岩体特性和岩体应力推算的回归分析

岩体的开挖改变了岩体的边界条件,扰动了岩体的原始应力场,并使岩体产生变形。岩体的这种变形综合地反映了岩体的结构和地质构造环境,变形的量值及其变化规律直观地反映了岩体的稳定性。量测分析岩体的变形对监视预测岩体的失稳和不支护安全运营的期限、确定岩体加固处理的方法等都有重要的意义。因此,岩体变形的量测在地下洞室、边坡等岩体工程的勘探、施工和运营中都广泛地开展着。     

结构面闭合变形法则及岩体弹性变形本构方程

岩体变形是岩体力学作用研究的重要课题之一。这一课题近年来愈来愈多的受到重视,人们已经认识到,岩体变形在低应力水平阶段常存在有裂隙压密成分,致使岩体应力应变曲线呈曲线特征。可是目前在岩体变形研究中仍习惯地采用一次线性关系的虎克法则表征岩体变形本构方程。这是不合适的。可是至今还没有一个合适的方程来取代它。R.E.Goodman曾对这个问题进行过研究。近年来笔者对这个问题从两个方面进行了研究:①结构面闭合变形法则;②岩体变形的本构规律。兹将初步结果提出来共同商讨。     

论岩体力学模型

岩体力学是研究现状的地质体受力条件改变时产生变形、破坏及其力学性质形成规律的科学。地质体与一般材料不同,由于其成因和经历的历史过程不同,致使其成分、结构及其形成条件不同。故现状的地质体当受力条件改变时,其力学作用,即变形和破坏机理亦不同。在进行岩体力学研究时,必须清楚地看到这一点。当前岩体力学研究成效不大的重要原因之一,就是没有注意地质体这一特点,在进行岩体力学研究时,不加分析地把地质体一律做为连续介质力学模型处理,显然是不合适的。     

加载速度对强度和破坏机制的影响

岩体力学实验中,加载速度对岩体力学性质的影响是很重要的。许多岩体力学工作者,利用岩块和模型材料,进行了大量有关室内加载速度对岩体力学性质影响的研究,为室内岩块力学试验和野外原位岩体力学试验选取合理加载速度提供了依据。目前,基本上从应变速率和应力速率两方面去研究加载速度对岩体力学性能的影响。这两方面的研究都认为随着应变速率和应力速率的增加,岩块和岩体的强度、变形模量也相应增加,不同的是峰值强度以后的破坏后效不同。     

掌子面前支撑压力带岩层变形破坏机制研究

利用岩石滑移破坏强度理论,研究地下开采时掌子面前方岩体中的应力和应变状态,分析引起支撑压力区岩体体积变化的主要因素,并通过对体积变形状态及变形结果的分析,得到深部围岩区域破裂现象的发生条件。结果显示,深部岩体工程中掌子面前支撑压力区域体积变化的主要原因是最大支撑压力区域在各向不均匀压缩的条件下产生的“分层剥离”,该机制可解释分区破裂化现象。同时,根据浅部与深部岩体工程的不同特征现象,给出以单轴抗压强度表示的界定浅部与深部工程的解析表达式,并认为对于较薄的岩层,普朗特解是一种很好的近似     

岩石边坡动态稳定性的初步探讨

许多工程问题涉及岩石边坡的动态稳定性。地震引起的坝肩岩体变形,露天矿山爆破造成的岩石边坡滑动,以及在岩石边坡上建筑物基础由于机械振动而发生的破坏等都与岩体动态稳定的现象有关。然而,有各种振源,它们对岩体的作用很不相同。岩体受振时具有各种频谱特性。在稳定分析中必须考虑这个因素。此外,受动力作用的岩石边坡总是处于初始的静力状态。动态分析不应与静态稳定性割裂开来。在野外及实验室试验的基础上,本文提出在动力和静力同时作用下岩石边坡稳定分析的一种途径。     

