基于Hoek-Brown准则的冻融循环条件下露天煤矿边坡岩体力学系数修正

在露天矿边坡稳定性计算和评价过程中,边坡稳定性评价结果与岩体力学参数的选取密切相关。而在冻融循环条件下,岩石的物理力学参数随着冻融次数的变化而变化。首先通过室内模拟的方法对粗砂岩和细砂岩进行不同次数的冻融循环试验,然后进行一系列的单轴和三轴压缩试验,得到冻融循环条件下完整粗砂岩和细砂岩的物理力学参数;基于Hoek-Brown强度准则中的爆破扰动参数D,提出冻融循环劣化参数D_f,利用修正的Hoek-Brown准则得到冻融循环条件下岩体力学参数,并分析了边坡岩体的破坏模式。结果表明:随着冻融循环次数的增加,粗砂岩和细砂岩的单轴抗压强度、弹性模量和黏聚力降低减小,内摩擦角变化较小;而岩体的单轴抗压强度、整体抗压强度、抗拉强度、变形模量、黏聚力和内摩擦角均减小,这说明岩体在冻融循环环境中是不断损伤的,质量逐渐变差;随着冻融循环次数不断增加,岩体的抗剪强度劣化在不断加速,边坡的破坏形式主要为剪切破坏。修正的岩体力学参数为露天矿边坡稳定性分析提供更为准确的数据。      

基于温度路径的冻融作用下黄土强度及微观结构研究

在季节性冻土区,冻融作用诱发黄土滑坡的本质是冻融循环作用下黄土物理力学性质的劣化,探明冻融作用下温度以及水分迁移对黄土强度的影响及其机制是必要的。以山西省柳林县某黄土边坡为例,采用一种新的冻融循环方式即按照土体每年历经的温度路径进行冻融循环,研究在温度动态变化的冻融循环作用下土体的抗剪强度变化规律以及反复冻融循环作用对土体黏聚力、内摩擦角和微观结构的影响。结果表明:在一轮冻融循环过程中,土体强度与温度呈负相关关系,低温对土体强度影响较大。随着冻融次数的增加,土体黏聚力呈指数函数下降,内摩擦角几乎没有明显变化。微观试验表明,随着冻融次数的增加,土体内大颗粒破碎化,孔隙增多,表现为颗粒趋于均一化,中等大小(5~10 μm)孔隙占比最大。本次研究模拟了土体经历的温度变化过程,为该地区季节性冻融型黄土滑坡防治提供了借鉴作用。      

各向异性砂岩冻融力学特性研究

针对新疆天山公路岩质边坡的砂岩, 开展了单/三轴压缩试验和不同次数的冻融循环试验, 探讨了岩样强度和变形参数的各向异性随围压和冻融循环次数的变化规律, 分析了层理角度及冻融作用对岩样破坏模式的影响。结果表明： 岩样的弹性模量、 黏聚力、 内摩擦角和峰值强度均随着层理角度的增加呈现先减小后增加的U型发展态势, 在60°时达到最小值, 在0°或90°时其值最大; 岩样的强度以及变形参数随着冻融循环次数的增加逐渐减小, 随着围压的增加而增大; 不同层理角度岩样强度及力学参数的差异性随着围压的增加逐渐较小, 相应的岩样各向异性特性逐渐减弱; 随着冻融循环次数的增加, 岩样内部的裂纹不断扩展导致岩样各向异性程度逐渐增强; 不同层理角度岩样的破坏模式可归纳为穿越基质和层理面的竖向劈裂张拉破坏、 穿越基质和层理弱面的剪切破坏、 拉-剪混合破坏、 沿层理弱面的剪切滑移破坏、 沿层理弱面的竖向劈裂破坏等5种模式。研究成果可为寒区岩体工程相关研究提供参考和依据。     

角闪斜长片麻岩流变力学特性研究

为了解小湾水电站枢纽区角闪斜长片麻岩的流变力学特性,采用岩石全自动三轴流变伺服仪对角闪斜长片麻岩进行三轴流变力学试验。试验结果表明,强度较高的角闪斜长片麻岩会发生流变现象,尤其在高应力水平条件下,其流变特性明显;外荷载超过岩样的长期强度时,随着时间的逐渐增加试样变形经历典型流变3个阶段,并最终加速流变破裂。依据岩样稳态流变阶段的流变速率与应力水平的关系,提出了一种确定长期强度的方法。在Burgers流变模型中加入统计损伤,并用Mohr-Coulomb准则确定的岩石长期强度作为开始进入非线性加速流变阶段的阀值,得到相应的非线性损伤流变模型。利用岩石全程三轴流变试验结果,采用优化后的算法,对非线性损伤流变模型相应的参数进行了辨识,结果表明,建立的岩石统计损伤非线性流变变模型与流变试验结果吻合较为理想,可以较为准确地反映角闪斜长片麻岩的流变力学特征     

