朝鲜安州煤矿岩岩膨胀特性试验研究

In this paper, the test results of mineral component and swelling behavior of the shale at An Zhou Coal Mine, D.P.R.Korea are introduced. The results showed that the shale has properties of high unit weight, low porosity and high content of hydrophilic clay mineral. With such properties, it will have large swell and high swelling force to the support of the project. Therefore it is considered that the effective measure to prevent unstable of the surrounding rock may be reducing disturbance and changes of water content. This paper is the first achievement in cooperation research between the colleagues of our institute and Institute of Rock Mechanics Academia Korea.     

弱膨胀土的膨胀特性试验研究

目前测量土体膨胀力的主要方法有膨胀反压法、加压膨胀法、平衡加压法和恒体积法。基于测量膨胀力的恒体积法,利用TST-55型渗透仪、高精度压力传感器和数采系统改进了测量土体膨胀力的装置,并研究了膨胀土的膨胀特性。试验结果表明,土样初始含水率和干密度对土体的极限膨胀力都有显著的影响,并建立了极限膨胀力与两者之间的关系式;较低初始含水率时,不同干密度的土样在膨胀力达到峰值之后,都有不同幅度的降低,随着干密度的增大而降低的越多,并且发现极限膨胀力降低值与干密度之间在双对数坐标轴上存在线性关系;而在较高初始含水率时,不同干密度的土样在膨胀力达到峰值之后,会保持平稳趋势。极限膨胀力的对数与初始含水率之间具有很好的线性关系,土样吸水量的对数与初始含水率以及干密度均有着很好的线性关系。     

生石灰膨胀特性的试验研究

用生石灰处理软弱地基是工程中最常用的手段,生石灰膨胀量的计算是核心问题。为了研究生石灰的膨胀特性,以生石灰和生石灰与水泥的混合料为试样,考虑了磨细度、配合比及约束力等影响因素,进行室内试验,得到了生石灰的膨胀规律,即不论其他影响因素如何变化,生石灰体积膨胀系数 与约束力 总有如下数学关系： ,此关系由试验得出。用于地基处理时,膨胀系数 取决于地基土侧压力系数 、重度 以及深度 ,其关系为： ,该公式可为与生石灰有关的地基处理问题提供更可靠和准确的计算依据。     

层状含水页岩蠕变特性试验研究

为分析层理和水对页岩的蠕变特性影响,室内制取0°、30°、60°、90°和不含层理5种页岩,每种层理页岩均处理成干燥、自然、不饱水、饱水4种含水状态,对其进行单轴压缩下的蠕变试验。试验结果表明,（1）层理角度和含水率对页岩的蠕变特性均有较大影响。同一含水率下随层理角度的增大,页岩的初始瞬时弹性呈指数式减小,瞬时弹性模量成指数式增加。相同层理角度下,随含水率升高,页岩的初始瞬时弹性应变线性增长,瞬时弹性模量线性下降;（2）采用含有弹性元件、黏性元件及开尔文体的“伯格斯”蠕变模型对页岩的蠕变过程进行描述,并对模型的参数进行了反演和验证,表明该模型能够较好地反映页岩的蠕变特征。根据试验所得层理和水对页岩蠕变变形的影响规律,通过瞬时弹性模量和黏性系数与层理角度和含水率的拟合关系,将蠕变模型中的瞬时弹性模量和黏性系数替换为层理倾角和含水率的函数,构建了能够反映页岩层理和含水率的蠕变模型。     

黑色页岩力学特性及各向异性特性试验研究

为探讨黑色页岩层理对其力学特征与能量耗散过程的影响,以龙马溪组黑色页岩为研究对象,采用室内常规三轴压缩试验,得到了不同围压、不同层理倾角的特征应力、体积应变、裂纹应变,再根据能量平衡原理分析了裂纹应变与能量演化机制。研究结果表明：在相同围压值下,特征应力以及特征应力比随着层理面倾角的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势;随着围压的增加,耗散能突变点能量密度会逐渐增大;耗散比随轴向裂纹应变的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势;试样破坏前后,弹性应变能与耗散能受层理面倾角影响具有一定的转换关系。本研究成果对于进一步探明黑色页岩层理效应对其力学特征与能量演化机制的影响提供了参考。     

干湿循环条件下膨胀土膨胀特性试验研究

通过对北疆膨胀土开展干湿循环条件下无荷膨胀率、有荷膨胀率及微观扫描试验,探讨膨胀土吸水膨胀的特性及微观机理。试验结果表明：（1）在无荷膨胀率试验中,随着时间的增加,无荷膨胀率逐渐增加,在试验后期逐渐趋于稳定;随着干湿循环次数的增加,无荷膨胀率逐渐减小,第5次循环后趋于稳定值;（2）在有荷膨胀率试验中,随着时间的增加,有荷膨胀率逐渐增加且试验后期趋于稳定,上覆荷载越大,膨胀土试样有荷膨胀率越小;随着干湿循环次数的增加,有荷膨胀率逐渐减小,有荷膨胀率随循环次数及上覆荷载的增大而减小;（3）电镜扫描结果显示,无循环膨胀土试样结构较为牢固,经过干湿循环作用,膨胀土试样微观结构发生明显变化,土体微观结构逐渐破碎,颗粒面积减少,出现较多微小孔隙,导致膨胀率随循环次数的增加而逐渐减小。研究成果可为北疆膨胀土稳定性评价提供理论基础。     

