重庆长寿地区红层水岩作用时效性实验研究

通过重庆长寿地区大洪河水电站、狮子滩水电站、上硐水电站、回龙寨水电站及桃花溪水电站库区受库水长期浸泡的饱水岩样和岩性与其相同但未受库水影响的干岩样抗压强度来求导岩石经长期浸泡后的软化系数以及软化系数随时间的变化规律。试验结果表明,经过几十年库水浸泡后的泥岩的软化系数较实验室测得的软化系数降低20％～30％,显示重庆长寿县地区岩石水-岩作用具有时效性特点。     

红层泥岩水岩作用特征研究

红层是红色陆相沉积为主的碎屑沉积岩层,岩性以砂岩、泥岩、粉砂岩和页岩为主。该类岩层多为软岩与硬岩相间,呈互层状产出,层间结合力弱。受区域构造影响,岩层扭曲褶皱强烈,多中高倾角,结构面发育,有泥化现象。红层中的泥岩具有透水性弱、亲水性强,遇水易软化、塑变,抗风化能力弱,易崩解等特性。特别是遇水后岩体及结构面抗剪强度大幅度降低,并且具有遇水膨胀、失水收缩的工程特性。水岩作用对边坡的影响主要有,结构面遇水泥化导致楔形体失稳,泥岩塑性变形引起边坡蠕变,同时红层还具有很强的崩解性,边坡开挖后发生崩解等现象。     

鲁西南地区红层软岩水岩作用特征与工程应用

鲁西南各断块盆地中广泛分布有侏罗、第三系的紫红色、杂色砂砾岩,岩石呈固结半固结状态,遇水后发生渗透、膨胀、崩解和软化等失稳现象,对煤矿建井及煤矿开采带来重大威胁。本文采用X衍射仪、扫描电镜、压汞仪及液压伺服机等手段进行了红层软岩的物质组成、微孔结构及渗透性的试验研究,探讨了红层软岩的渗透机理及遇水失稳机理,并结合实例进行了工程应用分析。     

水岩耦合下的红层软岩微观结构特征与软化机制研究

水岩长期作用下红层软岩体现出成岩作用差、易风化、易软化崩解等特点,给软岩工程设计与施工带来挑战。以滇中红层软岩地区所取泥岩试样为研究对象,首先对自然和饱水状态下岩样进行单轴和三轴压缩试验,分析水岩作用下软岩的力学特性;然后采用X射线衍射技术对不同含水状态下软岩微观结构进行对比研究;最后基于试验结果对滇中地区红层软岩遇水软化机制进行了探讨。研究结果表明:水岩作用下软岩力学性质劣化明显,岩石峰值抗压强度显著降低,岩体破坏程度提高;软岩黏土矿物颗粒吸水膨胀,微观结构由致密的团粒状转变为疏松多孔的不规则片状和鳞片状结构;伊利石等黏土矿物与水反应,产生的不均匀应力和大量微孔隙导致软岩内部结构破坏;红层软岩的遇水软化机制包括软岩矿物的溶蚀和次生作用、黏土矿物的吸水膨胀与崩解、软岩与水作用导致颗粒间胶结连结破坏等。     

屋面雨水回灌裂隙岩溶水水岩作用实验研究

在济南大学西校中采集奥陶系灰岩岩样,并设置不同的地下水、雨水混合比例进行室内溶蚀模拟实验。通过pH、电导率及几种常规离子的测定,并利用水文地球化学模拟软件PHREEQC等方法,分析雨水回灌含水层后与原有的地下水以及含水层介质之间的水—岩相互作用。结果表明:(1)地下水、雨水混合后,随振荡的持续进行,以及温度升高和脱碳酸作用的影响,水中CO2分压不断下降;(2)Ca2+浓度在混合比例为9∶1、7∶3和5∶5时略有下降,其它离子浓度无明显变化;(3)随雨水和岩溶系统作用时间的增加,方解石、白云石和石膏的饱和指数均不断减小,且随着雨水回灌量的增加,方解石、白云石饱和指数减小明显,从混合比例9∶1时的0.23~-0.39和0.05~-0.97到1∶9时的-0.34~-0.62和-1.59~-2.57,表明雨水能增强对方解石、白云石乃至整个含水层的溶蚀,且雨水回灌量越大,溶蚀作用越强烈,影响越明显;(4)雨水回灌所形成的溶蚀量比较有限,不会对回灌井周围含水层稳定产生严重影响。      

