太古代片麻状花岗岩浅埋隧道变形破坏及地面塌陷分析——以集宁隧道为例

浅表古老花岗中浅埋隧道常处于拉张应力状态而拱顶下沉,波及地表产生地面塌陷,影响工程稳定及人员安全。以集宁隧道为例,采用工程地质调查、室内力学试验、围岩稳定计算相结合的方法,从太古代集宁片麻状花岗岩风化壳分带、岩体结构控制和岩体质量分级方面研究围岩变形破坏特征。花岗岩中-微风化特性、大部分隧道位于地下水位以下,节理裂隙夹泥,变形破坏以多组节理切割下块体掉落和塌方为主要形式。在花岗岩古风化壳与上第三系泥岩交界处出现差异变形和不均匀沉降。浅埋隧道段塌方发展到地表形成4个长轴与隧道轴线一致的椭圆形塌陷坑。现场应力监测结果显示顶拱接触压力小于自重应力,侧压力更小,对顶拱稳定不利。为保证施工人员和机械设备安全,在此区段采取针对块体稳定和塌方的加强支护措施,取得较好效果。     

三点弯曲条件下薄层状岩体单层厚度对裂纹扩展路径的影响

为了揭示薄层状岩体单层厚度对裂纹扩展路径的影响,利用ABAQUS软件进行数值模拟,对含预制裂纹的不同单层厚度的层状岩体进行三点弯曲数值试验,岩体试样长度和宽度一定（512 mm×128 mm）,分5种不同的单层厚度建模,单层厚度分别为:64 mm、32 mm、16 mm、8 mm、4 mm。提取破裂过程中的声发射信息及主裂纹路径参数,对比分析不同层理厚度时,岩体的峰值载荷、声发射事件数、累计声发射事件数、主裂纹长度等对单层厚度的变化规律。研究结果表明:（1）薄层状岩体的强度与单层厚度有一定关系,单层厚度越大,岩体的抗弯强度越小,并且这种变化是非线性的。（2）在不同层厚条件下,层理面均表现出了阻止裂纹向上扩展的效果。同时,裂纹在层状岩体中的扩展是不连续的,裂尖沿层理面发生了水平迁移,整体呈现阶梯状。（3）在三点弯曲条件下,随着单层厚度的减小,岩体破裂时的裂纹总长度先增大后减小。（4）裂纹在岩体层面扩展时破裂类型多为滑移与拉张破裂的组合,而在非层理面的岩体内部扩展时,以拉张破裂为主。（5）薄层状岩体在三点弯曲条件下,声发射事件在岩体的压密阶段几乎没有出现,直至接近峰值载荷时才大量涌现。到了载荷快速下降时,单位时间的声发射事件数也达到最大。研究结果将对预测层状岩石的裂缝演化提供依据。     

铜陵矿集区沙滩脚西南地区隐伏岩体及深部找矿潜力分析

研究区为弱磁异常区,查明隐伏岩体的赋存状态是进行深部找矿潜力分析的重要前提。本文通过垂向一阶导数ΔTh_z与水平方向导数模ΔTh_s进行参数变换,即航磁ΔT化极斜导数M=atan(ΔTh_z/ΔTh_s)来突出隐伏岩体引起的弱磁异常。依托正在实施项目中的物化探及ZK31、ZK32钻探成果,结合以往的区域物化探推测成果对斜导数异常进行综合分析,基本查明了研究区内隐伏岩体的分布规律,桥头扬岩体的中心部位分布在研究区北部,岩体呈"漏斗"状,下延深度有限。在研究区西南部的高山疃地区圈定了一个隐伏岩体,规模较大,且与凤凰山岩体存在同源的可能。认为在高山疃地区深部是寻找铜金多金属矿的有利部位,具有较好的找矿前景。为矿集区其它弱磁异常区进行隐伏岩体调查提供参考依据。     

