Investigation on strength and stability of jointed rock mass using three‐dimensional numerical manifold method

This paper proposes a numerical model for jointed rock masses within the 3‐D numerical manifold method (NMM) framework equipped with a customized contact algorithm. The strength of rock sample containing a few sets of discontinuities is first investigated. The results of models with simple geometries are compared with the available analytical solutions to verify the developed computer code, whereas models with complex geometries are simulated to better understand the fundamental behavior and failure mechanism of jointed rock mass. Furthermore, the stability of jointed rock mass in an underground excavation is studied, where rock failure process is determined by the 3‐D NMM simulation. The simulation results provide valuable guidance on excavation process design and stabilization design in rock engineering practice. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

真空预压法加固吹填土的孔隙水压力试验研究

利用真空预压法处理吹填土时,孔隙水压力变化常常反映土体固结程度的好坏。通过6个模型箱试验,监测不同排水系统下孔隙水压力变化,确定有效排水体间距。研究发现0.4m间距的土内孔压下降效果比0.8m间距的土内孔压下降效果好;排水体内的孔隙水压力与排水体类型有关,且距离排水体10 cm处土体内的孔隙水压力仅为排水体内孔隙水压力的1/2弱;滤膜排水系统中的吹填土孔隙水压力下降幅度最快,B型排水板系统次之,而砂井系统最慢。另外,对于吹填土而言,排水体有效间距介于0.4m与0.8m之间,其中滤膜的有效间距最大,B型排水板次之,砂井远小于前两者。     

北秦岭华阳川地区重磁三维反演及岩浆岩特征研究

华山岩体、老牛山杂岩体等中酸性花岗岩体和华阳川韧性剪切带在北秦岭华阳川地区的成矿过程中起着重要的作用,既是构造演化的记录,又是构造—岩浆—成矿的重要指示。本文在系统研究华阳川地区地面和航空重力、磁测数据以及地面电法剖面等多种地球物理资料的基础上,完成物性统计分析、航空和地面数据融合处理,通过先验信息约束的重磁2.5D交互式反演和三维反演计算,构建了华阳川地区区域三维地质—地球物理模型,为区域地质背景和深部地质构造的研究提供地球物理依据;推断解释了华山岩体、老牛山岩体和华阳川韧性剪切带的三维形态和空间分布,探讨了华阳川韧性剪切带、老牛山岩体和华山岩体的深部接触关系,对大岩体外围接触带的铀、钼等矿床的深部找矿具有一定指导意义。     

储层毛细管压力曲线在东海油气储量计算中的应用

本文阐述了利用储层毛细管压力曲线计算含油炮和度的方法,该方法在东海油气储量计算中取得良好的结果。     

Geomechanical modelling to assess fault integrity at the CO2CRC Otway Project,Australia

This paper presents the first published 3D geomechanical modelling study of the CO2CRC Otway Project, located in the state of Victoria, Australia. The results of this work contribute to one of the main objectives of the CO2CRC, which is to demonstrate the feasibility of CO₂ storage in a depleted gas reservoir. With this aim in mind, a one-way coupled flow and geomechanics model is presented, with the capability of predicting changes to the in situ stress field caused by changes in reservoir pressure owing to CO₂ production and injection. A parametric study investigating the pore pressures required to reactivate key, reservoir-bounding faults has been conducted, and the results from the numerical simulation and analytical analysis are compared. The numerical simulation indicates that the critical pore fluid pressure to cause fault reactivation is 1.15 times the original pressure as opposed to 1.5 times for the comparable analytical model. Possible reasons for the differences between the numerical and analytical models can be ascribed to the higher degree of complexity incorporated in the numerical model. Heterogeneity in terms of lateral variations of hydrological and mechanical parameters, effect of topography, presence of faults and interaction between cells are considered to be the main sources for the different estimation of critical pore pressure. The numerical model, which incorporates this greater complexity, is able then to better describe the state of stress that acts in the subsurface compared with a simple 1D analytical model. Moreover, the reactivation pressures depend mainly on the state of stress described; therefore we suggest that numerical models be performed when possible.     

