冻结粉砂的抗拉强度

寒区工程建筑物的设计有时需要冻土抗拉强度指标。但是,十分遗憾,至今人们对冻土抗拉强度的研究做得不多。Haynes等(1975)用阿拉斯加费尔班克斯重塑粉砂研究了在-9.4℃下应变速度对容重较大的冻结试样抗拉强度的影响,发现在应变速度ε=10~(-2)s~(-1)时发生塑性—脆性破坏过渡。 本研究的目的旨在研究应变速度、温度及容重(或含水量)对饱和冻土抗拉强度的影响。为此,试验按如下三个系列进行:(1)试样容重和温度不变,改变变形速度(采用由5.9×10~(-5)—5.9×10~2cm/min 8种速度);(2)容重和变形速度不变,改变试验温度(采用-1、-2、-3、-5、-7及-10℃6种温度);(3)温度和变形速度不变,改变试样容重,即采用1.36—1.41(较高)、1.20—1.26(中等)及1.08—1.12g/cm~3(较低)三种容重范围。     

Mg—Al水滑石纳米晶热分解行为的TG—MS研究

利用热重-质谱联用仪(TG-MS)和多晶XRD对水热法制备的Mg-Al水滑石纳米晶的热分解行为进行表征研究表明:Mg-Al水滑石的热性能与其晶体化学特征有密切的关系。Mg-Al水滑石的热分解过程可分为4个阶段:①T≤280℃时,失层间H2O;②T=280℃~380℃时,失层板中[Mg—OH—Al]结构单元OH-;③T=380℃~580℃时,失层板中[Mg—OH—Mg]结构单元的OH-;④T=395℃~580℃时,层间CO32-逸出。后两个阶段有较大重叠性。[Mg—OH—Mg]中OH-和CO32-最大逸出量对应的温度明显不一致。[Mg—OH—Mg]中OH-的逸出是导致层状结构破坏的诱因,热分解的阶段性随升温速率提高而表现得明显。Mg-Al水滑石的热分解行为受扩散控制。     

岩溶区层状缓倾角岩质边坡变形破坏机制研究

在贵州岩溶区某大型工程台址工程地质环境条件研究基础上,采用地质历史过程机制分析法和数值模拟方法,对岩溶区层状缓倾角岩质边坡变形破坏机制作系统研究,总结出了4种变形破坏机制,即高陡的层状缓倾内边坡(A类坡)主要发生倾倒-崩落或拉裂-崩落破坏,低矮的层状缓倾内边坡(C类坡)则以小规模垮塌为主;缓倾外顺层边坡(B类坡)以滑移-拉裂型顺层滑坡或块状滑坡为主,而复合型边坡(D类坡)多以滑移-拉裂和弯曲-拉裂组合形式发生破坏.     

石英—黑钨矿—水体系的氧同位素分馏作用实验研究

在温度为200—420℃,盐度为0—10wt％,填充度为50％的条件下,完成了由NaWO_4·2H_2O+FeCl_2·4H_2O或/和MnCl_2·4H_2O组成的水溶液在带黄金衬套的不锈钢高压釜中合成黑钨矿(钨锰矿或钨铁矿)的氧同位素分馏作用实验研究。我们获得的结果表明,在310℃条件下,黑钨矿和钨锰矿或钨铁矿与水之间氧同位素分馏作用几乎没有什么差别。在高温条件下(>370℃),黑钨矿与水之间氧同位素分馏值趋于相同,而在低温条件下(<870℃),随温度降低分馏值趋于增大。所获黑钨矿-水分馏方程式为: 1000 Inα_(黑钨矿-水)=0.21×10~6T~(-2)-2.91(370±—420℃) 1000 Inα_(黑钨矿-水)=1.03×10~6T~(-2)-4.91(200—370℃±)     