江西德兴中生代盆地红层时代研究

德兴盆地大体上是一个岩层向北倾斜的单斜式断陷盆地。盆地北缘最高层位过去认为是“早白垩世”石溪组或火把山群。本文根据采得的轮藻化石证实为晚白垩世晚期红层。看来江西一些大型中生代红盆地沉降较早(早白垩世晚期开始沉积);而德兴这样的小型红盆地则沉降较晓,直到晚白垩世晚期才接受沉积。     

原地浸出采铀的水岩作用研究

原地浸出采铀时，含矿层会发生各种复杂的水岩作用。运用聚类分析方法研究溶浸化学全分析数据发现，除了CO3^2-和HCO3^-之外，其他组分呈正相关，而且有些组分密切正相关，说明它们的浓度变化规律很相似。根据含矿层矿物成分，分析了矿物和溶浸液之间的水岩反应，推出了反应方程式，并探讨了溶浸液中各种组分可能的来源。然后，用矿石静态浸出试验的数据对各种组分的反应速度进行了定量对比。     

水岩作用对雅鲁藏布大拐弯北段滑坡的影响

通过对川藏公路南线八一至然乌段实地考察及对考察结果，已有资料的分析，本文运用统计学原理探讨了雅鲁藏布大拐弯北段地区滑坡与水岩作用的关系，并结合该地区发育的滑坡灾害具体分析了该地区水岩作用与滑坡的关系。经分析认为，该地区水岩作用条件复杂且利于发育各种典型的水岩作用，但地域性特殊的水岩作用形式更发育，并对雅鲁藏布地区滑坡灾害形成，诱发都有重要影响。     

水岩作用下泥质板岩软化非线性机制研究

水岩作用下泥质板岩表现出明显的软化特征。通过单轴压缩试验分析了泥质板岩软化过程中单轴压缩强度、弹性模量和泊松比与吸水时间之间的关系;借助核磁共振试验研究了水岩作用下泥质板岩软化过程中孔隙的产生、扩展和贯通规律,分析了泥质板岩软化过程中孔隙度与吸水时间之间的关系;采用电镜扫描试验分析了水岩作用下泥质板岩软化过程中微观结构的演变规律,基于分形理论研究了不同浸泡时间下泥质板岩分形维数的变化规律;运用非线性动力学理论,选取微观结构孔隙形状分维值、孔隙度、单轴抗压强度、弹性模量作为描述泥质板岩与水溶液相互作用系统的变量,建立了水岩作用下泥质板岩的软化模型,结合试验数据验证了模型的适用性。结果表明:泥质板岩单轴抗压强度、弹性模量随吸水时间增大而减小,呈负线性相关,而泊松比与吸水时间之间的关系不明显;在浸泡初期,水岩作用强烈,泥质板岩内部微孔隙会发生扩展贯通进而形成更大尺寸的孔隙,孔隙度在浸泡初期增长较快;随着浸泡时间的延长,水岩作用减弱,孔隙度增长速率趋缓;随着吸水时间的推移,泥质板岩内部孔隙相互连通,进而形成复杂网状结构的大孔,泥质板岩分形维数呈对数增长,最终趋于稳定;采用非线性模型计算的结果与...     