裂隙岩体高压压水试验水-岩耦合过程数值模拟

为了解高压水渗流作用对裂隙岩体应力和变形的影响,结合黑麋峰抽水蓄能电站岩体高压压水试验的渗压及变形测试成果,采用多孔连续介质全耦合理论,研究了试验区岩体测点在压水孔加压和卸压过程中的孔隙压力和位移变化过程。通过对测点位移和渗压随时间变化过程的计算值和实测值对比研究,验证了所采用的水-岩耦合数值模型的合理性。研究表明：在压水孔内的水压力和岩体孔隙压力的共同作用下,岩体内的应力大幅度增加;压水过程中,岩体因渗流作用产生了较大的位移,停止压水后的一段时间内,由于岩体中还存在一定的孔隙水压力和水压力梯度,从而导致岩体内仍存在部分变形值,且该部分变形值并非是压水孔卸载后岩体内的塑性残余变形;高压水渗流作用下的岩体耦合效应对工程应力和围岩变形有重大影响,考虑水-岩耦合效应的岩体稳定性评价结果对工程设计更具指导意义     

锯齿状结构面力学效应实验研究

结构面在三度空间展布的形状称结构面形态。结构面形态是地质体发生变形和破坏后遗留下来的产物。在原位大型岩体力学实验中,结构面形态常常引起实验数据分散和产生不同的破坏机制;在岩体稳定性分析中,结构面形态又是影响结构面整体强度的重要方面,并涉及到工程岩体稳定性分析合理与否。因此有必要对结构面形态的力学效应进行研究。本文以锯齿状结构面为例,采用力学模型实验和理论相结合来讨论结构面的形态效应。     

钻孔弹模法在某核岛岩体力学特性中的应用研究

钻孔试验法的最大优点是可测试深部岩体力学参数(变形模量或弹性模量),为工程支护设计、工程安全性评价提供最为不可缺少的参数。本文结合某核岛工程,介绍了钻孔弹模法在岩体力学特性的工程应用。研究表明:该方法能够反映岩体结构特征,测试获得的压力变形曲线符合实际,规律性良好。在低压力段,变形发展很快,压力与变形曲线呈非线性; 在中压力段,钻孔弹模计的承压板在不断输出增大的压力下与孔壁岩体达到全接触,裂隙闭合,压力与变形曲线接近线性; 在高压力段以上,压力与变形曲线在经历了低压力段非线性,中压力段接近线性后最终呈线性。考虑到岩体本身结构质量变化,弹性模量与变形模量会随深度发生一定的变化。经进一步分析核岛岩体变形模量或弹性模量可知,微风化至新鲜的花岗岩岩体各向异性不明显,部分受裂隙和结构面切割影响的测段岩体模量值小于其他测段,岩体模量比值较大,表现出较强的各向异性。最终,本文还给出了微风化至新鲜的花岗岩变形模量值NS向标准值为24.021.61GPa, EW向标准值为23.921.56GPa,综合变形模量标准值为23.971.10GPa; 弹性模量值NS向标准值为45.152.58GPa; EW向标准值为44.252.57GPa; 综合弹性模量标准值为44.701.79GPa。     

岩体的加、卸载状态与能量的分配关系

岩体是流变体,在高地应力的长时间作用下其内部非均匀应力随着时间自我松弛,逐渐趋向于静水压力状态。在这样的状态下,虽然其体积仍维持弹性,但丧失了进一步抵抗剪切变形的能力,处于流动的状态,其能量储存具有体积的特征。采用平面压缩模型,研究岩石在不同应力水平长期作用下的变形性状及能量分配关系,给出在快速卸荷条件下发生自持续动力断裂破坏条件,以期揭示深部岩体初始地应力水平（能量在体变及形变上的分配关系）对卸荷条件下岩体运动过程中表现的惯性、黏性及弹塑性变形的影响规律,为建立深部岩体加卸荷本构关系打下基础。     

