深部高承压水地层裂隙岩体冻结温度场实测研究

通过深部高承压水地层冻结法凿井现场实测,获得矿井裂隙岩体各个层位测温孔的温度和盐水去回路干管温度变化规律.结果表明:测温孔实测温度在冻结初期呈线性下降规律;当温度继续降低到岩石的结冰温度以后,降温速率逐步增加;当冻结帷幕达到设计温度时,实测温度变化趋于平缓;外圈管外侧测温孔降温速率最慢,两圈管之间位置的测温孔降温速率最快;位于不同位置不同层位的测温孔降温速率不一致,其中位于92m深度的卵石层(C1^#测温孔)降温速率为0.54℃·d^-1,位于209m深度的砂质泥岩(C3^#测温孔)降温速率为0.9℃·d^-1;根据实测温度可以预测地层形成冻结帷幕的交圈时间、厚度、平均温度等冻结设计参数.深部裂隙岩体冻结温度实测资料对指导冻结帷幕设计与施工具有重要实践意义.     

双重孔隙-裂隙岩体中洞室变形及强度各向异性的三维有限元分析

将确定双重孔隙-裂隙介质凝聚力及内摩擦角的方法与描述介质强度各向异性的微结构-无迹张量方法相结合,引入到三维有限元程序中。以简单的算例,通过解析解与数值解的比较,验证了所开发的有限元程序的可靠性。针对一个假定的位于被3组正交裂隙所切割的围岩中的矩形洞室,使用Mohr-Coulomb准则进行弹塑性数值模拟,就不同的工况分析了围岩中的位移、应力及塑性区的状态。计算结果显示：裂隙组的不同展布及组合使得岩体的变形及强度性质有着不同的各向异性,从而相应地导致围岩中的位移、应力及塑性区的分布与量值产生明显的差异。     

双轴应力下非贯通节理岩体压缩损伤本构模型

针对目前节理岩体损伤变量定义中大多仅考虑节理长度、倾角等几何性质,而未考虑节理抗剪强度等力学性质的不足,基于断裂力学中的由于单个节理存在引起的附加应变能增量与损伤力学中的损伤应变能释放量相关联的观点,推导出了在双轴应力下含单条非贯通闭合节理岩体的损伤变量计算公式,并根据断裂力学理论对双轴压缩荷载下的单个节理尖端应力强度因子计算方法进行了研究,得出了应力强度因子KⅠ、KⅡ的计算公式;同时考虑多节理间的相互作用,给出了单组单排及单组多排非贯通节理尖端应力强度因子计算公式,由此建立了相应的节理岩体双轴压缩损伤本构模型,并利用该模型进行了相应的算例分析。结果表明：对含单条非贯通闭合节理的岩体而言,当节理倾角小于其内摩擦角时,岩体强度与完整岩石相同,岩体损伤为0,而后随着节理倾角增加,岩体强度、损伤随节理倾角的变化分别呈开口向上及向下的抛物线,当节理倾角约为60°时,岩体损伤最大,强度最低。随着节理长度增加,岩体损伤增加,而随着节理内摩擦角的增加,岩体损伤则减小;对含单组单排非贯通闭合节理的岩体而言,当节理总长度一定时,随着单条节理长度的减小及节理条数的增加,岩体损伤则逐渐减小,但其减小幅度与节理条数并不呈线性关系。     

空间坐标系下地下岩体结构面数学描述方法初探

钻孔摄像技术能够采集到大量地下岩体内的结构面数据,分析其数据有助于进一步揭示结构面的空间分布规律和组合关系。针对钻孔内获得的结构面几何参数的特殊性,提出了综合倾角、倾向和位置深度等参数的特征点描述方法,在局部坐标系下对结构面特征点的描述方法及计算过程进行了阐述,推导出了结构面几何参数与特征点坐标之间的转换公式,在全局坐标系下对特征点坐标进行了归一化处理,最后对空间坐标系下特征点的分布规律进行了探索。研究结果表明,（1）空间坐标系下的结构面特征点是结构面几何参数和空间位置的综合反映;（2）特征点在空间的分布反映了结构面的空间组合关系。为结构面的统计分析提供新的思路和方法,有助于开展结构面的空间分布规律和交切关系研究,对钻孔摄像技术的发展和以结构面几何特征为基础的岩体稳定性评价起到积极的推动作用。     

基于分形几何理论的DFN模型构建方法研究

以重庆梁-忠（梁平县-忠县）高速公路礼让隧道为工程研究背景,通过测线法调查现场节理,获得了节理产状分布概率密度函数,并从分形几何学的角度分析了节理间距及迹长的分形分布规律,推导出能反映节理间距及迹长分布状态的分形维数D及分形分布概率密度函数。在该基础上采用Matlab软件以及Monte-Carlo随机分析方法,产生节理参数随机数,结合3DEC中最新模块离散裂隙网络(DFN)技术,建立了能反映节理裂隙分布特征的离散裂隙网络模型并验证了模型的有效性,结果表明,分形分布比负指数分布包含更多的间距、迹长分布信息,更接近于实际分布;分形维数D反映了节理间距、迹长在其变化范围内的分布特征,分形维数的大小取决于小间距、小迹长部分数量在总节理数量中的比例,为节理裂隙岩体网络模型构建提供了一种新方法。     

