岩石记忆及其应用简介

“记忆”本属于人与某些动物才具有的一种思维能力,但是现代科学家却把它加在人和某些动物以外的非生物体之上,形成了一种“类似属性”的新概念,如金属的“形状记忆”、“记忆材料”、“智能材料”等,从而形成了无机物智能科学,它在科学中占有重要地位。岩石记忆是指...     

开挖引起巷道变形的弹性软材料物理模拟实验研究

通过室内模拟试验的方法再现工程现场的巷道变形现象,是研究巷道变形发生条件和机理的一个重要途径。鉴于传统水平固化法在模拟开挖位移场方面的不足,本文基于成岩地质体无初始应变能的“记忆”固化压力假说,配制超低强度材料,并通过相似理论分析证实了所选材料的可取性。采用竖直固化的方法并利用自制的实验装置,得到具有记忆固化压力的、无初始应变能的模型体,利用该模型可有效模拟材料在固化或固结过程中物理力学性质随深度变化的特性。对此,以金川二矿区14行剖面为原型,模拟了在自重体积力作用下由于双中段开挖引起的巷道变形现象和规律,模拟结果与现场实测以及数值模拟结果相符合。在此基础上,对开挖引起巷道变形现象的发生条件和机理进行了分析。     

沉积盆地深层—超深层成岩动力学：若干研究进展与专属问题

【意义】沉积成岩或流体—岩石作用是盆地动力学的重要内容，但相关深层—超深层研究仍真假混淆、疑点重重，核心科学技术问题有待凝练。【进展】主要就含油气盆地具有深层—超深层特色的、与成岩动力学密切相关的若干研究领域进行了梳理，包括盆地类型及物性演变、流体活动属性和效应、成岩动力体制以及高分辨成岩记录表征和判识技术等的研究现状和认识进展。【结论与展望】综合分析成岩动力学研究趋向，认为温度、压力/应力、流体、时间耦合演变是决定盆地充填物成岩演变的基本环境要素，而深层—超深层沉积成岩的流体相态、岩石物理属性演变、流体—岩石作用动力机制等专属性问题应成为目前基础研究前沿的重点。     

有侧向压力的岩石材料动态直接拉伸试验装置

岩石材料的动态拉伸力学特性是评价爆炸以及地震等动荷载作用下岩体工程响应以及安全的基本参数。介绍了一种有侧向压力的岩石动态直接拉伸试验研究装置,同时采用石膏和花岗岩材料对试验装置进行了尝试性试验。研究结果表明,岩石类脆性材料的抗拉强度随应变速率以及侧向压力的变化规律,与前人进行的岩石间接动态拉伸试验和及岩石类脆性材料（混凝土）双轴试验的变化规律具有一定相似性,因此所介绍的试验装置可以应用于岩石类脆性材料动态直接拉伸试验研究。     

基于天然红层材料的软岩成型模拟研究

岩石模拟是岩土工程模型试验、地质岩芯模拟试验等研究的核心。但目前基于人工材料的模拟制备受限于现有相似理论与技术手段,成岩结果与实际岩性差异较大,特别是软岩的成型模拟问题尤为突出。以天然红层材料为原料,改进传统的成岩模拟系统,考虑成岩过程中温度、孔隙流体压力及上覆压力的分阶段影响,模拟红层软岩从松散岩土颗粒到岩石的形成过程,得到工程标准尺寸软岩岩芯。通过与天然红层软岩进行成岩过程、物理性质、化学性质及力学性质的对比研究表明,以天然红层为原料的软岩岩芯与天然红层软岩性质相似。该研究突破了人工材料配制、3D打印等方法一般只能满足某一方面性质的局限,为大量不同功能需求的软岩岩芯研究提供了新的制作思路与方法。     

基于天然红层材料的软岩成型模拟研究

岩石模拟是岩土工程模型实验、地质岩芯模拟实验等研究的核心,但目前基于人工材料的模拟制备受限于现有相似理论与技术手段,成岩结果与实际岩性差异较大,特别是软岩的成型模拟问题尤为突出。因此,本文以天然红层材料为原料,改进传统的成岩模拟系统,考虑成岩过程中温度、孔隙流体压力及上覆压力的分阶段影响,模拟红层软岩从松散岩土颗粒到岩石的形成过程,得到工程标准尺寸软岩岩芯。通过与天然红层软岩进行成岩过程、物理性质、化学性质及力学性质的对比研究,表明:以天然红层为原料的软岩岩芯与天然红层软岩性质相似。研究突破了人工材料配制、3D打印等方法一般只能满足某一方面性质的局限,为大量的不同功能需求的软岩岩芯研究提供了新的制作思路与方法。     