冷库地基土冻融时对建筑物破坏的剖析

本文总结了某冷库在运行过程中地基土冻结十五年后,其最大冻结深度达8.5米,冻结地基土已失去原有的物理性质。但冷库建筑物经受了冻胀和沉陷破坏。 该冷库为四层钢筋混凝土框架结构,宽31.5米,长49.5米,四周填充43厘米的砖墙,柱网距为4.88×4.88米(图1)。冷库冻结间的温度为-15℃至-23℃,地下水埋深0.8米,基础下为截面300×300毫米长4.8米的钢筋混凝土方桩支承.冷库基础下部冻土与各单体桩群冻结成为一整体,可视为一冻结筏基,外柱墙基均未冻结,但亦受到冻结土温度的影响,使外柱地基土的温度下降。冻结筏基形成后,冻土强度从上至下(-11C—0℃)从中到边墙(-11℃—-4℃—0℃)随温度递增而递减。 地基冻结是在建筑物使用过程中逐渐形成的,即在受压情况下冻结的。后又经过长时间的融化,以及冻融土的土质条件不同,厚薄不一,致使建筑物基础冻胀,冻融沉降极其复杂。在此我们仅对冷库地基土冻融对建筑物破坏作一些剖析,并从这一实例中得到一点启示,提出来大家讨论。     

干密度和温度对冻结膨胀土单轴压缩特性影响的试验研究北大核心CSCD

膨胀土是一种特殊的黏土,具有明显的胀缩性和多裂隙性,在寒区渠道工程中极易诱发各种冻害。单轴压缩特性是冻土物理力学特性的重要分支,为研究冻结膨胀土的单轴压缩特性,开展了不同干密度和温度下冻结膨胀土单轴压缩试验。试验结果表明:随着干密度的增加,各温度工况下试样的应力-应变关系曲线均由弱应变软化转为应变硬化形态,且试验温度越高,曲线的软化特征越显著。不同温度工况下试样的破坏模式差异明显。当试验温度为-2℃时,试样破坏时其表面出现明显的局部坍塌与剥落,而-5℃、-10℃和-15℃工况下试样的最终破坏形态均为“鼓状”破坏,试样表面无明显的裂缝和剪切面。冻结膨胀土试样的单轴抗压强度随干密度的增加而线性增大,亦随温度的降低而增大,但在不同的温度区间内增幅不同,其变化幅度主要与试样内部含冰量密切相关。此外,试样的弹性模量随着干密度的增大和温度的降低均线性增大。     

RDT—10000型岩石高压动力三轴仪的研制

根据对防护工程、爆破工程、地震工程和其它高压、高速工作的研究需要,研制了一台岩石高压动力三轴仪。它可研究岩石或其它材料在三轴动、静力条件下的应力-应变关系。该三轴试验仪的特点是高压、高速,能使岩石试件在围压为0—1000MPa,轴压达0—4000MPa的条件下进行试验,快速加载只需4—9ms就可使荷载由零上升至峰值,应变速率达10~0s~(-1)。本文介绍了三轴仪的主要结构,动加载原理,密封,高油压下的测量手段等,还介绍了用这台设备对各种岩石在各种应力条件下所进行的应力-应变关系、强度、变形、破坏、应变速率效应等试验的情况和所获得的试验数据。这台设备填补了我国空白。     

低温含水砂岩动态压缩力学性能试验研究

为研究砂岩动态压缩力学性能,采用SHPB装置对低温含水砂岩试样进行6种不同加载速率的冲击压缩试验。结果表明：-10℃时砂岩动态抗压强度和弹性模量明显大于-15℃时,动态抗压强度与应变率均呈乘幂关系增长;动态弹性模量与应变率呈正相关性,-10℃和-15℃时均呈多项式关系;动态应力-应变曲线分为4个阶段,应变软化阶段的应变范围随应变率的增加而增大;砂岩试样破坏模式随着应变率的增加,由块状劈裂结构、片状层裂结构的拉伸破坏,转变为锥形体结构的剪切破坏,最终呈现颗粒状粉碎破坏。     

考虑沉积角影响的冻结砂土单轴压缩试验研究

寒区工程中的土颗粒在重力作用下沿优势方向沉积排列而形成横观各向同性冻土材料。不考虑沉积方向与荷载方向之间沉积角的影响可能会错误估计实际工程中冻土的变形特征与承载力。然而,现有文献尚未探究沉积角对冻土工程特性的影响。针对这一问题,开展了不同温度条件下沉积角对冻土单轴压缩变形与强度特性影响的试验研究。通过所研发的制样模具制备了具有4种不同沉积角δ的冻土试样（δ=0°、30°、60°和90°）,在设定的4种不同温度T条件下（T=-5、-10、-15℃和-20℃）对具有不同沉积角δ的冻土试样开展了单轴压缩试验,分析了T与δ对冻土的变形模式、破坏特征以及单轴抗压强度的显著影响。根据冻土应力-应变曲线的归一化结果及其软化段斜率的变化规律,将冻土单轴压缩变形模式在T与δ影响下分为变形模式I、II和III。根据结果可知,随着T降低以及δ趋于60°,冻土的变形模式趋于由变形模式I过渡到变形模式III,试样破坏模式由鼓胀的X形剪切带破坏趋于破坏范围较小的单剪切面破坏,而冻土单轴抗压强度随T降低而增大的同时,随δ增加表现出先减小后增大的趋势。     