水-岩作用对岩石表面微观形貌影响的试验研究

利用精度高达0.5 μm的Talysurf CLI 2000三维表面激光形貌仪,对经矿井深部地下水作用前后的5种不同岩性的岩石试件进行形貌扫描,探讨试件表面的微观形貌的变化特征并对12个形貌参数作出定量分析对比。试验结果发现,水-岩作用后岩石表面形貌高度的离散性、偏离基准面的程度、粗糙程度变大,高度的分布概率更为集中,由负偏态变为正偏态且高度分布的对称性好于作用前。峰点算术平均曲度Ssc都有规律地降至0.62附近,岩石表面的高差减小,更具协调性。水化作用与水解、溶解作用同时发生,但水化作用效应大于其水解、溶解作用效应。     

水-岩反应过程中的锂硼同位素分馏变化规律

作为热液体系中成矿的一个重要前提,水-岩反应一直以来都是矿床学的重要研究内容,亦是国际地学界的前沿问题。该过程伴随着同位素的交换,使流体和岩石的同位素组成发生变化。硼和锂同位素作为非传统的稳定同位素示踪工具,常用于限定流体和岩石的热液反应过程。本文对水-岩反应过程中影响硼和锂同位素分馏的因素作了较全面概述,包括温度、pH值、溶解过程、表面交换反应以及次生矿物的沉淀过程,并取得了一些主要认识:(1)一般地,低温或者高pH值时流体更快速富集11B并且在反应结束时有更高的δ11B值;低温(150℃)时锂进入次生矿物中,高温(200℃)时锂从岩石中萃取出来。(2)初始物质的溶解过程与表面交换反应对锂同位的分馏几乎没有影响。(3)一般而言,次生矿物的形成使7Li优先丢失进入溶液而富集重同位素。最后简单陈述了水-岩反应过程中硼和锂同位素组成的质量平衡模拟计算以及反映流体和岩石的同位素组成的变化。     

水-岩相互作用模拟的研究进展

水-岩相互作用的地球化学模拟已在模型建立和软件的开发方面取得了较大的进展.地球化学模型发展经历了从反向模拟到正向模拟,以及到现在的反应性溶质运移模拟的发展过程.许多计算模拟软件被开发出并投入到实际应用中,现在的模拟技术已能处理较大范围内温度变化、压力变化、组分变化,以及各种地质条件下的水-岩地球化学作用.许多水-岩相互作用问题要回答地质作用的过去历史,要解释或预测未来可能水环境变化,通过模拟已获得满意的解决.目前水-岩作用地球化学模拟取得的重要进步是动力学模型和耦合运移模拟已取得了实质性进展,并应用于实际研究之中.     

矿区深部含水层水-岩作用的同位素与水化学示踪分析

为了有效揭示华北隐伏型煤矿区煤炭开采进程中深部含水层水-岩作用机制,本文以淮北煤田宿县-临涣矿区为研究示范,收集与采集1985～2011年期间矿区松散层第四含水层、煤系砂岩裂隙含水层、石炭系太原组岩溶含水层与奥陶系岩溶含水层深部地下水样166个,分析与测试87Sr/86Sr、34S、13C同位素以及Na++K+、Ca2+、Mg2+、HCO-3、Cl-、SO2-4、CO2-3等常规组分,并开展基于同位素与水化学的水-岩作用示踪与分析。研究成果表明:在矿区主要充水含水层中,煤系砂岩裂隙含水层脱硫酸与阳离子交替吸附作用最为显著,而松散层第四含水层、石炭系太原组岩溶含水层与奥陶系岩溶含水层黄铁矿氧化或地下水硬化最为显著;受煤炭开采影响,煤系砂岩裂隙含水层、奥陶系岩溶含水层主要水-岩作用逐渐减弱,松散层第四含水层、石炭系太原组岩溶含水层主要水-岩作用或增强、或减弱,增强或减弱的程度取决于井田基岩面标高、主要断层的展布形态与隔水性能以及煤层开采扰动范围等。     