高压—超高压变质岩的成岩深度: 争论及评述

有关高压、超高压岩石的成岩深度的争论由来已久,本文对此进行了较全面、详实的回顾、介绍和评述;结合自己的研究心得,作者提出了几点认识和建议,供争论的双方参考或做进一步的争辩: ① 因为有构造压力的存在,超高压变质岩壳内成因观点更合理;② 成岩深度的测算方法需要在理论和实际应用中改进和完善;③ 不应完全否定基于静岩压力的大陆深俯冲机制;④ 建议争论双方相互吸收对方观点中的合理成分,联手开展相关研究。     

微量元素地质温度计

表征一个体系的基本物理化学参数是温度、压力和成分。探求这三个基本参数彼此间的关系,尤其是温度对成岩成矿作用的影响,对于认识成岩成矿的地球化学过程具有十分重要的意义。为此,人们曾长期探寻用各种方法来确定成岩成矿的温度,其中利用矿物、岩石中的微量元素进行测温是近一、二十年来逐步建立起来的研究方法。研究表明,矿物、岩石中微量元素的种类、丰度、分配和比值等,与矿物、岩石的形成温度之间具有简单的热力学关系,与其它成岩成矿的环境变量有密切的相关性,从而可能作为地质温度计。     

富碱斑岩中超镁铁深源包体岩石的矿物学特征

在云南省鹤庆县六合乡富碱斑岩体中找到超镁铁深源岩石包体，这对于研究富碱斑岩的起源和演化及其成岩成矿作用具有重要意义。本文较系统地研究了深源包体岩石的矿物学特征，揭示该深源包体具有原始上地幔岩在地幔条件下受到一定程度富集地幔流体交代作用改造的特征，具有富集地幔低程度部分熔融属性，为富碱斑岩的成岩成矿演化提供了重要的矿物学依据。     

富碱斑岩中超镁铁深源包体岩石的元素地球化学分析

云南省鹤庆县六合乡富碱斑岩体中的超镁铁深源岩石包体，对于研究富碱斑岩岩浆的起源和演化及其成岩成矿作用具有重要意义。在对深源包体岩石的元素地球化学特征进行系统研究后，发现该深源包体具有原始上地幔岩在地幔条件下受到一定程度富集地幔流体交代作用改造的特征，具有富集地幔的低程度部分熔融属性，为富碱斑岩的成岩成矿作用提供了重要的元素地球化学依据。     

岩石试样的强度准则及内摩擦系数

岩石是一种非均质材料并含有各种缺陷,利用岩样的应力应交全程曲线可以确定理想强度,在排除岩样缺陷后讨论峰值强度与围压的关系,即强度准则。通过岩样剪切破坏后保持轴向变形恒定降低围压试验,可以确定岩样由摩擦力维持的承载能力随围压的变化关系。比较峰值强度和残余强度随围压变化关系的异同,可以研究岩样屈服过程中内摩擦系数的变化情况,以及内摩擦力对岩样变形特性的影响。粉砂岩试样在峰值应方时内摩擦系数已经达到最大值,峰后只是粘结力或者说是材料强度的降低过程,围压对变形没有明显影响。大理岩试样屈服过程中内摩擦系数不断增加,而内摩擦力的增加量与围压有关,高围压时只有材料强度完全丧失之后,由内摩擦力达到岩样的承载极限。内摩擦力系数随屈服过程增大,是岩石由脆性转交为廷性的根本原因。      

基于粘结和摩擦特性的岩石变形与破坏的研究

就微观结构而言,矿物颗粒之间或相互粘结或相互分离,Coulomb准则的粘结力和内摩擦力在局部不能同时存在.粘结力是在变形作用下丧失的,材料丧失粘结力之后通过摩擦承载.若承载能力降低,屈服破坏仅在局部断面发生,具有脆性特征;反之将发生分布的屈服破坏,具有延性特征.围压增加可以使裂隙能够承载的摩擦力超过岩石材料的粘结力,那么当轴向应力增加到粘结力时,材料发生剪切屈服产生塑性变形,而摩擦力不会增加到其最大值,裂隙也不发生滑移.利用摩擦的概念可以理解不同岩石的变形、承载和破坏随围压变化的特征.      

THE ANALYSIS AND COMPUTATION OF A WHOLE DEFORMATION CURVE OF ROCK UNDER UNIAXIAL PRESSURE

The whole deformation curve of rock represents important mechanical behaviour in the deformation and failure of rock .The problem has been deeply studied by numerous scientists .The author intends to deal with the whole deformation curve of rock .As the first step of study .the analogous calculation has been considered with the whole deformation curve of rock under uniaxial pressure in this paper .The mathematical expressions are developed piecewise ,and the constitutive law is given .Then ,the stress state of a rock specimen is computed for loading and unloading cycles step by step under the uniaxial pressure ,using the finite element method .A satisfactory result is obtained .The author will consider the problem about the deformation and failure of rock under the different confining pressure in another related paper .     

