动力扰动作用下多功能岩石结构面剪切试验装置研制与应用研究

动力扰动是导致岩石结构面滑动失稳进而触发地震、岩爆等强动力型地质灾害的重要诱因。为研究动力扰动作用下岩石结构面力学响应及其活化致灾机制,自主研制了动力扰动作用下多功能岩石结构面剪切试验装置。该装置主要包括用于施加准静态荷载、多种法向边界条件、复杂波形宽频率动力扰动荷载（0.5～50 Hz）及宽频剪切速率（0.000 1～10 mm/s）的法向和切向加载系统,施加冲击动力扰动荷载的摆锤冲击系统,开展循环往复剪切试验的剪切盒,数据采集和控制系统。通过控制软件编程,可开展不同剪切速率下恒定法向荷载、恒定法向刚度、卸法向荷载、变法向刚度和动态法向荷载条件下岩石结构面单调或循环剪切试验,静载叠加动载剪切试验,速率和应力阶跃试验和摆锤冲击剪切试验等。应用该装置开展了初步的试验研究,验证了试验过程中该装置具有良好的稳定性和准确性。该装置的研发对认识动力扰动作用下岩石结构面的响应特征,深入理解地震、岩爆等强动力型地质灾害的岩石结构面活化失稳触发效应及致灾机制具有重要的科学意义和工程价值。     

低阻页岩电阻率主控因素研究

龙马溪组页岩是现阶段国内勘探的主要层位之一。川南扬子地区下古生界的龙马溪组气层存在低电阻率特征,仅从测井响应上很难与水层区别。为此,在现有常规测井、钻井取心、生产动态等资料的基础上,结合大量铸体薄片、QEMSCAN和X全岩衍射等岩心分析实验,对该地区低阻气层的成因机制进行了深入研究,结果表明:川南扬子地区下古生界的龙马溪组低阻气层的主控因素有3个:黏土矿物的附加导电性、过成熟有机质完全石墨化和有机质纹层分布形式。实际应用结果表明:研究区低阻气层的成因为发育的有机质纹层和有机质部分石墨化,即页岩气储层表现为低阻往往都是多种因素相互叠加、相互影响造成的,在分析时需要根据不同地区、不同层段分析相应地质、测井和岩心资料,并且需要利用上下层段对比和邻井对比等方法判断储层低阻的主控因素。     

低阻页岩电阻率主控因素研究

龙马溪组页岩是现阶段国内勘探的主要层位之一。川南扬子地区下古生界的龙马溪组气层存在低电阻率特征,仅从测井响应上很难与水层区别。为此,在现有常规测井、钻井取心、生产动态等资料的基础上,结合大量铸体薄片、QEMSCAN和X全岩衍射等岩心分析实验,对该地区低阻气层的成因机制进行了深入研究,结果表明:川南扬子地区下古生界的龙马溪组低阻气层的主控因素有3个:黏土矿物的附加导电性、过成熟有机质完全石墨化和有机质纹层分布形式。实际应用结果表明:研究区低阻气层的成因为发育的有机质纹层和有机质部分石墨化,即页岩气储层表现为低阻往往都是多种因素相互叠加、相互影响造成的,在分析时需要根据不同地区、不同层段分析相应地质、测井和岩心资料,并且需要利用上下层段对比和邻井对比等方法判断储层低阻的主控因素。     

ASTER-GDEM数据在大兴安岭北段地貌形态分析中的应用

基于ASTER-GDEM数据,利用彩色晕染、密度分割与GIS空间统计分析技术,结合地质资料,通过地形高程(平均高程、最大高程和最小高程)、地势起伏度、典型高程剖面及流域面积-高程积分等手段,对大兴安岭北段的地貌特征进行初步分析.分析结果表明,研究区主体呈现平原(台地)与丘陵地貌,地势相对平缓,呈北北东向延伸展布,存在多期隆升,受到北北东向区域构造控制,且遭受北西向构造活动改造;高程剖面揭示研究区存在多级剥夷面(或面状地貌面),最多可划分5级,且在各段、各坡向上发育特征不一,北北东向构造对地貌演化的控制作用强于近东西向构造,其活动强度上北段明显强于中、南段;面积-高程积分分析表明研究区地貌演化处于壮年期的晚期,山体处于隆升晚期或趋于稳定阶段,但北西向构造活动,形成大量狭长的新生沟谷.     