温度和应力耦合作用下砂岩破坏的细观试验研究

针对矿产资源深部开采以及核废料处置等重大工程实际需求,对温度-应力耦合作用下岩石变形、强度的理论和试验进行研究具有十分重要的意义。通过试验研究了不同温度影响下砂岩的变形破坏特性,发现对于小尺度下的砂岩试件,当温度从室温升到150 ℃,抗拉强度有所升高;而温度由150 ℃升高到300 ℃,抗拉强度又有所下降,这是以往研究中没有观察到的现象,详细分析了其原因。并通过比较宏观断口位置图和名义应力-应变曲线,认为温度对砂岩的局部变形破坏机制有明显的影响。随着温度升高,断裂机制呈现脆性机制向延性机制转变的趋势。     

中俄原油管道(漠河—大庆段)地基土融沉稳定性评价研究

中国-俄罗斯原油管道工程(简称中俄原油管道)规划全长1,035 km,中国境内段965 km,俄罗斯境内段70 km。中俄原油管道(漠河—大庆段)穿越约500 km多年冻土区,沿途地形起伏,水系和沼泽发育,冻土工程地质条件复杂,影响因素多样。提出以管道地基土的最大融沉变形量为评价准则,以多年冻土的年平均地温和含冰量为评价指标,对多年冻土进行工程分类,并依据分类结果进行评价。依据计算结果以-1.0℃和-2.0℃对中俄原油管道沿线多年冻土进行冻土工程分类。具体分为:稳定型、过渡型、高温不稳定型(-1.0~-2.0℃)以及极高温极不稳定型(≥-1.0℃)。分别对应良好、较好、不良以及极差评价结果,并以此为基准选择传统埋设、埋设、埋设+换填、埋设+换填+隔热或架设等管基设计原则。对管道沿线约430 km多年冻土区进行了详细和逐段的评价。评价结果表明评价指标简单、实用,评价结果合理、恰当,可推荐在其它多年冻土区类似管道工程中使用。     

浅谈王圪堵水库工作桥的冰冻破坏与防护

陕西省陕北榆林地区冬季寒冷,多年平均气温8.6℃,极端最低气温-27.8℃,冬季最大冰厚达到0.9 m.与水接触的建筑物常因冻胀作用而遭到破坏,给陕北地区人民的生产和生活构成威胁.为了减轻或避免这种损失,根据王圪堵水库枢纽气象、冰情和运行管理情况,分析陕北地区冬季水库水面冻冰对工作桥桥墩的破坏机理,提出了水工建筑物冬季...     

黔北灯影组自生石英流体包裹体特征及油气成藏演化

系统分析了黔北仁怀县震旦系灯影组储层孔洞充填自生石英、方解石流体包裹体特征及氧同位素组成,采用下寒武统牛蹄塘组沥青反射率并结合灯影组自生石英流体包裹体均一温度进行古地温场恢复。研究结果表明,自生石英流体包裹体可以分为三期,均一温度分别为87.1~98.8℃、109.4~126.8℃和171.3~190.2℃,晚期充填方解石流体包裹体均一温度为95.3~116.4℃,下寒武统牛蹄塘组等效镜质体反射率为3.11%~3.43%。结合包裹体均一温度分析,认为加里东晚期—燕山期古地温梯度为2.61~2.76℃/100m,各期埋藏阶段充填白云石和晚期充填方解石δ18O(PDB)分别为-15.0‰~-7.8‰和-16.1‰~-14.2‰,估算其形成的温度分别为92.0~212.5℃和74.5~86.3℃。黔北仁怀灯影组发生了三期油气成藏及一期天然气藏破坏,分别为加里东中晚期浅埋藏首次石油成藏(442~428Ma)、海西晚期—印支早期中等埋深二次石油成藏(252~232Ma)及燕山早期深埋天然气成藏(170Ma~155Ma),喜马拉雅早期天然气藏破坏时间约为42~30Ma,破坏深度为2963~3741m。本研究对于该区"下组合"油气勘探部署具有重要意义。     