煤岩构造变形与动力变质作用

煤岩是一种对温度、压力等地质环境因素十分敏感的有机岩,地质演化过程中的各种构造-热事件必然导致煤岩发生一系列物理与化学结构的变化,并形成不同类型的构造煤。在构造应力作用下,煤岩不仅发生脆性和韧性变形,而且还产生不同程度的动力变质作用。因而,关于煤岩构造变形与动力变质作用的研究不仅具有重要的科学意义,而且在煤层气资源评价以及煤与瓦斯突出危险性预测方面也具有重要的实际意义。文中在已有研究成果基础上,通过对构造煤系列Ro,max、XRD和NMR(CP/MAS+TOSS)等测试和实验方法的对比研究,深入分析了煤岩不同构造变形和动力变质特征,进一步探讨了构造应力下煤岩动力变质作用的机理。研究成果表明,在构造应力作用下,煤岩脆性变形主要是通过破裂面上快速机械摩擦转化为热能而引起煤岩化学结构与其成分的改变;而韧性变形煤主要是通过局部区域应变能的积累而引起煤岩化学结构的破坏,从而发生不同机制的动力变质作用。     

煤体脆—韧性变形微观识别标志

以煤体的光学显微镜和扫描电镜观测为主,结合手标本和井下宏观观测,以华北西部部分矿区的主要煤层为研究对象,研究了煤体的脆-韧性变形标志,发现煤体在构造应力的作用下先后经历了脆性、脆—韧性和韧性变形阶段。脆性变形阶段以煤体破裂为主要特征,初期以格里菲斯裂隙为主,后期以剪性裂隙为主,偶尔见张性裂隙。处于脆-韧性变形阶段的煤体脆性和韧性变形的标志共存。典型韧性变形主要集中在糜棱煤中。岩石中发现的韧性变形标志在煤体中,除了重结晶现象,几乎都存在。      

中国大陆科学钻探（CCSD）主孔微断层的空间展布和脆性变形构造应力场分析

CCSD主孔岩芯中发育有十分丰富的脆性微断层,孔深5158m以上,按其空间分布,可将其主体归纳为北北东向微断层系、北西向微断层系、北东向微断层组和近于东西向微断层组等四个微断层系（组）和SEE-NWW向水平挤压构造应力场、NE-SW向水平挤压构造应力场等二期区域构造应力场。SEE-NWW向水平挤压构造应力场贯穿于高压-超高压变质岩折返的全过程,表明在折返过程中,深层韧性变形阶段的构造应力场和浅层脆性变形阶段的构造应力场,具有高度的一致性。但流劈理和微断层的极点等值线图表明,韧性变形阶段的变形较脆性变形阶段的变形简单,深部发生的基本上是一种以逆冲型剪切应变为主导的变形,而浅部脆性变形域,除继承性的逆冲型剪切应变外,往往叠加有后期的构造伸展作用和走滑作用,因此具有更为复杂的应变图象。NE~SW向水平挤压构造应力场,在时间上晚于SEE~NWW向水平挤压构造应力场,它是导致先存的北北东向逆冲型流劈理发生自北东向南西方向滑动的主因。对比不同岩石类型的微断层和流劈理的极点等值线图,无论是极密类型,还是极密的分布,均不受岩石类型的影响,说明微断层和流劈理的形成与岩石类型（岩性）无关,而主要受构造因素制约,因此,运用微断层和流劈理（叶理）相结合的分析法,研究高压-超高压变质岩带折返阶段的构造应力场和动力学过程,有其他方法无可替代的效果。     

Derivation and evaluation of a mechanical model for sheet intrusions

A two-dimensional mechanical model for sheet intrusions based on the elastic deformation around a pressurized elliptical hole is derived. After evaluating the effects of irregularities in contact shape, possible magma pressure distributions, regional boundary conditions, host rock properties, and interference from adjacent intrusions the model can be applied with confidence to understand many features associated with dike or sill emplacement. Three mechanisms for sheet intrusion propagation are extension fracturing, brittle faulting, and ductile faulting. This deformation is concentrated at the intrusion termination, the site of large principal stress differences and large stress gradients. In both brittle and ductile host rock the magma pressure needs only barely to exceed the regional stress acting normal to the intrusion's length for propagation to occur. Propagation direction is controlled by the regional stress orientation, interference from adjacent intrusions, planar discontinuities, and changes in host rock properties. The classic method of distinguishing dilational from non-dilational intrusions may not work because contacts are not planar or parallel and displacements are not everywhere perpendicular to the intrusion's length. Equations are derived for calculating the magma pressure for intrusions in relatively simple tectonic settings.     

