工程界关心和亟待解决的问题.以某工程试验平硐为基础,利用隧洞围岩收敛变形监控量测及二次应力场测试,获取隧洞围岩动态综合信息,研究浅埋红层软岩隧洞无支护条件下,围岩的收敛变形和应力变化特征.结果显示,浅埋红层软岩隧洞收敛变形和二次应力之间有较好的对应关系,即较高应力对应较大的收敛变形,同时收敛变形和二次应力与埋深有较好的对应关系,且红层软岩在埋深较浅的条件下也具有流变性.在埋深较浅时,隧洞围岩与上覆岩层的接触关系会影响隧洞的应力状态及开挖后的收敛变形特征.     

Experimental Study on the Mechanism for the Formation of Sn-bearing Granite in Northern Guangxi1

Abstract Experimental results have proved that the Xuefengian Sn-bearing biotite granites were formed by remelting and recrystallization of the Proterozoic metamorphic rocks of the Sibao Group at 500 × 10⁵ —2000× 10⁵ Pa and 750-570 °C and further testified that the F- and B-bearing aqueous solution played an important part in decreasing the formation temperature of the rocks. The results tally with the reality of the field geology. The authors have thus brought to light the mechanism for the formation of the Sn-bearing biotite granites and expounded the significance of their formation in the crust dynamics of South China.     

Experimental Study on the Mechanism for the Formation of Sn- bearing Granite in Northern Guangxi

Experimental results have proved that the Xuefengian Sn-bearing biotite granites were formed by remelting and recrystallization of the Proterozoic metamorphic rocks of the Sibao Group at 500× 105-2000× 105 Pa and 750-570℃ and further testified that the F- and B-bear-ing aqueous solution played an important part in decreasing the formation temperature of the rocks. The results tally with the reality of the field geology. The authors have thus brought to light the mechanism for the formation of the Sn-bearing biotite granites and expounded the significance of their formation in the crust dynamics of South China.     

Effects of Rock Properties on Specific Cutting Energy in Linear Cutting of Sandstones by Picks

Summary. Specific cutting energy (SE) has been widely used to assess the rock cuttability for mechanical excavation purposes. Some prediction models were developed for SE through correlating rock properties with SE values. However, some of the textural and compositional rock parameters i.e. texture coefficient and feldspar, mafic, and felsic mineral contents were not considered. The present study is to investigate the effects of previously ignored rock parameters along with engineering rock properties on SE. Mineralogical and petrographic analyses, rock mechanics, and linear rock cutting tests were performed on sandstone samples taken from sites around Ankara, Turkey. Relationships between SE and rock properties were evaluated using bivariate correlation and linear regression analyses. The tests and subsequent analyses revealed that the texture coefficient and feldspar content of sandstones affected rock cuttability, evidenced by significant correlations between these parameters and SE at a 90% confidence level. Felsic and mafic mineral contents of sandstones did not exhibit any statistically significant correlation against SE. Cementation coefficient, effective porosity, and pore volume had good correlations against SE. Poisson’s ratio, Brazilian tensile strength, Shore scleroscope hardness, Schmidt hammer hardness, dry density, and point load strength index showed very strong linear correlations against SE at confidence levels of 95% and above, all of which were also found suitable to be used in predicting SE individually, depending on the results of regression analysis, ANOVA, Student’s t-tests, and R² values. Poisson’s ratio exhibited the highest correlation with SE and seemed to be the most reliable SE prediction tool in sandstones.     

浙江平阳矾山明矾石矿床形成机理的实验研究

笔者在深入研究平阳矾山明矾石矿床野外工作的基础上,总结出实验地质依据。采用矿区未蚀变的火山碎屑岩和凝灰岩作为试料,分别模拟配制pH=0.5、1.0、1.5和2.0的H_2SO_4(12.5％、2.5％、0.5％和0.1％)+0.4 mol KF+0.1 mol NaCl水溶液作为晚期火山气热液,两者在高压釜中持续120 h的交代作用。实验结果表明在212～487℃温度和200×10~5～800×10~5Pa压力下的氧化环境中,酸性气热液沿着碱性长石边缘、裂隙和解理进行交代,形成了明矾石和与矿区矿石矿物共生组合相吻合的矿物,揭示了平阳矾山明矾石矿床的形成机理为含硫的酸性火山气液交代碱性火山碎屑岩和凝灰岩。。     

冻土切削力学特性的试验和理论分析

利用笔者所研制的冻土切削试验台，在室内对不同冻土在不同温度、含水量、切削速度、切削深度和切刀前角下进行了一系列切削试验。结果表明，切削时，冻土主要呈脆性断裂破坏，其切削过程被认为是刀刃切入和撕裂冻土的结果，切削阻力随冻土温度降低而非线性增加，随切削速度提高而略有增加，随切削深度增加而近似线性增加，最佳切刀前角随切削深度增大有增大趋势。但平均切削阻力与最大切削阻力之比值对不同试验条件基本在０．４－０．６５间变化。同时，根据切削过程机理，从理论上建立了最大切削力模型，此模型考虑了切入和撕裂冻土阻力。     

细粒酒精模型冰单轴压缩强度特征试验研究

介绍细粒酒精模型冰的单轴压缩强度试验研究的方法和结果．试验采用两种试样,即长方形和哑铃形．对长方形试样发生不同破坏模式发生的条件,即试样尺寸、加载速度和压头与试样接触面摩擦等效应进行了详细讨论．描述了细粒酒精模型冰单轴压缩强度的基本特征,并比较了两种试样的试验结果．     

钻井岩屑分形分析的现场应用研究

岩屑是反映地层资料的重要依据,在实验条件下岩石的可钻性与岩屑的分形维数存在明显的相关性,但现场岩屑的几何特征及粒度分布受到钻进过程中多因素的综合影响,不同条件下获得的岩屑粒度分布规律不同。因此采用分形理论对不同工程及地质条件的岩屑进行分析,总结各因素对岩屑分形规律的影响及其影响程度。结果表明：岩屑粒径分布具有良好的分形特征;现场岩屑分形维数是对井下各种因素的综合表现,比较符合实钻情况;等破碎概率Pc是判断钻进效率的参数之一,可通过调整钻进参数降低Pc值,提高机械钻速。     

一种断层影响基岩滑坡的失稳机理和稳定性分析

以某高速公路基岩滑坡为例．阐述了压性断层影响型滑坡的工程地质特点．总结了此类滑坡的失稳机理和失稳过程,并对拟建工况下的滑坡稳定性进行了分析。对此类工程的勘察、设计具有一定的指导意义。