节理峰值后归一化位移软化模型

切向荷载作用下贯通节理岩体峰值强度后的剪切应力、位移变形规律一般呈双曲线形式发展,即峰值后强度衰减速率逐步变小而趋于0,到达残余强度。直剪试验表明,非贯通节理岩体峰值后剪切应力、位移呈“S”型趋势发展,即强度衰减速率先是逐步增大,到达一定程度后逐步减少,最后趋于稳定达到残余强度值。贯通节理岩体峰值强度后的本构关系并不适合于描述该特征。提出一个新的非线性归一化位移软化本构模型,通过归一化剪切应力R与归一化剪切位移D的指数函数关系体现峰值后剪切应力、位移的发展趋势,即模型采用无量纲表达式。归一化剪切应力R是峰值后强度降? p-? 与峰值强度、残余强度差值? p-? r的比值;归一化位移D是峰值后剪切位移、峰值位移差值? -? p与残余位移、峰值位移差值? r -? p的比值。对含不同起伏角的非贯通节理岩体在常法向荷载条件下的直剪试验数据进行拟合分析,模型预测结果与实测值具有相当高的吻合度,验证了模型的正确性     

沂水青龙峪超镁铁质岩石和基性麻粒岩的锆石SHRIMP U-Pb定年

本文主要对沂水青龙峪出露的超镁铁质岩石和基性麻粒岩进行了锆石SHRIMP U-Pb定年研究。超镁铁质岩石以捕掳体形式存在于沂水杂岩中,不发育鬣刺结构,氧化物组成具有超镁铁质科马提岩的高MgO、富CaO、低SiO2、TiO2、K2O和Na2O含量特征;矿物组合以单斜辉石+橄榄石±斜方辉石+铬铁矿为主;变质矿物以角闪石+蛇纹石化为特征;该岩石以稀土元素总含量(∑REE)低、LREE/HREE=3.35～4.40及Ce和Eu负异常为特征。微量元素组成以Ba、Nb、Zr负异常和Nd、Sm正异常为特征。根据锆石SHRIMP U-Pb定年法对该超镁铁质岩石中捕获的早期岩浆结晶锆石和新生的变质锆石进行的研究,年龄值分别为2657～2702Ma和2551～2585Ma,表明该超镁铁质岩石形成年龄为2585～2657Ma。基性麻粒岩的氧化物组成特征表明其属高Mg的洋岛拉斑玄武岩,麻粒岩相——高角闪岩相变质作用与新太古代的深熔和岩浆侵入作用有关,矿物组合以紫苏辉石+单斜辉石±角闪石+斜长石±石榴子石为特征;晚期蚀变作用与辉长岩墙、辉绿岩脉及石英闪长岩买的侵入有关,矿物组合以滑石化+绢云母化+绿泥石化为特征;稀土元素组成以轻重稀土元素无分异和无Eu异常为特征;微量元素组成以Nb、Zr、P、Ti负异常和Sr、K正异常为特征;锆石SHRIMP U-Pb定年结果表明麻粒岩相——角闪岩相变质作用年龄为2498.4±7.6Ma,导致麻粒岩相——角闪岩相变质的深熔和岩浆结晶年龄为2551±24Ma,晚期蚀变作用的年龄分别为2231～2235Ma和1850±19Ma。     

准噶尔盆地三叠系生源油藏的发现及其意义

首次在准噶尔盆地发现了来源于三叠系烃源岩的典型原油，其地球化学特征与以往发现的石炭系、二叠系和侏罗系烃源岩生成原油均不同。该原油全油碳同位素δ^13C值为-3l‰左右，与石炭系和侏罗系原油差异很大；生物标志物中富含重排甾烷、Ts、C29Ts及C30重排藿烷，而伽马蜡烷和β-胡萝卜烷含量低，与三叠系烃源岩抽提物中生物标志物的分布十分相似，而与二叠系和侏罗系明显不同。二叠系、三叠系和侏罗系烃源岩的地球化学特征对比分析研究表明，三叠系是仅次于二叠系的良好烃源岩，具有较高的生烃潜力，是该盆地中又一套重要的烃源岩层系。油源对比表明该原油来源于三叠系烃源岩。三叠系生源原油的发现对该盆地油气勘探具有十分重要的意义。     