红山窑膨胀红砂岩湿化特性试验研究

针对红山窑膨胀红砂岩具有微膨胀、易软化、易风化的特点,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、MTS815.03岩石力学刚性电液伺服试验机等先进的设备为测试手段,对3种不同风化程度的膨胀红砂岩湿化过程进行观察和机理分析,从试验和机理两方面探讨膨胀红砂岩的湿化性,从而进一步阐明红砂岩膨胀性、裂隙化具有本质的区别。试验结果表明：(1) 中风化红砂岩干燥时抗压强度为5.85 MPa,饱和试样为0.20 MPa,岩石本身强度随吸水率增加而明显下降,具有强烈的软化作用;(2) 膨胀红砂岩的湿化性随胶结系数的减小而愈加强烈,与红砂岩风化程度(埋深)无关。这些研究成果对红山窑水利枢纽工程红砂岩地基开挖易裂以及边坡表层溜坍预治具有较大的指导意义。     

膨胀土胀缩特性试验研究

以南(宁)友(谊关)膨胀土大量的室内试验为基础,研究了膨胀土胀缩时程曲线特征,寻找膨胀土膨胀和收缩曲线的异同点,探求了土的初始含水量、干密度与膨胀变形量的定量关系等。     

层状含水页岩的抗拉强度特性试验研究

为分析层理和水对页岩的抗拉强度特性的影响,现场选取龙马溪组黑色页岩制备成4种含水状态含层理页岩,沿与层理呈0°、30°、60°和90°夹角加载进行巴西劈裂圆盘试验,试验过程同步进行声发射测试,并采用离散元软件3DEC对试验结果进行数值模拟验证。结果表明,相比于含层理页岩,同时考虑含水和层理的页岩在巴西劈裂试验中有其独特的破坏模式和力学特性。含层理页岩的巴西劈裂破坏模式和抗拉强度均与层理角度和含水率有关,破坏模式主要受控于层理与荷载的加载方向,水虽不会影响其破坏模式但能够导致次生裂纹的形成。抗拉强度则表现出随层理角度的增加而先减小后增大,随含水率的增加而减小的趋势。并且,在页岩同时受水和层理损伤作用时,受层理损伤程度越大,水对其损伤程度也越高。通过对含层理不同含水率页岩的微观结构分析得到了上述变化规律的内在机制,即页岩层理面处的内部矿物颗粒遇水膨胀,产生膨胀力作用,使页岩内部结构变得松散、破碎,微裂纹逐渐增多、变宽,宏观表现为次生裂纹的增多,矿物颗粒间的黏结力也在水的作用下降低从而使页岩的抗拉强度下降。     

膨胀土干缩变形特性试验研究

膨胀土是一种典型的问题性土,对气候变化非常敏感,在干旱气候条件下,极易发生体积收缩变形,引发各种工 程地质问题。为了研究膨胀土的干缩变形特性,开展了一系列室内干燥试验,测定了膨胀土的收缩特征曲线,重点分析 了初始含水率和干密度对干缩变形过程的影响,并进一步探讨了水泥固化抑制膨胀土干缩变形的效果和机理。结果表 明：（1） 膨胀土的干缩变形过程存在三个典型阶段：正常收缩、残余收缩和零收缩;（2） 初始含水率越高,试样蒸发速 率越快,且干缩变形完全后试样孔隙比越小而最终收缩应变越大,干缩变形越明显;（3） 初始干密度越大,试样蒸发速 率和最终体积收缩应变越小,提高初始干密度对试样干缩变形具有一定的抑制作用;（4） 在膨胀土中掺入适量的水泥能 显著降低试样的体积收缩应变,对干缩变形具有良好的抑制效果;（5） 膨胀土的干缩变形具有明显的各向异性特征,并 且与初始状态有关。     

老挝会晒蓝宝石资源评价

以世界上又一著名的蓝宝石产地、老挝会晒地区的蓝宝石为例,从宝石资源需求,讨论宝石资源与地质经济;同时,介绍了会晒蓝宝石的宝石学特征及综合评价方法。     

Hydrogeochemical Characteristics of Acid Mine Drainage around the Abandoned Youngdong Coal Mine in Korea