青藏高原东南部贡嘎山海螺沟冰川冰下沉积物形成与变形

冰岩界面的冰川动力学是冰川系统的重要组成部分, 海螺沟冰川地处温暖湿润的海洋环境, 冰川运动速度较快, 冰川底部接近压融点, 是研究冰下过程的较理想地点. 在海螺沟冰川大型磨光面上浅显侵蚀坑内发现了碎屑物质. 对碎屑物质理化特征研究表明: 粒度特征、地球化学与石英砂SEM 分析表明沉积在冰岩界面上的物质来自于冰川底部的底碛层, 而不是冰上环境的产物. 偏光显微镜下观察到的冰下沉积物呈现出一系列塑性变形(微旋转、褶皱)和脆性变形(线性结构、支撑结构、断层)微观结构和构造. 两种变形结构的存在是碎屑物质在形成过程中其含水量波动情况的反映. 冰下碎屑物质是冰下融出、滞碛作用的共同产物. 在整个冰下碎屑物质形成与变形过程中, 由于冰下水系季节性变化带来的冰岩界面上冰川融水含量的波动起了决定性作用.     

北秦岭北部早古生代断陷带古海相火山岩特征及其形成环境

北秦岭北部早古生代断陷带火山岩及其形成环境对探讨秦岭造山带的构造演化具有重要意义.该火山岩系分布于元古界秦岭群和宽坪群之间的断陷带内.下部为含凝灰质的陆源碎屑岩,局部残留与基底层呈不整合关系,中部细碧石英角斑岩夹正常沉积岩;上部碳酸盐岩产腹足类、珊瑚及海百合茎等化石.火山岩以石英角斑岩为主,细碧岩自西向东增多,角斑岩较少.与相应的正常成分钙碱性火山岩相比,Na_2O明显偏高(最高含量为SiO_265%的中酸性岩),K_2O明显偏低,Na_2O》K_2O.岩石系列具有双重性,即出现拉斑玄武岩和钙碱性岩两个岩石系列.细碧岩微量元素及稀土元素分配型式类似岛弧拉斑玄武岩.锶同位素初始比值(0.706)明显高于上地幔(0.699).综合地质构造特征、岩石组合及其地球化学特征分析,笔者认为本区火山岩形成于活动大陆边缘裂谷带.     

大兴安岭北段扎兰屯地区晚古生代早期花岗质岩浆作用——对额尔古纳 兴安地块和松嫩地块拼合时限的制约

扎兰屯地区位于二连 贺根山 黑河构造带中段,区内发育韧性变形叠加的晚古生代早期花岗岩类。本文在详尽的野外地质调查基础上,对该套花岗岩类的锆石U- Pb年代学和地球化学进行系统分析,研究其成岩年代序列,探讨岩石成因及构造背景,厘定韧性构造叠加的时限,进一步揭示扎兰屯地区额尔古纳 兴安地块和松嫩地块的拼合过程,为兴蒙造山带的区域构造演化研究提供新材料。大量年代学研究显示,扎兰屯地区晚古生代早期花岗质岩浆作用发生于405~325Ma之间,该作用可进一步细化为早中泥盆世(Ⅰ期、405~380Ma)、晚泥盆世—早石炭世初(Ⅱ期、365~350Ma)和早石炭世晚期(Ⅲ期335~325Ma)等3期。其中Ⅰ期和Ⅱ期花岗岩类属高钾—钾玄质钙碱性、准铝质—弱过铝质花岗岩类,可能为俯冲背景下岛弧岩浆活动形成的I型 分异I型花岗岩;Ⅲ期花岗岩类属中—高钾钙碱性、准铝质—弱过铝质花岗岩类,可能为后碰撞背景下岩浆活动形成的分异I型- A型花岗岩。该套花岗岩类普遍叠加韧性变形,可能为碰撞后侧向逃逸作用的产物,变形时限为晚石炭世末—早二叠世(308~290Ma)。大兴安岭北段晚古生代早期花岗质岩浆作用与额尔古纳 兴安地块和松嫩地块的碰撞拼合作用有关,扎兰屯地区二者的碰撞拼合时限可能为早石炭世中期。     

锚杆杆体–砂浆界面力学特性的剪切速率效应研究

中等应变率下锚固系统的力学响应是地震作用下支护结构安全性分析与评价的关键问题,特别是锚固界面通常为锚固系统中的薄弱环节,其在动态荷载下的力学特性至关重要。开展不同剪切速率条件下锚杆杆体–砂浆界面的直剪试验,详细分析不同法向应力下剪切速率对峰值剪应力、抗剪强度参数以及法向变形性能的影响。试验结果表明,在中等应变率条件下,随剪切速率增大,锚杆杆体–砂浆界面峰值剪应力总体表现为先迅速增加后基本保持不变的趋势;黏聚力和剪胀量均呈现出先增加后减小的变化趋势。试验成果可为中等应变率下锚固系统动力响应分析提供基础数据。     

煤矿水害多源信息预测方法研究

基于MAPGIS平台,用Visual C++对其进行二次开发,研制了煤矿水害多源信息预测系统.通过对地震、电法、水文地质等多源数据进行处理后,在MAPGIS系统下进行成图、配准和空间定量分析,建立了预测模型.用该系统对煤矿实际资料进行了处理,结果表明其预测结果较传统方法更为准确.