不同温压条件下蛇纹岩和角闪岩中波速与衰减的各向异性

在实验室中研究了蛇纹岩和角闪岩样品在不同温压条件下的纵、横波速度和Q值．这两种岩样对应的主要组成矿物叶蛇纹石和普通角闪石都具有很强的晶格优选方位（LPO）．随着围压的增加,波速和Q值均增大,但是在相互正交的三个方向上（垂直或平行于层理面及线理方向）增大的速度并不相同,这与微裂隙的逐渐闭合密切相关．在600MPa的围压下升高温度直到600℃以上,由于微裂隙的热扩张受到约束,波速和Q值下降幅度很小．观测到的波速和Q值的各向异性具有不同的机理,波速各向异性主要与定向分布的微裂隙和主要矿物的LPO等构造因素有关;高围压下纵波Q值各向异性与速度各向异性正好相反,可能是由于形成层理面的定向排列的平板状矿物晶体沿不同方向边界之间接触程度不同造成的．     

河南桐柏围山城地区主要侵入岩年代学与地球化学特征

河南省桐柏围山城地区位于华北板块与扬子板块之间的秦岭造山带与大别造山带的衔接部位,本文对产于该区的主要侵入岩体开展了锆石SHRIMP测年和岩石地球化学特征研究。总共对8件样品开展了SHRIMP测年,其中产于破山银矿区的云斜煌岩获得的锆石SHRIMP测年结果为461.8 ± 9.7 Ma,MSWD＝1.10,表明其形成于加里东中期。在桃园岩体及其南部混染带内产出的变辉长岩、石英闪长岩、花岗闪长岩和黑云母花岗岩共获得了6组年龄数据,分别是431.7 ± 8.3 Ma （MSWD＝0.76）、432.3 ± 7.5Ma （MSWD＝0.45）、470.3 ± 8.3Ma（MSWD＝1.3）、431.5 ± 8.2 Ma（MSWD＝1.6）、433 ± 11 Ma（MSWD＝1.8）和426.7 ± 9.1 Ma（MSWD＝1.6）,说明桃园岩体是加里东晚期岩浆侵位产物。梁湾岩体花岗闪长岩和二长花岗岩的锆石SHRIMP测年结果分别为132.5 ± 2.3Ma （MSWD＝1.5）和137.0 ± 3.4Ma （MSWD＝1.9）,为燕山中期。锆石SHRIMP测年结果表明,围山城地区主要侵入岩的岩浆活动集中在三个时期,分别是460-470Ma,430Ma和135Ma。侵入岩体的岩石地球化学研究结果表明,与加里东晚期花岗岩相比,燕山中期花岗岩明显富K、Nb和Rb贫Na和Y。Pb-Sr-Nd同位素示踪研究表明,加里东晚期花岗岩明显富含放射性成因Pb,其206Pb/204Pb值为19.342～19.712,平均值19.512,（87Sr/86Sr）i值较低,变化于0.70211~0.704899,εNd (t)值均为正值,变化范围为+3.55～+7.53,显示成岩物质来源较深,可能来自亏损地幔;而燕山中期花岗岩的放射性成因Pb含量低,206Pb/204Pb值为17.278～17.492,平均值17.370, （87Sr/86Sr）i值相对较高,为0.707004~0.716968,εNd (t)值均为较大负值,变化范围为-16.95～-9.76,显示成岩物质来源较浅,可能来自下地壳。围山城地区加里东晚期花岗岩与燕山中期花岗岩岩石地球化学特征上的差别与它们形成时所处的大地构造环境有关,加里东晚期花岗岩形成于弧后环境,而燕山中期花岗岩则形成于华北与扬子两大板块碰撞后的岩石圈减薄与伸展构造环境。