Abstract: To determine the geochemical characteristics of the Imgok creek impacted by acid mine drainage (AMD) generated from the abandoned Youngdong coal mine in Korea, chemical analyses of water samples and precipitates and the geochemical modelling of the precipitates were conducted. Acid mine drainage drained from the mine adit and coal refuse piles shows a low pH, high conductivity and high concentrations of Fe, Al, SO₄ and heavy metals such as Co, Cu, Ni and Zn. In the Imgok creek, the concentrations of heavy metals and major cations besides Fe are decreased by dilution, but concentrations of Fe are decreased by the formation of precipitates as well as dilution. From the results of geochemical modelling, goethite is oversaturated, and schwertmannite is the most stable solid phase in the Imgok creek. Yellowish red Fe-precipitates collected at the Imgok creek are recognized as amorphous or poorly crystallized minerals from XRD patterns and Fe_ox/Fe_totratios, and as containing chemically bonded SO₄ and OH by an IR analysis. The mole ratios of Fe/S in these precipitates, which are determined by EPMA, are 5. 1 and 6. 1.     

煤矿采空区四维地震特征分析及识别方法:以淮南煤田张集矿区为例

煤矿采空区塌陷是一个重要的地质问题,由于采空塌陷区地震、地质条件的复杂性,传统三维地震勘探探测方法难以准确查明采空区边界.本研究提出一种基于四维地震特征的煤矿采空区识别方法,并以淮南煤田张集煤矿为靶区开展采空区探测.该方法从模型驱动入手,通过建立煤层开采前、后地质模型及进行正演模拟,利用模型地震叠前时间偏移剖面回溯分析...     

采空区二维超声波物理模型实验研究

由于对资源矿产的过度开采使得矿山地区(尤其是煤矿)出现了采空区,从而引起地表塌陷等地质灾害。为了深入了解地震方法在采空区调查中的应用效果,从超声波物理模型实验研究出发,论述了物理模型的原理和制作,研究了采空区的地震波场特征,并利用W inse is软件对所采集的二维超声波实验数据进行了处理。由叠偏剖面推断的采空区的位置与实际模型相符,从而验证了超声波采空区物理模型试验是有效的、可信的;同时可以为实际探测采空区提供进一步的理论依据。     

陕北煤矿区矿井水资源化及综合利用研究

阐述了陕北煤矿区矿井水开发利用中存在的问题,分析了矿井水的水质特征,探讨了矿井水资源化的处理技术、综合利用途径以及进一步提高矿井水资源综合利用的措施。陕北煤矿区矿井水的资源化和综合利用具有显著的经济、社会和环境效益,是缓解其水资源用水矛盾、建立资源节约型矿区的必然选择。     

直流电法在探测煤矿井地质因素中的应用

根据水和煤与围岩相比有明显的物性差异的原理,利用直流电法手段探测复杂地质条件下煤矿井的煤层赋存特征及老窑积水区范围,对优化矿区采掘工程布置及确保矿井安全生产有积极的意义。     

基于热模拟实验的富有机质泥页岩成岩作用及演化特征

富有机质泥页岩蕴含丰富的油气资源,但成岩研究基础薄弱,已成为制约页岩油气勘探开发进程的重要因素。通过开展成岩热模拟实验,结合扫描电镜观察、流体成分测试及有机酸测试等实验测试手段,全面描述实验过程中所发生的水-岩化学反应,试图揭示泥页岩成岩过程及成岩演化规律。研究结果显示,有机质热演化过程中存在一个较宽的有机酸生成窗口,对孔隙流体性质具有重要影响;长石和方解石存在接力溶蚀现象,长石溶蚀高峰过后紧接着出现方解石溶蚀高峰,但方解石溶蚀窗较窄,此后出现方解石重新沉淀结晶;黏土矿物转化及长石的溶蚀过程中会产生大量自生微晶石英,成链状或簇状胶结泥页岩骨架。泥页岩地层作为一个相对封闭体系,各类成岩作用之间相互关联,相互影响,构成错综复杂的成岩体系,进一步增加其成岩作用研究难度。     

济宁二井田断层发育规律研究

依据井田构造特征和揭露的断层形迹，分析了井田构造体系及其演化，指出了井田主期形变为中新华夏系和北北西系，总结了断层的发育规律及断层与褶皱的关系。研究结果应用于生产实践中，效果很好。     

冀西北水泉沟碱性杂岩体成岩时代研究

采用高分辨率离子探针 (SHRIMP)对水泉沟碱性杂岩体锆石U Pb的分析结果表明 ,东坪金矿区二长岩和后沟金矿区正长岩年龄分别为 ( 390± 6)和 ( 386± 7)Ma ,两者几乎同时形成 ,并构成了一个大的复式岩基 ,即水泉沟碱性杂岩基。结合有关矿床形成的年代学资料 ,认为水泉沟碱性杂岩仅仅作为金矿床的围岩 ,与东坪和后沟等金矿床之间不存在直接的成因联系。