岩体节理形貌的分形维数与摩擦角的关系研究

在土木工程设计和施工中，岩体节理的摩角是一个重要参数，该值的获取既费时又费力。本文首先简要介绍节理形貌的描述方法和分形几何理论，然后将分形理论引人岩体节理摩擦角的研究中，得出了用分形维数表示摩擦角的经验公式。关键词     

企鹅粪土层中石英砂表面的化学溶蚀形貌及实验模拟

利用电镜扫描的方法分析了南极阿德雷岛Y2湖企鹅粪土沉积层中石英砂微形貌的特征,发现在企鹅粪含量高的沉积层中石英砂表面具有明显的碗状溶蚀坑等化学溶蚀特征,这一溶蚀特征在Y2湖企鹅粪含量低的沉积层和研究区的其他未受企鹅粪影响的沉积环境中均未明显出现。为了揭示这一特殊化学溶蚀现象的作用机制,根据Y2湖企鹅粪土沉积层自然沉积环境,通过条件实验确定在实验室内使用酸性较高的氟溶液(1mol.L-1HF溶液)对石英砂进行溶蚀实验,通过对比分析发现,实验室模拟条件下可以得到与企鹅粪土沉积层中石英砂相近的表面微形貌特征,这表明它们是在相似的过程中形成的。企鹅粪土沉积层酸性高氟环境中可能存在的HF酸化学溶蚀作用是形成企鹅粪土层中石英砂表面特有溶蚀坑的主要原因。在南极特殊的自然条件下碗状溶蚀坑与企鹅粪之间存在一定的因果关系,从而使石英砂的表面微形貌分析成为南极企鹅生态研究的一种新的辅助手段。     

考虑表面形貌特征的岩体结构面蠕变特性

工程岩体开挖会遇到各种复杂应力条件,岩体在荷载作用下随时间会产生流变现象,这种“累进性破坏”导致工程岩体常出现滑坡、塌方、大变形和支护困难等问题.为解释天然岩体结构面的流变现象,以天然红砂岩结构面为研究对象,基于结构面三维形貌扫描试验、结构面分级加载剪切蠕变试验,对天然岩体结构面的剪切蠕变特性进行系统研究.研究发现,岩体结构面蠕变变形量与蠕变应力和结构面三维形貌特征指标正相关;岩体结构面蠕变曲线可分为3个阶段,即过渡蠕变、稳态蠕变和加速蠕变阶段,当法向应力一定时,结构面三维形貌特征指标越大,发生的蠕变破坏越剧烈;基于结构面剪切蠕变曲线与剪切蠕变速率曲线特征,建立了参数物理意义明确的岩体结构面剪切蠕变经验模型.     

斑节对虾甲壳病理性白斑形成机制的初步研究

利用电子探针、Ｘ射线能谱、红外光谱和Ｘ射线衍射。初步研究了健康的斑节对虾Ｐｅｎａｅｕｓｍｏｎｏｄｏｎ甲壳和患病对虾甲壳白斑的形貌、无机组成以及所含的钙化矿物。实验结果表明，健康对虾甲壳的内外表面的钙磷原子比分别为１．２—１．４和１．５６—１．６８；在透射光偏光显微镜下，可见到不均匀分布的大小不等的毛发状、树枝状和十字消光放射球纤状雏晶，有些鲕粒中心可包含石英微粒；红外光谱表明，健康对虾甲壳所包含的沉淀矿物主要是胶磷石。患病对虾甲壳表面白斑区的钙磷原子比可达３１．８３—４３．５６，其剖面中间层鲕粒除合少量硫以外，全部都是钙，偏光显微镜和扫描电镜照片清楚地显示泥晶状、放射纤维状、放射花瓣状微晶集合体逐步交代并覆盖胶磷石，红外光谱和Ｘ射线衍射谱都清楚地证实该矿物是方解石。     

水晶晶体的成因与形貌研究

水晶晶体是自然界中产出最广泛的矿物之一,特别是在伟晶岩型、热液型矿床中它是最常见的主要矿物,由于产出地质条件不同,石英晶体的习性及表面微形貌有明显的差异.     

川西理塘断裂带木里段断层泥石英微形貌特征及其地质意义

断层中的断层泥是断层活动的信息载体.在木里地区,理塘断裂带表现出多期次活动特征,早期以韧性剪切为主,晚期表现出高角度张性左行走滑特征.通过对理塘断裂带断层泥石英表面微形貌特征观察、统计及分析,结果表明:石英表面形貌结构以次贝壳状和桔皮状为主,表明断裂的最新活动期在早-晚更新世(Qp1-Qp3),与电子磁旋共振(ESR)...     

