珊瑚砂大剪切应变下的剪切特性和分形维数

利用Wille Geotechnik环向剪切仪对3种不同粒径的珊瑚砂进行了大剪切位移的环向剪切试验,探讨了颗粒破碎对珊瑚砂强度和残余应变发展的影响。试验结果表明：颗粒破碎随着剪切位移的增加逐渐增加,且初始粒径较大的均匀级配珊瑚砂粒径越大颗粒破碎越多。颗粒破碎对峰值强度和残余强度无影响,但对珊瑚砂的体积应变有显著影响,颗粒破碎较多的试样其体积应变也较大。建立了考虑长宽比、球形度和凹凸度的分形维数计算公式。由于颗粒破碎后颗粒形状在全粒径范围内的自相似性和无尺度性,考虑颗粒形状与不考虑颗粒形状的公式计算得到的珊瑚砂分形维数基本一致。     

粒组含量对钙质砂压缩变形特性影响的宏细观研究

钙质砂是一种海洋生物成因的特殊岩土介质,其颗粒形态与基本性质较一般陆源砂有很大的不同。一方面通过钙质砂及石英砂的显微镜三维成像试验,对比研究了钙质砂的三维颗粒形态特征。发现相比石英砂,钙质砂颗粒棱角更显著,轮廓趋于扁平。另一方面,对两砂进行一维压缩试验,分析了各粒组含量对钙质砂压缩特性的影响规律,并利用三维形态分析从细观上解释了钙质砂的压缩宏观特性。发现相同级配、密实度下,钙质砂的压缩性比石英砂高约60%～160%（以av1-2表征）,且粗粒组（5～1 mm）含量对钙质砂的压缩性影响最为显著;当粗粒组含量<25%,中、细粒组质量比值M一定时,存在最劣粗粒含量使钙质砂压缩性最大,且该值随着M的增大而减小,并提出了一个经验公式。     

加载速率对大尺寸试样破裂特性的影响规律

结合当前我国矿井高强度快速推采的现状,系统分析了双轴加载速率对大尺寸岩体破裂的影响规律。以山东能源济宁矿区深部岩体所处的复杂环境为背景,确定了与深部岩体力学特性相似的混合砂浆材料的最优配比。采用自主研发的岩石应力-渗流耦合真三轴试验系统和美国生产的PCI-2声发射系统,分析了双轴加载下加载速率对大尺寸试样破裂的影响规律,揭示了加载过程中单裂隙和双裂隙试样的破裂和声发射行为特征。研究表明:当加载速率为1.5 kN/s时,单裂隙试样在剪切作用下易起裂形成反翼裂隙;试样双裂隙的岩桥倾角越大,越有利于试样的加速破坏,产生的声发射事件数较少,表现出岩体破裂的突变性。      

基于PFC2D的花岗岩新生裂隙萌生扩展过程分析

岩石中新生裂隙萌生扩展过程是分析岩石工程性质的重要基础,可以使用颗粒流方法进行研究。本文使用花岗岩室内单轴压缩试验结果标定细观力学性质参数,使用图像处理技术确定花岗岩细观组分的实际分布,通过编制颗粒流代码来确定新生裂隙的类型和萌生扩展过程,分析了岩石变形破坏过程中不同类型新生裂隙变化的阶段性。结果表明,在单轴压缩条件下,花岗岩中新生裂隙萌生时首先出现剪切裂隙、然后出现拉伸裂隙,新生裂隙类型以拉伸裂隙为主;第一条新生剪切裂隙和拉伸裂隙分别出现在石英-黑云母、长石-石英之间;新生拉伸裂隙和剪切裂隙走向分别以331°～340°和以341°～350°为主;在峰值荷载前后新生裂隙扩展表现出明显不同的特点,在峰值荷载之前新生裂隙经受了压密、剪切裂隙增长、拉伸裂隙和剪切裂隙共同增长等阶段,在峰值荷载之后新生裂隙主要经受了拉伸裂隙和剪切裂隙快速增长阶段。本文结果对分析岩石变形破坏机理具有一定的参考价值。     

扎塘赤泥库赤泥颗粒分布特征及迁移规律

颗粒的迁移对地下水中污染物的迁移起着重要的作用。本文以扎塘赤泥库为例,通过现场采样和室内实验分析相结合的方法,分析了扎塘赤泥库赤泥颗粒的分布特征及赤泥颗粒的迁移规律。分析结果表明:赤泥为一种级配良好的类黏性土回填物;不同取样深度上,赤泥颗粒的分布特征基本趋于一致,不同粒径范围的赤泥颗粒迁移的规律存在着差异,水动力条件对赤泥颗粒迁移的最大粒径起着决定性的作用。     