冻融作用下人工劈裂砂岩结构面强度特性研究

寒区岩体破坏主要与结构面力学特性及冻融损伤相关。为探究冻融作用下砂岩结构面的强度特性,采用小圆弧刀头劈裂制备贯通结构面,对其进行了冻融循环及剪切试验,得到了结构面的剪切强度、内聚力及内摩擦角的劣化规律。试验结果表明:小圆弧刀头制备的结构面完整、均一,且上下盘吻合度高;岩石的峰值剪切强度与冻融次数呈负相关,与法向应力呈线性正相关;随着冻融循环次数的增加,内聚力减小趋势变缓,内摩擦角无明显变化趋势。研究结果对寒区岩体强度特性分析具有参考价值。     

冻融循环作用下层理砂岩物理特性及劣化模型

岩石在冻融环境下发生的损伤与其层理结构密切相关,同时冻融损伤作为一种综合表现,单纯考虑岩体内部某一种尺度缺陷或外部单一因素在冻融循环作用下的变化,不足以客观反映损伤情况。对垂直、平行层理试样开展0、20、40次冻融试验,首先探究了层理砂岩在冻融过程中的损伤发育特征,之后基于?100 mm SHPB试验装置,进行5种弹速下的冲击试验,分析了冻融循环条件下层理砂岩冲击破碎块度分布规律,以冻融损伤累积与破碎块度的相关性为理论依据,以力学性质的冻融劣化为思想建立了层理砂岩的冻融劣化模型,研究结果表明：冻融环境下,两种试样孔隙发育、纵波波速表现出显著差异,平行层理试样相对更容易发生损伤;各级冲击弹速下破碎块度分布与冻融循环次数之间存在正相关、负相关以及波动型3种相关关系;劣化模型基于负相关区域数据和成比例相同区域数据得到的强度、峰值应变计算值与实测值非常接近,基于正相关区域数据得到的强度计算值也与实测值有很好的一致性。     

胶东昌邑条带状铁建造成因及其对华北克拉通古元古代地质演化的制约

<正>昌邑BIF铁矿位于华北克拉通东南部的胶北地体,赋存于下元古界粉子山群中。矿体呈透镜状、交错层理状,并由富硅和富铁条带组成。矿石主要为角闪磁铁石英岩,矿石矿物为磁铁矿,脉石矿物主要为石英、角闪石、黑云母,局部地方含石榴石、绿帘石、绿泥石和方解石等。矿体的围岩主要为斜长角闪岩、斜长片麻岩和变粒岩以及含石榴石的片岩和片麻岩等,在深部被     

冻融循环作用下花岗斑岩和灰岩物理力学性质对比分析及应用研究

以花岗斑岩和灰岩两种岩性岩石为代表,实验研究了冻融作用下,岩石的致密程度、孔隙率等物理指标对岩石物理力学性质的影响. 通过不同次数的冻融循环实验,对花岗斑岩和灰岩2种典型岩石样本的质量、单轴抗压强度、抗拉强度、冻融系数、风化程度的变化规律进行对比分析,并绘出了冻融次数与试样的抗压强度、抗拉强度、冻融系数的拟合关系曲线. 在一定限定条件下,将实验结果应用于西藏玉龙铜矿花岗斑岩、灰岩边坡的具体实例中,采用强度折减法计算出了矿山边坡冻融风化前、后的安全系数,对比分析了花岗斑岩、灰岩边坡受冻融风化的影响程度,为矿山的设计和施工提供了参考.     

基于岩土水理性的寒区路基边坡稳定性分析

通过研究岩土体的水理性质分析寒区路基边坡的稳定性。寒区边坡路基的稳定性主要受水与温度的耦合作用影响,即冻融循环和融化过程。岩质边坡主要受冻融循环作用导致冻融损伤,使其强度降低,产生失稳;土质边坡由于水的相态变化,导致土体软化、胀缩,其黏聚力、内摩擦角以及强度降低,其边坡稳定性系数与融化深度和融化层饱和度密切相关。     

红砂岩吸水软化及冻融循环力学特性劣化

水与温度变化是工程岩石物理力学性能劣化的典型风化因素。对不同含水状态及经受不同次数冻融循环损伤后的红砂岩岩样进行了单轴压缩、劈裂拉伸及变角剪切试验。结果表明,红砂岩抗压强度、弹性模量、劈拉强度、黏聚力及内摩擦角等主要力学指标随含水率和冻融循环次数的增大均有不同程度的降低,但降低规律有所不同。水对岩石有明显的软化作用,冻融循环累积损伤显著。利用微观电镜扫描分析了不同含水率及冻融损伤后岩样微观结构的变化规律,认为吸水及冻融循环过程中水对红砂岩的软化表现为溶蚀作用与介质作用,温度变化的作用表现在热变形不协调和相变作用。提出了冻融循环作用下红砂岩力学特性衰减模型,并据此分析了各力学指标的衰减速率和半衰期。该研究结果对涉水岩石工程及寒区岩石工程具有一定的意义。     