四川牦牛坪稀土矿床成因研究——来自包裹体的证据

四川牦牛坪稀土矿床是中国的第二大轻稀土矿床。碳酸岩-正长岩杂岩体是矿区主要的围岩,萤石是主要的脉石矿物。在四川冕宁牦牛坪稀土矿床霓辉重晶石型矿体早期萤石中笔者发现了大量的流体-熔体包裹体,对萤石矿物包裹体研究结果表明,牦牛坪矿床的晚期萤石矿物中至少存在6种类型包裹体：（1）气液包裹体（V-L）;（2）含CO2三相包裹体（L-L-V）;（3）含有少量子晶的多相包裹体（L-V-D或L-L-V-D）;（4）流体-熔体包裹体或多子晶包裹体（L-L-V-MS）;（5）固体包裹体（S）和（6）已经爆裂的高压包裹体等。各种类型的包裹体代表了不同的成岩阶段,并存在成因上的内在联系。气液包裹体（V-L）初融温度为-24．5--22．0℃,冰点温度为-2．5～-6．0℃,盐度为4．2％～9．2％。均一温度集中在142-146℃。含CO2三相包裹体（L—L—V）Tm-CO2为-56．6℃,Tm-clathe为＋2．1-＋10．0℃,盐度为0．1％～13．0％;Th-CO2为＋25～＋30．3℃,均一温度为230～265℃。含子晶的多相包裹体（L—V—D或L-L—V—D）子晶溶化温度在260～285℃之间,与前两类包裹体具有明显的成因上联系。流体-熔体包裹体或多子晶包裹体（L—L—V—MS）CO2含量约为10vol％;固相成分含量30vol％到90vol％,为长板状或立方体子晶,有些子晶呈圆形,正高突起,一轴负晶,可能为稀土碳酸盐矿物;Tm-CO2为-65．0～-58．0℃,初熔温度为-55．0--52．0℃,Th-CO2为＋26．5～＋28．3℃,气体水合物溶解温度为＋26．0～＋31．0℃;CO2相在220～276℃均一到水溶液相。固体组分一般会出现4次明显的溶解过程,即200～240℃、240—300℃、270～370℃和370～720℃四个阶段。包裹体的显微测温和拉曼成分分析结果显示早期流体中富含H2O、CO2、H2S和心等挥发分,并富含大量的重晶石、氟碳铈矿的子矿物,晚期成矿流体中则以H2O和CO2为主。根据矿床地质特征和矿物包裹体的研究结果,我们认为源区地幔岩石的低程度部分熔融形成富集稀土的碱性碳酸岩岩浆,侵位过程中产生液态不混熔现象,分异出携带大量高度富集REE的富F和CO2的高温流体,并主要以气相形式迁移稀土元素,在气成热液阶段REE富集成矿。矿床的成矿作用是由碳酸岩岩浆气液流体的沸腾、充填和交代过程而实现的。萤石的形成经历了气相迁移、深部成岩、上升交代、侵位成岩的过程。萤石的形成与稀土矿化有密切的关系。     

陡倾坡外弱面控制的斜坡滑移-剪损变形破坏模式

斜坡变形破坏和稳定性分析是各类工程建设中高度关注的问题.采用实例调查、理论分析、数值计算等技术方法,以雅砻江某水电工程坝址区右岸顺层岩质斜坡为例,研究总结了斜坡发育滑移-剪损变形破坏的成因机理、发育特征以及与弱面倾角和发育深度的关系.研究表明,滑移-剪损变形破坏通常发育在力学性能相对较差的薄层、互层状结构的顺层岩质斜坡或斜坡强-弱风化带内.斜坡发育滑移-剪损变形破坏与陡倾坡外弱面的倾角和发育位置密切相关.倾角在45°~65°之间或距斜坡表部水平距离小于80 m的弱面对斜坡发育滑移-剪损变形破坏的影响控制作用明显,并且弱面距斜坡表部水平距离比弱面倾角对斜坡发育滑移-剪损变形破坏的影响控制作用更强.研究成果可补充完善岩质斜坡变形破坏类型,具有重要的工程意义和实践价值.      

