软岩三轴加-卸载试验的破坏特征及抗压强度取值方法研究

软岩三轴加、卸载试验中的抗压强度参数取值是一个非常关键的问题,目前还没有比较确定的方法,通常根据经验或工程要求确定。基于此,结合一组砂质泥岩的三轴加、卸载试验进行了详细研究,试验结果表明:(1)当围压大于10 MPa时,不论是三轴加载试验还是卸载试验,砂质泥岩均表现出明显的应变硬化特性;(2)砂质泥岩在三轴压缩和三轴卸荷两种应力路径的力学响应差别明显,在卸荷条件下通常只存在一条完整的剪切破坏面,而压缩条件下岩样没有明显的控制破裂面,并且剪胀效应明显;(3)将半对数法引入到软岩三轴加、卸载试验数据分析中,可以比较方便地确定软岩三轴加、卸载试验的抗压强度;(4)基于三轴加、卸载试验过程中的应力、应变增量分析,将软岩变形破坏过程分为3个阶段:平滑阶段、规则跳跃阶段和急剧跳跃阶段,各阶段划分的意义明确,可以作为抗压强度确定时的重要参考,因此,在软岩三轴试验数据分析时,可以综合采用这两种方法。研究提出的抗压强度确定方法可操作性强,在其他软岩三轴试验数据分析中值得参考借鉴。     

多年冻土区路基尺度效应对路面结构力学响应的影响

为了研究不同尺度路基融沉作用对路面结构层力学响应的影响,建立了基于热力耦合理论的有限元模型,系统研究不同路基尺度工况下,融沉作用对不同厚度路面、不同材料基层的力学分布规律影响. 结果表明：相同的融沉条件下,整体式路基较分离式及二级路基,变形分别增大45%、64%,应力增大17.5%、21.7%. 高速公路面层由于路基较宽,地基融沉更容易向上传递,进而导致面层底部应力增大,最终造成面层的破坏. 因此,路面设计过程中保证一定的面层厚度,并采用柔性基层减小模量,可有效以降低层底应力水平,并防止基层裂缝向上反射.     

祁连山疏勒河上游多年冻土区高寒草甸土壤CO2通量特征

研究青藏高原多年冻土区高寒草甸土壤CO₂通量有助于准确估算该区域的土壤CO₂排放, 对认识高原土壤碳循环及其对全球气候变化的响应具有重要意义. 利用静态箱-气相色谱法和LI-8100土壤CO₂通量自动测量系统对疏勒河上游多年冻土区高寒草甸土壤CO₂通量进行了定期观测, 结合气象和土壤环境因子进行了分析. 结果表明: 整个观测期高寒草甸土壤表现为CO₂的源, 土壤CO₂通量的日变化范围为2.52～532.81 mg·m^-2·h^-1. 土壤CO₂年排放总量为1 429.88 g·m^-2, 年均通量为163.23 mg·m^-2·h^-1; 其中, CO₂通量与空气温度和相对湿度、活动层表层2 cm、10 cm、20 cm、30 cm 土壤温度、含水量和盐分均显著相关. 2 cm土壤温度、空气温度和总辐射、空气温度、2 cm土壤盐分分别是影响活动层表层2 cm土壤完全融化期、冻结过程期、完全冻结期、融化过程期土壤CO₂通量的最重要因子. 在完全融化期、冻结过程期和整个观测期, 拟合最佳的温度因子变化分别能够解释土壤CO₂通量变化的72.0%、82.0%和38.0%, 对应的Q₁₀值分别为1.93、6.62和2.09. 冻融期(含融化过程期和冻结过程期)和完全冻结期的土壤CO₂排放量分别占年排放总量的15.35%和11.04%, 在年排放总量估算中不容忽视.     