唐山大气降尘的矿物组成与微观形貌特征分析

应用X射线衍射线技术(XRD)和扫描电镜技术(SEM/EDX)对唐山大气降尘中颗粒的矿物组成及微观形貌进行了研究。结果表明,唐山大气降尘的主要矿物组分是方解石、石英和粘土,次为赤铁矿、石膏、白云石及长石类矿物,其它的矿物还有菱铁矿、菱镁矿、石盐、沸石、角闪石、钙芒硝和无水芒硝等;其形貌特征主要有球状、层状、片状、柱状和块状等规则形态及矿物单体和矿物集合体等不规则形态;对XRD的检测结果进行分析后,表明大气降尘颗粒物的主要来源为地面扬尘、建筑扬尘、工业尘及在大气环境中新生成的矿物。     

广西泗顶铅锌矿床矿体形貌特征及构造成因分析

研究矿体形貌分类,鉴别控制矿体的成矿构造类型,是成矿构造研究与预测的基础性工作,在矿山深部找矿工作中具有指导意义。广西泗顶铅锌矿床是桂北铅锌成矿区中大型矿床的典型代表,经过多年开采,其矿体的三维形貌已展露无遗,具有进行矿体形貌及构造成因研究的良好条件。基于矿体形貌视角,通过矿体形貌的几何特征及成因特征解析,建立矿体的构造成矿模式,分析讨论矿床的构造成因与动力学背景。研究结果表明：①泗顶矿区成矿构造类型分为两类,一类为早期构造流体型成矿构造,控制脉状铅锌矿体;另一类为晚期构造型成矿构造,控制蚀变岩型贫矿体,并叠加于早期脉状矿体之上。②矿体形貌由NE向右行张扭性断层控制形成的构造顺层脉型、NW向右行张性断层控制形成的构造切层脉型和脆–韧性剪切带控制形成的构造–流体型3种矿体形貌组成。基于矿体形貌建立以Ⅰ、Ⅳ号矿体为代表的构造顺层式成矿模式和以Ⅴ号矿体代表的构造切层式成矿模式。③区域动力学表明,泗顶矿区经历了多期构造运动,尤其是印支期的两次动力转换（早期SE向区域挤压力转换为EW向右行走滑剪切,晚期近EW向右行剪切则转换为EW向挤压）,为矿床的形成提供了优越的动力条件。④矿田动力学分析认为,泗顶铅锌成矿作用发生在脆–韧性剪切带演化到脆性阶段,应力弱化、变形分解、递进变形、非共轴剪切和层间滑动共同控制了各类几何矿体形貌的形成。     

三维激光扫描技术与断层面形貌量化分析在基岩区古地震研究中的应用

由于对第四纪地层的严重依赖,传统古地震探槽研究方法在基岩区难以发挥作用,导致无法获取基岩区断层的强震活动历史。本研究以山西地堑系的交城断裂为目标断裂,以断裂北段2处基岩断层面为研究对象,通过三维激光扫描技术获取基岩断层面高精度形貌,基于变差函数法结合滑动窗口操作量化断层表面形貌特征,开展在基岩区提取断裂古地震信息的实例研究。结果显示,2处基岩断层面的形貌在高度上具有明显的分段特征,指示了断层面在地震事件作用下的分段出露过程。这种断层面形貌分段特征可以用来识别古地震事件和同震位移量。在思西村基岩断层面上,识别出由老到新的3次古地震事件,同震倾滑位移量依次为2.0 m、1.9 m和2.3 m,在上兰镇基岩断层面上,识别出由老到新的3次古地震事件,同震倾滑位移量依次为1.4 m、2.5 m和2.0 m,指示了交城断裂北、中段具有产生同震位移量大于2 m、震级大于7.5级的破裂型地震的能力。上述研究成果表明,基于三维激光扫描和形貌量化分析方法开展基岩断层面古地震研究,可以准确而高效地识别古地震事件次数和同震位移量,扩展古地震的研究对象,拓宽古地震的研究空间。在未来的研究中,可以适时地开展宇宙成因核素测年以测定断层面的暴露年龄,获得发震年代,给予地震序列年龄框架。     

珊瑚砂颗粒形状特征分析

珊瑚砂粒形状及粗糙度等微细观特性影响着砂土的宏观力学性质,采用图像处理技术对珊瑚砂粒的长宽比、面积、圆度、分形维数进行了分析。使用3D测量显微镜对砂粒的表面粗糙度,界面扩展面积比、峰顶点的算数平均曲率进行了测量计算。试验结果表明:大部分珊瑚砂颗粒的长宽比介于1.2~1.5之间,且长宽比呈现出负偏态分布。砂颗粒的圆度则主要集中于0.75~0.9区间,其表现为负偏态分布。砂颗粒的面积主要在0.015~0.035 cm2之间,颗粒面积为正偏态分布。砂粒的分形维数D基本介于1.04~1.10之间,表明砂颗粒具有很强的自相似性。粗糙度的分析结果表明,珊瑚砂颗粒表面平整度差,分布有较多的侵蚀坑,局部存在尖锐的凸起,砂粒表面粗糙度S_a为20.078 μm。界面扩展比S_dr为0.167,砂颗粒表面分布有若干倾斜面。峰顶点的算数平均曲率S_pc为216.641 mm-1,显示出砂颗粒之间的接触较为尖锐。上述研究结果可为珊瑚砂宏微观力学特性研究提供参考。