辽河大民屯凹陷中央构造带太古宇变质岩储层岩性特征分析

综合分析录井、测井、地震、岩心与分析化验等资料,对大民屯凹陷中央构造带太古宇变质岩储层岩性类型、空间分布、岩性对储层的控制作用进行了研究。研究认为：本区太古宇变质岩岩性分为三大类18种,主要有混合花岗岩、混合片麻岩、混合岩、角闪斜长片麻岩、浅粒岩、角闪岩、变粒岩,夹丰富不均一的基性脉岩和碎裂岩。有效储层岩性为碎裂化混合花岗岩与碎裂化变粒岩、浅粒岩、片麻岩;变质岩在垂向上（由下至上）分为多个岩性段,从混合花岗岩至浅粒岩与风化壳,垂向上可进行类似于沉积岩层序的地层对比,岩性在平面上也呈现分区性。变质岩体在岩性上是不均一的、非均质的块体。矿物种类和岩石类型对研究区变质岩裂缝型储层起重要作用,碎裂化变粒岩、浅粒岩、混合花岗岩与片麻岩可作为优质储层。     

辽西中生代粗面玄武岩中地幔和下地壳捕虏体的发现及其地质意义

辽西中生代粗面玄武岩的KAr同位素年龄为84.76±1.67Ma,其 中 含有丰富的超镁 铁质岩和深部壳源捕虏体,主要有角闪尖晶二辉橄榄岩、尖晶石二辉橄榄岩、二辉橄榄岩、 含斜长石的角闪二辉石岩、二辉麻粒岩和辉石斜长片麻岩等。包体的组构及矿物化学研究表 明超镁质岩捕虏体来源于上地幔,麻粒岩和片麻岩则为深部壳源捕虏体。该类包体的发现对 中国东部中生代上地幔和下地壳的研究具有重要意义。     

GEOTECTONIC OF NAMCHE BARWA SYNTAXIS IN EAST TIBET, CHINA

GEOTECTONIC OF NAMCHE BARWA SYNTAXIS IN EAST TIBET, CHINA     

甘肃阿克塞县安南坝地区镁铁质麻粒岩锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成:对塔里木东南缘前寒武纪地质演化的启示

甘肃阿克塞县安南坝地区镁铁质麻粒岩呈脉状或透镜状赋存于新太古代米兰岩群和TTG片麻岩中。岩石主要由斜方辉石（Opx）+单斜辉石（Cpx）+角闪石（Amp）+斜长石（Pl）+磁铁矿（Mt）等组成,具有典型中-低压麻粒岩相岩石的矿物组合特征。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示镁铁质麻粒岩原岩形成时代可能为2 561±29 Ma,与塔里木东南缘2.6～2.5 Ga岩浆作用时代基本一致,说明新太古代晚期是塔里木东南缘重要的陆壳增生期。此外,通过测年还获得了～1.95 Ga、～1.86 Ga两期变质年龄。其中,～1.95 Ga的峰期变质年龄是塔里木克拉通东南缘古元古代晚期强烈构造—热事件的地质记录。～1.86 Ga的变质年龄可能与该地区古元古代末期构造—岩浆事件密切相关。镁铁质麻粒锆石¹⁷⁶Hf/¹⁷⁷Hf比值均＜0.281 621,ε_Hf(t) 值为-14.08～3.12,两阶段模式年龄（T_DM2）主要集中在～2.65 Ga,指示其原岩岩浆起源于新太古代富集岩石圈地幔。     

海南岛东南部吊罗山地区中深变质岩锆石U-Pb定年及其地质意义

海南吊罗山地区中深变质岩由变粒岩、二长片麻岩、斜长片麻岩、黑云母麻粒岩等组成,呈孤岛状产于二叠纪花岗岩中。以往根据岩石对比,把它归属为中元古界抱板群。本次研究利用激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术对岩田南部吊罗山地区的变质岩体进行了锆石U-Pb定年,在片麻岩和变粒岩中分别获得了255±9 Ma和247±8 Ma的峰期变质年龄,表明该类岩石变质作用发生于晚二叠世-早三叠世交界之际,而不是以往所认为的中元古代。这一新发现为深入研究海南岛海西–印支期造山运动及其变质作用具有重要的地质意义。     