武夷山中段司前花岗岩体形成时代、地球化学特征及地质意义

本文对武夷山中段的司前岩体进行了系统的岩石学、地球化学、年代学及Lu-Hf同位素研究。结果表明,司前岩体形成于(140±1)Ma,主要由黑云母二长花岗岩组成,富碱(K_2O+Na_2O=6.67 wt%~8.25 wt%),富钾(K_2O/Na_2O=1.16~2.41),A/CNK值介于1.01~1.25之间。岩体具有较高的∑REE(177.73×10~(-6)~427.88×10~(-6))、Zr+Nb+Y+Ce含量(262.6×10~(-6)~581.5×10~(-6))和Zr饱和温度(平均824°C),FeOt/MgO(3.06~3.93)和10 000×Ga/Al(2.64~3.28)比值均较高,属典型的铝质-过铝质A型花岗岩。岩体的锆石εHf(t)值均为负值(–18.6~–7.9),暗示其源于古老的地壳物质重熔。综合上述结果和区域背景推测,司前岩体的源岩为新元古代麻源群变质火山-碎屑岩,源岩可能经历早古生代和白垩纪两期熔融事件,地幔岩浆为花岗岩的形成提供了热源,但并未贡献物质,岩体的形成与古太平洋板块俯冲过程中因俯冲板片后撤诱发的弧后扩张作用有关。     

南秦岭小茅岭复式岩体地球化学特征及其构造意义

南秦岭北缘小茅岭复式岩体主要由宋家屋场基性辉绿(辉长)岩,迷魂阵、磨沟峡和叶家湾中性-偏酸性闪长岩组成,形成于新元古代早期870~840 Ma。岩石地球化学研究显示,宋家屋场基性岩属亚碱性系列岩石,富集轻稀土元素及大离子亲石元素,Nb、Ta、Ti、P等具有弱的负异常,Zr、Hf等高场强元素的含量较高,Zr/Y、Ta/Yb比值较高,Zr/Nb比值较低,与岛弧玄武岩的地球化学特征相似,在构造环境判别图解中投于火山弧岩石区域,一些元素的富集特征可能来源于受俯冲块体流体交代的岩石圈地幔。迷魂阵、磨沟峡及叶家湾闪长岩体均属准铝质亚碱性系列岩石,具有岛弧火成岩的地球化学特征。Sr-Nd-Hf同位素地球化学分析显示,宋家屋场岩体主要来自亏损地幔源区,磨沟峡和叶家湾岩体主要为新生基性下地壳的部分熔融,而迷魂阵岩体主要为古老地壳物质的部分熔融。上述特征表明小茅岭复式岩体各组成部分可能形成于870~840 Ma俯冲相关的岛弧构造背景,俯冲块体脱水形成的流体交代上覆地幔楔,这种地幔部分熔融形成了宋家屋场角闪辉绿(辉长)岩,由于基性岩浆的加热,诱发新生基性下地壳及原古老地壳物质部分熔融,岩浆上升、侵位,形成磨沟峡、叶家湾及迷魂阵岩体。结合陡岭地区~850–780 Ma变质作用及岩浆事件相关报导,在南秦岭北缘小茅岭—陡岭隆起带上,新元古代早期存在一期构造-岩浆-变质事件,该事件的区域大地构造属性则有待进一步研究。     

北淮阳东段西汤池岩体地球化学特征、锆石U-Pb定年及成因

西汤池岩体位于安徽北淮阳地区舒城县西汤池一带。西汤池似斑状二长花岗岩具高硅、富碱质特征,为铝饱和碱性系列岩石。稀土元素含量中等,(La/Yb)_N与HREE/LREE值较高,重稀土相对轻稀土亏损明显,Eu呈弱负异常,属轻稀土富集型。大离子亲石元素(Rb、K、La、Nd等)明显富集,而高场强元素(Nb、Ta、P、Ti等)亏损。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得西汤池二长花岗岩~(206)Pb/~(238)U年龄为(125.5±1.6)Ma,为早白垩世岩浆活动的产物。基于前人关于北淮阳地区区域地质背景方面的研究成果和本次地球化学构造环境判别方面的研究,认为西汤池二长花岗岩属A_1型花岗岩,形成于后碰撞的伸展构造环境。     