含偏置裂纹的三点弯曲梁破坏过程颗粒流模拟

为研究三点弯曲梁在荷载作用下的破坏模式,采用颗粒流程序PFC2D对含不同位置和高度的预置裂隙的三点弯曲 梁破坏过程进行了模拟。结果表明：预制裂隙的长度与位置共同影响梁的破坏;当预置裂隙的位置离加载点较远时,主 要是预置裂隙的高度对梁的破坏产生影响,当裂隙高度超过70 mm时,试件的破坏模式发生变化;当预置裂隙高度一定 时,预置裂隙的位置是试件发生破坏的主要影响因素,当距离支撑点的距离超过100 mm时,试件的破坏模式发生了改 变;试件的破坏过程伴随着能量的积累和释放。相比较于有限元法和有限差分法,离散元法能更好的模拟出材料裂隙产 生和发展的过程。     

塔里木盆地塔中——顺托果勒地区奥陶系良里塔格组碳酸盐岩颗粒滩沉积特征

塔中—顺托果勒地区奥陶系颗粒滩具有良好的油气资源前景。本文介绍了碳酸盐岩颗粒滩的定义和研究概况。通过镜下薄片分析将该地区良里塔格组碳酸盐岩颗粒滩主要划分为3类,并明确了3类颗粒滩的微观沉积特征。颗粒滩主要类型为:内碎屑滩、生物碎屑滩和鲕粒滩,所含的主要颗粒类型分别是内碎屑(砂屑为主,含砾屑)、生物碎屑和鲕粒,多为亮晶胶结,反映了高能水动力环境,由于迁移作用颗粒时常会相互伴生。另外,也发现了在低能环境中发育的复鲕和中—高能水动力环境下的藻粒;藻粒常常会与内碎屑颗粒、生物碎屑颗粒伴生,规模不大,多形成于中—高能水动力环境下的碳酸盐岩潮坪环境或台缘缓坡带。通过连井对比分析可以得出,良里塔格组可以划分为3个三级层序,海侵体系域主要以薄层退积为主,高位体系域以厚层加积为主。最后,本文结合颗粒滩的展布特征建立了该地区良里塔格组颗粒滩沉积模式。     

我国主要金红石矿床金红石自然颗粒产状及粒度特征

我国已知主要金红石矿床有江苏东海榴辉岩型、湖北大阜山榴闪岩型、豫陕交界处八庙—青山角闪片岩型、陕西凤凰尖千枚岩型及山西碾子沟直闪 (片 )岩型 5个 ,前 4者为变质成因 ,后者为变质蚀变成因。变质型矿床 ,金红石自然颗粒主要为单晶、粒度较细、分布均匀 ,随着变质温压降低、粒度有明显变小趋势 ;变质蚀变型矿床 ,金红石自然颗粒主要为集合体、粒度粗、局部富集。其成因前者为变质过程是没有水参与的“干变”及变质温压的改变 ;后者蚀变过程是有水参与的“湿变” ,并且其环境为金红石提供了充分的生长空间。     

岩石中结晶颗粒竞争性生长的随机元胞自动机模拟

在岩石的过程中普遍存在着竞争性颗粒生长现象，本文从物理还基本原理出发建立了岩石中单五各向同性组分结晶的二维随机元胞自动机模型，并在ＰＣ机的Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下用Ｃ＋＋语言编程实现，我们在计算机上对结晶过程中的Ｏｓｔｗａｌｄ熟化现象及岩石中的结晶颗粒的竞争性生长过程进行了动态模型。     

含偏置裂纹的三点弯曲梁破坏过程颗粒流模拟

为研究三点弯曲梁在荷载作用下的破坏模式，采用颗粒流程序PFC2D对含不同位置和高度的预置裂隙的三点弯曲 梁破坏过程进行了模拟。结果表明：预制裂隙的长度与位置共同影响梁的破坏；当预置裂隙的位置离加载点较远时，主 要是预置裂隙的高度对梁的破坏产生影响，当裂隙高度超过70 mm时，试件的破坏模式发生变化；当预置裂隙高度一定 时，预置裂隙的位置是试件发生破坏的主要影响因素，当距离支撑点的距离超过100 mm时，试件的破坏模式发生了改 变；试件的破坏过程伴随着能量的积累和释放。相比较于有限元法和有限差分法，离散元法能更好的模拟出材料裂隙产 生和发展的过程。