洛南-栾川断裂带（栾川段）变形特征及形成环境研究

洛南-栾川断裂带是秦岭造山带中一条著名的断裂带,是华北板块与秦岭造山带的地质分界线,其走向近东西,断裂带发育有宽坪岩群和陶湾岩群等岩石,洛南-栾川断裂带的构造作用过程及其演化对这些岩石的变形起了重要作用。因此,分析断裂带岩石的变形特征及其形成条件对于探讨洛南-栾川断裂带的构造环境以及分析古板块汇聚边界变形有重要意义。本文以洛南-栾川断裂带栾川段为主要研究对象,通过室内外变形研究及多种测试分析,认为洛南-栾川断裂带基本走向为290°,倾角为58°～89°,糜棱面理、矿物生长线理和褶皱普遍发育,具有由南向北的俯冲兼有左行平移的运动学特征。断裂带内岩石变形强烈,变形矿物主要为石英、方解石、黑云母和白云母。变形机制：石英以膨凸式和亚颗粒旋转动态重结晶为主,方解石以机械双晶和亚颗粒旋转变形为主,云母变形以应变滑劈理为主。在宽坪岩群北侧和陶湾岩群南侧主要为塑性变形,在陶湾岩群北侧主要为脆性变形。分别对应于洛南-栾川断裂带第2期由南向北的俯冲走滑构造活动和第4期由北向南的脆性逆冲推覆构造活动。通过方解石机械双晶、多硅白云母压力计、黑白云母Ti温度计、斜长角闪温度计等方法分别对洛南-栾川断裂带（栾川段）的形成环境进行了分析,得到矿物变形温度为440℃～509℃, 压力为0.4～1.4 GPa, 差异应力为0.27～0.426 GPa, 即韧性剪切带的形成环境属中温、中压条件。因此,本文认为洛南-栾川断裂带（栾川段）变形环境为中温、中压,相当于地壳浅层的构造变形环境。     

深埋脆性岩石力学参数评估与变形特性探讨

隧道工程开挖深度有逐渐增加的趋势,深部岩石具高强度及高应力环境。虽然脆性岩石在高围压应力下,将转而呈现延性特性,但隧道开挖所产生的径向解压,使隧道周边一定范围内的岩体处在低围压状态,故这部分围岩的变形仍由脆性性质所掌控。对于脆性岩石呈现峰后强度弱化特性,文中汇整各种岩石峰后强度弱化参数评估方法后,提出结合Hoek-Brown准则与岩心试验的强度损失试验评估法。以实际工程案例分析结果显示,600 m埋深时岩石峰后强度弱化与否,对隧道围岩变形量影响不大,但隧道埋深超过2 000 m后,变形量的差异将达到3～4倍左右,显示脆性岩石峰后强度弱化特性,对深埋隧道施工变形影响不可忽视。     

On the petrology of brittle precursors of shear zones – An expression of concomitant brittle deformation and fluid–rock interactions in the ‘ductile’ continental crust?

