Multiscale mechanical properties of shales: grid nanoindentation and statistical analytics

Acta Geotechnica - The mechanical properties of shales, a type of heterogeneous and multiphase composite, are of multiscale characteristics in nature. A large number of indentation measurements...     

深埋高地应力隧道勘察期岩爆烈度概率分级预测

岩爆是地下工程开挖过程中硬质岩体存储的弹性应变能突然、迅速释放的动态过程。我国西南山区正在建设或拟建大量深埋长大隧道,勘察阶段岩爆的准确预测对有效设计和控制投资十分重要。从隧道工程勘察阶段线路比选与设计需求出发,针对隧道勘查期岩爆灾害预测指标获取难、预测精度低的问题,以该阶段岩爆预测指标的易获取性为前提,利用贝叶斯网络解决不确定性问题的有效性来反映岩爆烈度与各影响因素的相关关系。基于473组岩爆灾害案例,采用4个预测指标（地应力、地质构造、围岩级别和岩石强度）来构建岩爆烈度朴素贝叶斯概率分级预测模型,利用十折交叉验证方法确定模型预测精度达84.47%。将该模型应用于雅安—叶城高速公路跑马山1号隧道岩爆段落,预测结果显示：28次岩爆预测中有24次正确、4次错误,准确率高达85.71%;其中2组错误预测中,现场判别为轻微-中等岩爆,而本文模型预测为轻微岩爆。验证结果表明所建立的贝叶斯网络模型具有良好的预测性能,研究成果可为我国西南山区深埋长大硬岩隧道勘察设计期岩爆灾害预测提供技术支撑。     

弧角型PDC钻头切削齿布齿模式仿真分析

钻头在钻进复杂非均质地层时,由于其冠部形状的限制,钻头各部位切削齿受力不均匀,局部切削齿受到较大的冲击载荷,导致钻头发生“涡动”现象。为了解决上述问题,提出“多级力平衡”的切削齿周向布齿方案,通过建立全尺寸钻头破岩有限元仿真模型,分析顺时针、逆时针以及“多级力平衡”3种周向布齿模式下切削齿及钻头的受力特性。模拟结果表明：相对于顺时针和逆时针周向布齿,“多级力平衡”布齿模式下各刀翼载荷分布比较均匀,钻头的稳定性和攻击性均得到较大改善,钻头的破岩效率提高28%以上;顺时针布齿模式下钻头的侧向力最大,其稳定性相对最差;逆时针布齿模式下钻头的钻压最大,其攻击性相对较差,并且钻头的破岩效率最低。上述研究成果能够为指导PDC钻头切削齿的周向布齿设计提供理论依据。建议今后加强“多级力平衡”周向布齿模式下切削齿载荷沿钻头径向分布规律方面的研究,以指导防涡稳定PDC钻头的优化设计。     

竖向荷载作用下挤扩支盘桩的试验研究及设计分析

结合实际工程,通过挤扩支盘桩的静载荷试验和桩身轴力测试试验,深入地分析了竖向荷载作用下挤扩支盘桩的荷载传递机理和变形特性,同时,给出了挤扩支盘桩的单桩承载力计算公式。结果表明,挤扩支盘桩在加荷后期支盘承担50 %以上荷载,且支盘阻力体现端承力的性质;挤扩支盘桩与普通直桩相比,单桩承载力可提高60 %～100 %。     

高氯酸-盐酸体系-火焰原子吸收光谱法测定铅精粉中的银

采用X射线衍射技术(XRD)对水镁石原矿和不同工艺条件生产的出口镁砂产品进行了物相组成分析,水镁石原矿粉中主相Mg(OH)2含量达到85.9%,杂质主要是Mg3Si2(OH)4O5、CaCO3和CaMg(CO3)2;轻烧镁砂中的Mg(OH)2大部分已经分解为MgO,但还有12.3%的Mg(OH)2未分解,并在低温煅烧的情况下生成了微量的新相Mg2SiO4;重烧镁砂中的Mg(OH)2已经完全分解为MgO,杂质主要存在形式是Mg2SiO4和CaCO3,占总量的18.5%。实验结果将成为提高水镁石矿煅烧生产的镁砂品质而改进提纯工艺的参考依据。     

内蒙古红格尔苏木地区奥陶系乌宾敖包组重新厘定

2008年在内蒙古二连浩特北红格尔苏木中蒙边境一带开展1：5万区调时,根据岩石组合、古生物特征、沉积环境等,对建组于该地区的奥陶系乌宾敖包组进行了重新厘定.重新厘定后的乌宾敖包组为原乌宾敖包组中含三叶虫、腕足等化石的一套板岩、粉砂岩夹薄层灰岩透镜体等,具浅海陆棚沉积特征的地层.该地层的重新厘定对本区开展找矿工作有指导意义.     