基于节理网络有限元的柱状节理岩体等效变形模量结构效应研究

因其特殊的地质成因,柱状节理成为一种具有强烈非连续性及各向异性的特殊岩体结构。以白鹤滩水电工程设计、建设中所遇到的柱状节理玄武岩体为背景,针对柱状节理岩体的等效变形模量问题,在探讨了其结构效应表征参数的基础上,利用节理网络有限元为工具,研究各结构效应表征参数对柱状节理岩体等效变形模量的影响。研究结果表明：在柱轴线横向平面上,对于柱体不规则程度,当柱体完全不规则相对于完全规则情况,等效模量提高大约10%左右;在其他条件不变情况下,当柱体平均边长从0.1 m增加至0.5 m时,等效模量从5.36 GPa增加至23.4 GPa;对不同加载方向的研究结果表明,柱状节理在柱轴横向平面上可以视作各向同性;当节理刚度线性递增时,相应的岩体等效模量也基本符合线性递增的规律。在平行柱体轴线平面,节理组2间距越大,柱状节理岩体的等效变形模量越大;随着错距比的增加,柱状节理岩体的等效变形模量呈现先增加后减少的趋势,当错距比为50%时,节理岩体的等效变形模量取最大值;对于节理刚度的影响,与柱轴横向平面类似的,随柱体轴线平面上节理刚度的线性增加,相应的岩体模量也基本符合线性递增的规律。该研究成果与已有的现场研究成果及三维数值模型成果相比,吻合良好。说明了文中提供的研究结论具有较好的可信度及参考价值。     

帕米尔东北缘穷阿木太克岩体年代学、地球化学特征及地质意义

分布于帕米尔东北缘羌塘地块上的穷阿木太克岩体,与班公湖怒江洋的闭合有着密切关系。岩体主要由英云闪长岩、花岗闪长岩和二长花岗岩组成。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示,穷阿木太克岩体的形成年龄为(107.0±1.2) Ma(MSWD=0.55),属于早白垩世晚期。地球化学结果显示,主量元素具有富Ca、富K、富碱等特点,岩石Al含量较高,为弱过铝质花岗岩系列,具典型的钙碱性特征。稀土元素具有轻稀土富集、重稀土亏损的右倾型特征,并显示弱的负铕异常。微量元素表现出大离子亲石元素Rb、Th、U、K高度富集和高场强元素Nb、Ta、Ti、Hf强烈亏损。岩石在成因上可能是地壳下部基性岩石经熔融或部分熔融作用形成的。结合本区所处的构造环境,早白垩世晚期穷阿木太克岩体可能形成于羌塘地块与冈底斯地块之间同碰撞(挤压环境)向碰撞后(伸展环境)的转化阶段,为后造山花岗岩类,岩石系列从早到晚由中钾钙碱性系列向钾玄岩系列演化。     

东秦岭寨凹钼矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄及熊耳期成矿事件

河南寨凹钼矿床位于东秦岭钼矿带,是近年来新发现的脉状钼矿床.9件辉钼矿样品Re-Os模式年龄介于1603.1±10.8～2031.9±10.2Ma,其中7件样品给出了精确的等时线年龄为1762±31Ma(1σ误差,MSWD=3.6),模式年龄的加权平均值为1753±26Ma(1σ误差,MSWD=3.2),表明寨凹钼矿形成于古元古代或熊耳期,代表着～1.76Ga左右的钼成矿事件.根据区域地质演化,认为寨凹钼矿形成于与熊耳群弧火山岩建造相当的活动大陆边缘岩浆弧背景.寨凹矿床的发现表明,熊耳期成矿事件虽遭受后期多次增生和碰撞造山作用的改造和破坏,但仍可在秦岭造山带最北部保留.     

Q系统法在甘肃北山岩体质量评价中的应用研究——以BS03号孔为例

利用岩体质量评价Q系统的特点,对Q系统各参数进行赋值,根据Q值对BS03号孔附近岩体进行质量分级,给出定性结论。与利用RQD值所得岩体质量评价结果对比,一致性良好。     

田湾核电工程场地风化囊体工程特性研究

针对田湾核电工程场地调查时发现的不良风化囊体,在原有勘探方案基础上通过加密钻孔与取样,结合浅层地震勘探、声波测井、点载荷试验及室内测试等手段,查明了场地风化囊体的分布范围,对其形成原因进行了探讨,并对风化囊体内岩体的完整性和岩石风化等级进行了评价,得到了反映风化囊体工程特性的力学指标及动态参数,分析了风化囊体对核电建设的影响,为核电工程基础设计提供了科学依据。 更多还原