The inherited localization model for shear zone development suggests that ductile deformation in the middle and lower continental crust is localized on mechanical anisotropies, like fractures, referred to as shear zone brittle precursors. In the Neves area (Western Tauern Window, Eastern Alps), although the structural control of these brittle precursors on ductile strain localization is well established, the relative timing of the brittle deformation and associated localized fluid flow with respect to ductile deformation remains in most cases a matter of debate. The present petrological study, carried out on a brittle precursor of a shear zone affecting the Neves metagranodiorite, aims to determine whether brittle and ductile deformations are concomitant and therefore relate to the same tectonic event. The brittle precursor consists of a 100–500 µm wide recrystallized zone with a host mineral‐controlled stable mineral assemblage composed of plagioclase–garnet–quartz–biotite–zoisite±white mica±pyrite. Plagioclase and garnet preserve an internal compositional zoning interpreted as the fingerprint of Alpine metamorphism and fluid–rock interactions concomitant with the brittle deformation. Phase equilibrium modelling of this garnet‐bearing brittle precursor shows that metamorphic garnet and plagioclase both nucleated at 0.6 ± 0.05 GPa, 500 ± 20°C and then grew along a prograde path to 0.75 ± 0.05 GPa, 530 ± 20°C. These amphibolite facies conditions are similar to those inferred from ductile shear zones from the same area, suggesting that both brittle and ductile deformation were active in the ductile realm above 500°C for a depth range between 17 and 21 km. We speculate that the Neves area fulfils most of the required conditions to have hosted slow earthquakes during Alpine continental collision, that is, coupled frictional and viscous deformation under high‐fluid pressure conditions ~450°C. Further investigation of this potential geological record is required to demonstrate that slow earthquakes may not be restricted to subduction zones but are also very likely to occur in modern continental collision settings.     

雅鲁藏布江缝合带内构造岩片划分及形成——以仲巴-桑桑段为例

构造岩片作为造山带中非史密斯地层地区的填图单位有其重要的地质意义,本文将雅鲁藏布江缝合带分为6大构造岩片,其中蛇绿混杂岩岩片又分4个次级岩片,进一步阐述了缝合带内不同单元具有不同岩性和不同构造型式,是一条复杂的构造带,并发现俯冲板块一侧的不同构造单元具有自南而北,由脆性变形到低温高压变质、脆-韧性变形,超基性岩的深层次韧性变形的分布规律,大多数岩片的分布是通过多重逆冲推覆型或走滑型的断层将其从地壳深部挤出定位的。雅鲁藏布江缝合带内的构造岩片特征,反映了冈瓦那大陆北缘自三叠纪末期到第四纪经历了裂陷、扩张、多岛洋、闭合、俯冲、碰撞、褶皱、推覆造山的全过程。     

构造变形过程中盖层封闭性研究

研究了埋藏-成岩-抬升变形过程中盖层封闭性的演化特点,开展了构造变形过程中盖层破裂实验.认为泥岩在高演化阶段封闭性变差并不具有普遍性,在深埋条件下和构造稳定区,高演化泥岩仍可具有良好的封闭性;构造抬升是盖层封闭性发生破坏的主要因素;力学实验表明,膏盐岩盖层在极小的埋深(1 000 m左右)下就有很强的塑性,其极限强度很...     

脉状金矿成矿控矿构造的研究进展

综述了国内外脉状金矿床成矿控矿构造的新近研究成果, 认为脉状金矿床的产出大多与遭受挤压作用所造成的地壳缩短机制有关, 与地壳大规模造山作用过程关系密切,主要产于造山带及其边缘;金元素沉淀的构造部位主要是韧性剪切带中的强变形部位、叠加的韧－脆性和脆性裂隙, 低角度断层既是成矿地球化学界面也是重要赋矿构造;含金成矿流体虽然有多种来源,但构造变形过程中的构造动力分异作用是成矿流体的一种重要成因;成矿流体的运移机制主要受断裂构造控制,高角度逆断层作为阀门引起成矿流体压力的周期性变化, 并导致成矿物质结晶与变形呈同步交替发生;值得进一步深入研究和探讨的问题有金成矿与深部构造的关系、低角度断层的成生演化与金成矿物理化学场耦合关系、构造动力变形作用引发含金热液形成的高温高压成矿实验以及韧性剪切带的四维控矿机制等。