开挖条件下含陡倾结构面顺层岩质边坡破坏模式与稳定性预测

顺层岩质边坡易发生失稳破坏,当边坡中发育有顺坡向陡倾结构面时,更不利于边坡稳定。以贵州某水电站大坝左岸含陡倾结构面顺层边坡为例,在综合分析地质条件及开挖扰动的基础上,结合离散元软件UDEC,分析了边坡的变形破坏模式和稳定性。研究结果表明,边坡可能发生的变形破坏模式主要有滑移、拉裂—滑移两种;自然状况下及开挖后,边坡都有沿断层f_9、卸荷裂隙L_1及岩层面发生滑移的趋势,且工程开挖导致边坡沿该结构面发生内部滑动;对边坡采用预应力锚索加固后,变形得到有效控制,位移数值计算值与实际监测值基本吻合。     

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。      

太行山中段城南庄一带隐伏岩体及找矿前景分析

麻棚和赤瓦屋岩体都位于太行山中段热液金属矿成矿区内,在其周围已发现石湖石英脉大型金矿等60余处热液型矿床(点),其深部和外围可能存在找矿前景。本文通过探讨太行山中段城南庄一带遥感环形构造和重力负场特征与金属矿床和岩体的耦合关系,从城南庄卫星式-多层蘑菇群式遥感环形构造群、重力负场、中酸性岩脉侵入和温泉五种证据,推测城南庄深部存在比麻棚和赤瓦屋岩体大近六倍、面积约700 km~2的中酸性隐伏岩体—城南庄隐伏岩体。城南庄隐伏岩体边界基本与布格重力负异常边界吻合,呈长轴北东向宽缓带状展布,向南西方向倾伏,北侧埋深较浅、南侧埋深较深。城南庄隐伏岩体边部(特别是产状缓外倾,具有良好成矿空间的区域)和顶部与围岩的接触带位置、环形构造形成的晚期"小岩体"内部及附近位置和中酸性岩脉附近位置是寻找热液型矿床的有利部位。     

华北克拉通东缘金岭杂岩体岩浆源区及构造背景:来自岩相学、岩石地球化学及年代学的证据

金岭杂岩体由细粒黑云角闪闪长岩、中细粒黑云角闪闪长岩、中细粒黑云角闪二长闪长岩和细粒角闪二长闪长岩组成,是鲁西地区典型矽卡岩型富铁矿(金岭铁矿)控矿岩体。本次研究对细粒黑云角闪闪长岩和细粒角闪二长闪长岩进行了锆石LA‐ICP‐MS U‐Pb定年,其结果分别为129.2±3.2 Ma和132.8±1.2 Ma,表明该杂岩体的侵位时代为早白垩世。样品SiO2、K2O和Na2O含量分别介于54.17%~63.73%、1.92%~4.76%和3.10%~5.41%之间,K2O/Na2O为0.58~0.94,A/CNK为0.60~0.93,具有轻稀土富集,重稀土亏损的右倾型稀土配分模式,轻、重稀土分馏程度中等((La/Yb)N=9.94~23.49),Eu异常不明显(δEu=0.84~1.10),具中—弱负Ce异常(δCe=0.56~0.92)。样品以富集大离子亲石元素(Ba、K、U、Pb等)、亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)以及高Sr/Y为特征。金岭杂岩体为燕山晚期岩浆活动产物,属准铝质高钾钙碱性系列,岩浆主要来源于富集岩石圈地幔的部分熔融,并在岩浆上升侵位的过程中有地壳物质的同化混染。燕山晚期华北克拉通在古太平洋板块俯冲后后撤引起的板内伸展环境下,增厚陆壳减薄阶段,岩浆上侵就位形成金岭杂岩体。