辽西早白垩世义县组火山夺的起源及壳幔相互作用

对燕山造山带辽西早白垩世义县组火山岩的Nd,Sr,Pb同位素分析，作者认为义县组火山岩起源于岩石圈地幔的部分熔融，岩浆在上侵过程中发生了结晶分异和同化混染作用，即AFC过程。与新生代汉诺坝玄武岩中的中生代镁铁质麻粒岩捕虏体和太古代片麻岩对比研究，发现义县组火山岩与这些镁铁质麻粒岩捕虏体有许多地球化学相似之处，而与长英质麻粒岩捕虏体和太古代各种片麻岩差别较大。作者认为早白垩世燕山板内造山带发生了强烈的岩石圈伸展作用，辽西义县组火山岩和汉坝新生代玄武岩中的镁铁质麻粒岩捕虏体均为这一构造背景下的产物，它们属于幔源岩浆喷发与大规模玄武zh质岩浆底侵作用形成的“同质异相体”。     

河南桐柏地区麻粒岩和片麻岩的岩石学特征及其成因意义

对河南桐柏地区麻粒岩及其周围以前被认为是片麻岩的岩石从野外特征、结构构造、矿物成分、化学成分及峰期变质条件上进行比较，认为它们均相同。似层状、透镜状麻粒岩间以前被认为是高度风化片麻岩的岩石仍是麻粒岩，这是后期应力作用产生差异变形、退变质及风化作用的结果。这种变化不能等同于麻粒岩退变质为片麻岩。因此，桐柏麻粒岩的北侧围岩是与其呈断层接触的大理岩，南侧围岩为郭庄组上段花岗质片麻岩，麻粒岩构成一个约0．5km～2．0km宽的变质带。这对探讨桐柏麻粒岩的形成和演化具有重要意义。     

Structural and metamorphic controls on the distribution of zircon in an evolving quartzofeldspathic migmatite: an example from the Reynolds Range, central Australia

Three types of zircon occur in a complexly deformed and variably migmatized quartzofeldspathic gneiss from the Reynolds Range, central Australia. The oldest type is inherited from the granitic precursor of the gneiss, and is overgrown by a second group of zircon grains that formed during prograde, granulite facies metamorphism. Partial melting of the gneiss resulted in solution of both the inherited and metamorphic zircon. No new zircon growth accompanied crystallization of the partial melt, suggesting loss of zirconium–rich residual fluids. Hydrous, amphibolite facies retrogression of the gneiss and its migmatized variants during late shearing produced new, idiomorphic zircon in both the shear zone and its wall rocks.
Important implications of this study are that (i) zircon has a tendency to dissolve if it comes into direct contact with a melt produced from anhydrous biotite breakdown in a quartzofeldspathic granulite, (ii) melt crystallization is not necessarily accompanied by zircon growth, and (iii) euhedral zircon can grow from a hydrous fluid phase under subsolidus, amphibolite facies conditions, e.g. within shear zones.     

Formation Conditions of Basic Granulites and High-Alumina Gneiss of the Baikal–Muya Belt (Northern Baikal Area)

The Kichera zone of the Baikal–Muya Belt consists of alternating tectonic plates with rocks of different metamorphic facies. Garnet–cordierite–sillimanite gneiss from the tectonic fragment in granite–gneiss of the Baikal massif with an age of 755 ± 15 Ma from the Goremyka plate and two-pyroxene schist of the granulite complex with an age of 617 ± 5 Ma from the Boguchan plate were studied. Thermobarometric studies of these key metamorphic rocks were carried out using the avPT (THERMOCALC) and TWEEQU (TWQ 2.01) methods. The P–T parameters estimated for the cordierite?sillimanite gneiss of the Goremyka plate correspond to the boundary between the amphibolite and granulite facies. Granulites of the Boguchan plate belong to the HT–LP type. Exhumation of metamorphic rocks could be caused by extension upon the evolution of the Late Baikal rifting.     

北大别黄土岭麻粒岩中黑云母过剩Ar的成因解释和Ar同位素热年代学研究启示

应用阶段加热脱气技术测定了北大别黄土岭麻粒岩的黑云母和共存花岗岩岩体中斜长角闪岩包体角闪石的Ar-Ar年龄。角闪石给出的坪年龄为(124.9±4.6） Ma,与区域上早白垩世120~130 Ma的变质-岩浆事件年龄相一致。黑云母给出的坪年龄为(176.9±0.8) Ma,年龄大于Ar封闭温度较高的角闪石的年龄,这表明黄土岭麻粒岩黑云母中含有过剩Ar。较低温度和富流体环境生长的晚世代黑云母是过剩Ar的主要载体。因此,在应用Ar-Ar热年代计重塑多成因同类含钾矿物的岩石地质体的冷却速率时,应用激光探针对代表峰期世代矿物进行原位测定应是正确的选择。