单轴压力下岩石全变形曲线的分析计算

一、问题的提出在实验室内,利用刚性加压设备对于岩石标本进行压缩试验,可以得到岩石标本的全变形曲线.该全变形曲线反映出岩石很多重要的力学属性,诸如压密过程、比例极限、应变强化、强度值、应变软化等等.这些力学属性无论是对于分析岩体的破坏机制,还是评价岩体的稳定性问题都是必需的第一手贫料.但实际上,直接用这些资料进行分析计算确不多.     

高围压条件下孔隙介质渗透特性试验研究

为研究不同围压条件下孔隙介质的渗透性能,利用新研制的高压渗流仪,对大尺寸低渗透性软弱岩进行了系统的试验测试。试验渗透压差波动幅度仅为0.02MPa,渗出端溶液体积变化量测试精度可达0.03mL。通过溶液体积变化与时间的线性关系,稳定渗流量大小可以精确测定。以稳定压差、流量法(即稳压法),试验验证了岩石的渗透系数随着围压的增加而下降,当围压降低时,岩石渗透系数回升,但回升路径低于原始路径。根据轴向应变的变化情况,提出了室内试验应力-渗流耦合过程中渗透性的变化主要是侧向压力使孔隙、喉道产生压缩变形所致。     

考虑围压及孔隙压力的岩石试件应力与应变关系解析

假设剪切带内部的岩体为剪切破坏,利用剪切应变梯度塑性理论,解析得出了考虑围压和孔隙压力的岩石试件应力与应变的关系,解析解与众多的实验研究结果比较一致,围压效应和孔隙压力效应是局部化所致,这一研究结果对于自然灾害的防治有一定的理论和实际意义。      

峰前卸荷对节理岩体力学特性影响试验研究

实际工程中,岩体的应力变化状态非常复杂,并不只是简单的加载或者卸荷,如水利工程中的大坝,当坝基开挖时其力学条件主要表现为开挖方向的卸荷(其他方向有可能卸荷,也有可能加载),而坝体修筑以后,力学条件又主要表现为加载。因此,对卸荷损伤后的岩体再次加载时的力学性质进行研究具有十分重要的工程意义。通过三轴卸荷及卸荷损伤后加载破坏试验,研究了不同围压下,含断续预制节理岩体经过不同程度卸荷损伤后再次加载时的力学特性。研究结果表明:围压对于含断续节理岩体变形模量影响不明显,岩体弹性模量与围压没有明显关系,相同围压下节理岩体弹性模量和变形模量均显著低于完整岩体:节理岩样峰值应变随着围压的增大线性增大,二者之间有较好的相关性,相比于完整岩样,节理岩体峰值应变随围压增大增长更快:围压越低,卸荷对岩体强度的影响越大,随着围压增加,卸荷量不同造成岩样的损伤差异逐渐减小。     

大理岩常规三轴压缩下强度和变形特性的试验研究

通过在伺服试验机上对中、粗颗粒大理岩进行常规三轴试验,基于试验结果,研究了两种颗粒大理岩的强度和变形特性。结果表明,低围压时岩样内部材料并未均匀化,岩石表现为应变软化特性;而高围压时岩样内部材料强度由低到高逐渐屈服,变形趋于均匀,岩石出现塑性流动特性。岩石的峰值应变与围压显著成正线性关系;中颗粒和粗颗粒岩样之间确实存在差异,但内摩擦系数可以表征材料力学性质,与粒径没有关系;岩石残余强度对围压的敏感性显著高于峰值强度。     

单轴压力作用下岩石破坏机理分析与应用

单轴压力作用下,从微观出发,岩石破坏是由体内微裂纹中的拉应力所致,如果出现类似于剪切破坏的情况,可近似地认为是试件端部与实验台之间的摩擦力所致.本文采用宏观方法,应用弹性力学和应力叠加原理相组合,从变形协调角度出发,得出试件内部不存在拉应力;用数值模拟物体的单轴压力状态仍然没有拉应力.由此提出,最大伸长理论也同样能解释在单轴压力作用下岩石的破坏.并且推导出在围压达到临界围压时岩石的破坏转变为剪切破坏.     

甘肃龙首山超基性岩带含矿岩体主造岩矿物化学特征研究

对甘肃龙首山超基性岩带含矿岩体的主造岩矿物———橄榄石、辉石,进行了矿物化学特征分析 ;比较了金川岩体与外围岩体在矿物化学特征方面的异同。通过研究 ,龙首山超基性岩带的岩体中 ,五号异常岩体与金川岩体极为相似 ,有望在深部寻找到金川式铜镍硫化物矿床