强震条件下碎裂岩体崩塌机理及崩塌后壁对堆积体稳定性影响研究

5 12 汶川地震的强震作用诱发产生了大量崩塌地质灾害,且多发生于碎裂结构岩体中。崩塌后斜坡后缘岩体及前缘堆积体的稳定性和后缘岩体对前缘堆积体稳定性的影响研究同样是震后灾害所面临的问题。以干河沟沟口斜坡为例,在分析该斜坡结构特征及崩塌机理的基础上,采用二维离散元软件UDEC模拟了斜坡在天然或强震条件下的稳定状态和可能失稳过程; 运用极限平衡法对陡壁岩体再次崩塌,产生新物质堆载在现有崩塌堆积体后缘前、后分别建立模型进行了稳定性分析。研究结果表明:碎裂岩体崩塌过程可分为应力重分布、潜在崩塌体形成和地震诱发崩塌3个阶段。崩塌堆积体在考虑后缘堆载作用之前,在天然或地震环境下均处于相对稳定状态,考虑堆载作用之后,其可能会在地震条件下失稳。离散元法和极限平衡法的组合使用,对于解决同类斜坡的同类问题切实可行。     

吉林珲春农坪金铜矿床流体包裹体特征与矿床成因

为确定农坪金铜矿床的成矿流体特征及矿床形成机制,采集细脉浸染状金铜矿石中的石英--硫化物细脉,对石英颗粒中的流体包裹体进行了岩相学、显微测温和激光拉曼光谱分析。结果表明:脉石英中主要发育Ⅰ型气液两相、Ⅱ型含CO2三相、Ⅲ型含子矿物多相、Ⅳ型纯气相和Ⅴ型纯液相等5种类型的原生流体包裹体。不同类型包裹体的均一温度变化范围为237.8℃~399.4℃,主要集中于310℃~370℃,盐度w(NaCl)变化范围于1.39%~12.3%和33.32%~42.03%两个区间。代表性包裹体的激光拉曼光谱分析结果显示,成矿流体主要气相成分为H2O、CO2,并含有少量的CH4。综合研究后认为,农坪矿床成矿流体曾发生过沸腾作用,以至流体中的H2O、CO2等挥发组分大量逸出,引起金、铜等有用组分的沉淀富集。农坪金铜矿床与小西南岔金铜矿床在成矿条件及矿化特征等方面具有相似性,二者同为斑岩型金铜矿床,均属燕山晚期构造岩浆作用的产物。     

华北克拉通北缘东段新发现大喜营子铷－铍矿床

辽宁省阜新市大喜营子矿床是华北克拉通北缘新发现的铷铍稀有金属矿床, 属花岗伟晶岩型矿床, 主要由黑云母花岗岩、钠长石花岗岩和天河石花岗伟晶岩组成. 含Rb和Be的主要矿石矿物为天河石和绿柱石, 赋存于天河石花岗伟晶岩中. 该矿床的成矿年龄为223 Ma左右. 地球化学特征表明该花岗岩为高分异I型花岗岩, 来源于中新元古界基底的高温部分熔融, 并有幔源岩浆注入. 大喜营子铷-铍矿床是形成于造山带背景下的过铝岩浆多金属矿床, 该矿的发现为华北克拉通北缘的找矿提供了新的方向.     

赣东北蛇绿岩形成时代及构造环境——樟树墩辉长岩锆石U_Pb年龄、Hf同位素和地球化学约束

赣东北蛇绿岩是华南最重要的前寒武纪蛇绿岩之一,本文对其中的樟树墩辉长岩进行了年代学、岩石地球化学及锆石Hf同位素研究。LA_ICP_MS锆石U_Pb测年结果显示樟树墩辉长岩结晶年龄为1 061±44 Ma,代表了洋盆扩张的年龄,也即赣东北蛇绿岩的形成年龄。单颗粒锆石原位Hf同位素分析得到樟树墩辉长岩εHf(t)=6.22~9.94,平均值为8.10,略低于结晶时亏损地幔值;单阶段亏损地幔Hf模式年龄tDM1为1.21~1.41 Ga,平均为1.28Ga,明显大于成岩年龄1 061 Ma。地球化学及锆石Hf同位素结果显示赣东北蛇绿岩地幔具有E-MORB的特点,表明这些辉长岩起源于未发生大规模熔融的初始地幔,推测赣东北蛇绿岩可能形成于古洋盆初始裂解阶段的洋脊环境,赣东北蛇绿岩为MOR型蛇绿岩。