广西茶山辉铁锑矿的初步研究

辉铁锑矿产于广西茶山矿区28号脉。脉中主要矿物共生组合是毒砂-黄铁矿,方铅矿-闪锌矿,辉铁锑矿-辉锑矿及石英-辉锑矿。其爆裂温度为:265—210℃,203—187℃,202—180℃,124—120℃。此外,还有少量石英-白钨矿及铅锑硫盐矿物组合。 辉铁锑矿呈柱状或针状自形晶,具强的双反射和反射多色性。计算分子式为Fe_(0.93-1.07) Sb_(2-2.17)S_4,含少量As、Sn、Au.X射线衍射的强线有、(100)3.6405,(80)3.1643,(80)2.9901,(80)2.5996。晶胞参数 α=11.46,b=14.04,c=3.74。 辉铁锑矿的穆斯堡尔谱是一个对称的四级双峰。其同质异能位移=0.788—0.822mm/s,四级分裂=2.66—2.727mm/s,穆斯堡尔谱的研究表明,辉铁锑矿中的铁为Fe~(2 )并处于畸变八面体中;Fe~(2 )与S为离子键合。这与晶体结构的研究是一致的。     

福建省周宁县马头山滑坡成因分析及治理研究

文章在分析福建周宁县马头山滑坡的地质环境条件的基础上,阐述了滑坡的形态、滑面滑床特征和变形特征以及气象水文、地形地貌和人类工程活动等内外营力对该滑坡的影响,并对滑坡的形成过程和机理进行了详细分析。研究结果表明,该滑坡形成过程及机理为：开挖-滑带土浸水软化、抗剪强度降低或丧失-坡面、坡顶开裂和坡脚剪切破坏-剪切破坏区向上发展与后缘张裂隙贯通-滑面贯通、滑坡产生。根据定量分析计算,在连续降雨或暴雨条件下,该滑坡整体超过临界稳定状态而处于不稳定状态,滑坡可能继续失稳破坏。根据滑坡特征,提出了采取削坡减载、排水及坡面防护的综合治理方案。     

高应变率下饱水花岗岩动力学特性的低温效应

通过分裂霍普金森压杆(SHPB)动态冲击试验,研究了低温梯度(25℃~-40℃)对饱水花岗岩动态力学性能及破坏形态的影响,分析了常温到负温动力学参数的变化规律。试验结果表明,高应变率下饱水花岗岩峰值应力随温度的降低变化趋势形似"乁"字形;峰值应变先减小再增大,其拐点温度为-10℃;试件的破坏形态受温度影响效果显著,用能量耗散值表征的损伤变量能够较准确地反映不同低温条件下饱水花岗岩在高应变率冲击作用下的宏观破坏特征;峰值应变和损伤变量随温度的变化关系说明饱水花岗岩冻结后的强度不只受冰的劣化作用,低温反而会使其强度有所增加。研究成果对高寒地区类似岩体工程爆破开挖的规划、设计、施工具有重要的参考价值。     

膨胀土公路滑坡的形成过程和机理

以国道G316线安康至汉阴段K25膨胀土公路滑坡为例,介绍了滑坡的地质环境条件,阐述了该膨胀土公路滑坡的形态、滑面滑床特征和变形特征以及气象水文、地形地貌和人类工程活动等,内外营力对该滑坡的影响。采用非饱和土强度理论,对滑坡的形成过程和机理进行了详细分析,得出开挖路堑是该滑坡产生的直接原因。其形成过程及机理为:开挖—非饱和滑带土浸水软化,抗剪强度降低或丧失—坡面隆起、坡顶开裂和坡脚剪切破坏—剪切破坏区向上发展与后缘张裂隙贯通—滑面贯通、滑坡产生。      

砂岩的高温损伤与模量分析

通过定义砂岩试样压缩破坏过程的4个阶段模量,对高温（25℃～1 000℃）后砂岩压缩破坏的应力-应变全过程进行定量研究。分析砂岩高温后的模量特征和超声特性,并基于压缩模量定义高温作用后砂岩试样的热损伤因子,对不同温度作用后的砂岩试样进行损伤分析,发现高温后砂岩压缩破坏具有明显的阶段性特征;4个阶段的阶段模量随温度的变化规律各有不同;压密模量与纵波波速具有很强的相关性;基于压密模量定义的高温后砂岩试样热损伤因子避开了基于纵波波速定义方法,未考虑温度对密度和泊松比影响的缺陷,更具科学性;25～200 ℃温度区间内砂岩试样热损伤对温度最敏感。研究成果对高温环境岩石工程具有一定的指导意义。