大直径气举反循环成套钻具的研制

介绍了大直径气举反循环成套钻具的研制背景、设计原则、结构尺寸和主要技术参数。该套钻具不仅强度大,连接便捷,而且充分考虑了通气、通泥浆、泥浆补给三大通道面积等因素,采用内平设计。经生产试验,完全能满足大直径工程井气举反循环钻进的需要。     

广西德保县荣华锰矿床地质特征研究

荣华锰矿赋存于桂西三叠系百逢组中,为该层位首次发现的中型规模锰矿。笔者通过参与矿区锰矿勘查工作,采用室内外观测、测试、工程揭露和验证等手段,对研究区地层、构造、沉积演化、含矿层位、矿体及矿石矿物特征、矿床成因和找矿标志等方面进行了分析探讨。研究发现荣华锰矿为典型的沉积-锰帽型矿床,严格受地层和构造因素控制;矿石类型主要为氧化锰矿贫锰矿石;氧化锰矿物主要为水羟锰矿、硬锰矿及软锰矿;矿床成因与原始沉积作用、后期风化淋滤等有重要关系;百逢组浊积岩之下、罗楼组碳酸盐岩之上的狭窄范围是荣华锰矿的典型找矿标志,该标志对大量出露三叠系百逢组的桂西地区具有普遍意义,同时指出桂西地区该组地层内具有良好的找矿前景。     

深部开采圆形巷道围岩破损区与支护压力的确定

应用经典塑性力学理论确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场存在一些问题,这影响深部圆形巷道的稳定性评价及支护设计的合理性。应用塑性力学求解新体系确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场准确解,进行了各向同性均质地层中圆形巷道破损区、地层残余强度与支护压力关系方面的研究,取得了如下成果:(1)破损区随开采深度的增加而增大,它们基本呈线性关系。(2)建立了支护压力与巷道埋深、围岩强度、围岩破坏后残余强度、围岩泊松比和重度之间的关系。研究成果可为支护设计提供重要参考。     

川中安平店-高石梯构造震旦系灯影组流体充注特征及油气成藏过程

川中地区震旦系灯影组储层时代老、埋藏深,经历了多期构造运动和成藏历史。岩芯观察和显微薄片观察结果表明,震旦系灯影组储层经历了六期流体充注,分别是第一世代沥青→第二世代白云石→第三世代粗晶-巨晶白云石→第四世代粗晶-巨晶白云石→第五世代沥青→第六世代方解石/石英,每期矿物中对应的流体包裹体特征记录了震旦系从早期形成的古油藏被破坏→古油气藏再形成→油裂解气和古气藏形成→水溶气形成→现今气藏形成的成藏事件和完整的成藏过程。第二世代-第四世代矿物形成于深埋过程中,是古油气藏形成期的产物,矿物的Sr、C、O稳定同位素表明向震旦系灯影组充注的流体主要是外源流体,具有从深部向浅部流动运移的特征;第六世代矿物所记录的水溶气的形成,也是震旦系最重要的成藏事件;现今的震旦系灯影组气藏主要是晚白垩世以来的构造隆升导致的水溶气脱溶聚集以及油气藏调整和改造的结果。     

宁芜盆地白象山铁矿床成矿作用过程数值模拟

白象山铁矿床是宁芜火山岩盆地钟姑矿田中典型的玢岩型铁矿床,主矿体赋存于闪长岩和黄马青组砂页岩接触带部位的内带-正带,呈似层状产出。本文采用数值模拟的方法研究探讨白象山铁矿床成矿过程的动力学机制以及汇流容矿空间的形成。在建立白象山矿床典型剖面以及三维实体模型的基础上,选取典型剖面,基于FLAC 3D系统,对白象山铁矿床的充填过程进行数值模拟。模拟结果显示,白象山铁矿床存在容矿汇流空间,其形成受力-热-流体的耦合作用制约;扩容空间的形成可为矿质的沉淀以及交代作用提供有利的成矿空间,并为流体的汇聚提供有利场所,也表明白象山铁矿床的成矿过程与力学作用密切相关。本文的模拟研究充分揭示了白象山铁矿床成矿过程中的物理过程,岩石不同的力学性质以及接触带的形态是控矿的重要因素,这为进一步的找矿工作提供了依据。     