高放废物处置库甘肃北山野马泉预选区地下水化学特征及水-岩作用模拟

在高放废物处置库场地选择和性能评价中,地下水化学特征是最重要的因素之一。文中以野外水文地球化学调查资料为基础,应用水文地球综合分析方法和地下水地球化学模拟技术,探讨中国高放废物处置库甘肃北山野马泉预选区地下水化学特征、时空分布规律及水岩作用机理。主要结论是:野马泉地区地下水以咸水为主, 具有高矿化的特征,水化学类型以Cl·SO4 Na和SO4·Cl Na型为主,pH值大多在7~8 之间;地下水化学成分显示出明显的分带特征;地下水对石盐和石膏欠饱和,对黄铁矿以及铝硅酸盐过饱和;方解石、钠长石在补给区地下水中呈不饱和状态,在排泄区地下水中呈饱和状态。由水岩作用模拟可知,沿水流路径地下水溶解岩石中的钠长石、黑云母、石盐等矿物,溶解二氧化碳,沉淀析出方解石、伊利石和萤石等矿物;发生明显地下水蒸发作用、二氧化碳溶解作用和Ca2+/ Na+离子交换作用, 说明溶滤、沉淀、离子交换和蒸发浓缩作用是区内地下水化学行为的控制因素。     

水岩相互作用对砂岩单轴强度的影响研究

针对重庆地区的微风化砂岩,完成了1、3、6、10、15次的干湿循环,对循环后的试件(饱水状态)进行了单轴抗压和劈裂试验。试验结果表明,干湿循环对砂岩造成了不可逆的渐进性损伤,在15次循环后,单轴抗压强度损失达20.73%,抗拉强度达51.96%,弹性模量达33.79%,三者与循环次数之间有良好的对数关系。在干湿循环过程中,砂岩的强度损伤会出现拐点,这取决于水对砂岩的侵蚀程度。     

安徽庐枞盆地罗河铁矿水岩反应化学动力学实验

选择罗河铁矿含矿围岩云辉粗安岩为研究对象,使用叠层反应器,进行了在22MPa、100～400℃的条件下水岩相互作用地球化学动力学实验,系统地研究了不同温度、不同流速下元素的溶解情况并计算出其溶解速率。实验发现,元素在溶液中的浓度随着流速、温度的变化而变化。大多数元素在溶液中的浓度随着温度的升高而增加,一般在300～400℃时浓度达到最大。溶解速率随温度的不断升高而发生变化,各种元素达到最大溶解速率的温度大多在200～400℃之间。但是各个元素的最大溶解速率对应的温度并不相同。流体的流速影响着元素的溶解速率,元素的最大溶解速率并不都是在最大流速时产生的。     

水-岩作用对砂岩卸荷力学特性及微观结构的影响

库岸坡岩体在工程建设中不可避免要遭遇开挖卸荷作用的影响,以三峡库区典型岸坡的层状砂岩为试验对象,设计开展了模拟库水位升降变化和浸泡-风干循环的水-岩作用试验,重点分析了水-岩作用对砂岩卸荷力学特性和微观结构的影响。研究表明：在10次水-岩作用过程中,砂岩的三轴卸荷强度、抗剪强度总体呈先陡后缓的劣化趋势,前4次水-岩作用的劣化速度较快,占总劣化度的70%左右,而后,劣化趋势逐渐趋缓;随着水-岩作用次数的增加,同一围压下岩样卸荷前的变形模量逐渐降低,围压卸载过程中变形模量的线性缓变阶段逐渐变短,非线性突变阶段逐渐变长、变缓,岩样的脆性特征逐渐减弱,塑性逐渐增强;水压力的反复升降变化和浸泡-风干循环作用对岩样造成了不可逆的渐进累积损伤,微观上岩样微裂纹、裂隙、孔隙逐步发育、汇集,宏观上就表现为孔隙率增加、三轴卸荷强度、抗剪强度的劣化。相关研究结论可为库岸边坡岩体开挖卸荷变形稳定分析提供参考。     

中铝赤泥堆场灰水与基底O2灰岩的水岩作用研究

以焦作中铝一期赤泥堆场为研究对象,利用室内淋溶试验模拟了在冲灰水的作用下,赤泥附液及冲灰水中的不同污染物质(总硬度、氯离子、硫酸根离子、氟离子等)在向地下水运移过程中的水岩作用。结果表明,赤泥附液及其冲灰水在入渗的过程中,通过运移积累、溶解、吸附和离子交换等水岩作用对地下水造成污染,可溶盐溶解作用的动力学特征为:在试验初期,溶解速率大,而后逐渐减小,直至趋于零;赤泥灰水入渗过程中水岩作用的特点是,在试验初期表现为以溶解作用为主,而后以离子交换作用为主。