安徽沙溪斑岩型铜金矿床成岩序列及成岩成矿年代学研究

沙溪矿床是长江中下游成矿带中典型的斑岩型铜金矿床,位于庐枞盆地北外缘、郯庐断裂内,矿床成岩成矿时代确定对该矿床成因研究及区域成矿规律的认识具有重要意义。在详细野外地质工作的基础上,采集沙溪矿床与成矿有关的主要岩浆岩样品(粗斑闪长玢岩、黑云母石英闪长玢岩、中斑石英闪长玢岩、细斑石英闪长玢岩和闪长玢岩)和与黄铜矿密切共生的辉钼矿,分别利用Cameca、LA-ICP-MS U-Pb和Re-Os同位素定年方法,获得矿床内主要岩浆岩的成岩年龄(130.60±0.97Ma、129.30±1.00Ma、127.10±1.50Ma、129.46±0.97Ma和126.7±2.1Ma)以及成矿年龄(130.0±1.0Ma),并重新厘定了沙溪岩体从早到晚岩浆的侵位序列。通过区域对比,提出长江中下游存在两阶段斑岩型铜金矿化,沙溪矿床为长江中下游成矿带第二阶段形成的斑岩型矿床,沙溪矿床的成岩成矿作用既不同于庐枞盆地,也不同于断隆区第一阶段的斑岩矿床,而是受郯庐断裂和长江断裂动力学演化联合作用的产物。     

中国晚侏罗世多瘤齿兽类哺乳动物的发现及其意义

多瘤齿兽是一类已绝灭的哺乳动物,其以后部牙齿上有很多小瘤(小的隆起,或者小尖)来适于咀嚼植物为特征。总的来说,它们的门齿和臼齿与那些啮齿类相似,但在演化时间上多瘤齿兽比新生代的啮齿类早的多。多瘤齿兽是杂食者,或者说是成功开拓了其它脊椎动物无法开拓的植食生境的植食者(可以树叶、种子、蕨类、裸子植物,再加上蠕虫和昆虫为食)。由于它们多种食性和运动方式,多瘤齿兽成为中生代数量最多的哺乳动物,几乎占侏罗纪和白垩纪时期所有哺乳动物种类的一半。它们的支系是哺乳动物历史上生存时间最长的支系,出现于170 Ma前,大约绝灭于35 Ma。但是,因为多瘤齿兽具有很多独特的、高度特化的牙齿和头骨特征,古生物学家们长期困惑于它们的进化起源。最近,中国辽西发现了一件产自晚侏罗世髫髻山组的多瘤齿兽类哺乳动物。由于其牙齿上发育明显的纹饰,如很多小的脊、沟、凹槽等,新发现的哺乳动物被命名为皱纹齿兽(Rugosodon)。另一方面,由于与皱纹齿兽亲缘关系最近的哺乳动物产自西欧的侏罗纪地层,因此其种名被命名为欧亚皱纹齿兽(Rugosodon eurasiaticus)。新发现为晚侏罗世时期欧洲和亚洲的哺乳动物具有高度的相似性提供了最新的证据。皱纹齿兽是一种夜行的哺乳动物,生活于气候温和的湖滨,与长羽毛的恐龙近鸟龙、翼龙类达尔文翼龙、大量节肢动物、其它几种哺乳动物共同生活于一起。根据与现生哺乳动物的比较,并依据欧亚皱纹齿兽手部比例、末端指节的形态等,推论欧亚皱纹齿兽很可能是地栖哺乳动物,或者说地栖比攀爬的可能性更大。这一发现对于研究多瘤齿兽早期的演化、食性分异、运动适应起源等具有重要的科学意义。