数字图像技术在岩石细观力学研究中的应用

岩石内部的细观组成和结构决定了其在外力作用下的应力-应变状态,进而控制了其宏观力学响应和破坏机制。数字图像处理技术作为一种材料细观尺度上的空间结构精确测量和数字表述手段,已广泛应用于土、岩石及混凝土的细观结构定量分析中。应用数字图像处理进行的岩石细观力学研究是对岩石力学研究方法的革新。现阶段主要研究内容包括：岩石裂隙隙宽的非接触测量,数字表述岩石结构的非均匀性,进行岩石细观力学行为分析,将提取的岩石数字特征值与相应的岩石物性结合以实现岩石流-固耦合研究,建立基于数字图像技术的岩石细观力学数值模拟方法。在研究相关文献的基础上,对数字图像技术在岩石细观力学定量研究中的成果进行客观评述,探讨各种方法的优缺点,分析展望数字图像技术在岩石细观研究领域中的应用前景。     

CX盆地露头岩样电阻率测试与分析

本次实验的主要目的是对ＣＸ地区露头完好的岩样进行电阻率测试,提出了一种利用露头岩样电阻率绘制模拟地层条件下仿真电阻率测井曲线的新方法。该方法的主要思路是：（１）在ＣＸ地区选取一条露头出露较完好的地质剖面,在野外进行详细的岩性、地层产状和厚度描述,并采集露头岩石标本。（２）对所取岩样进行常温常压下的密度、孔隙度和电阻率测试,并选部分代表一定岩性的岩样进行模拟地层环境（压力、饱和度、孔隙度）下的电阻率     

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     

点苍山-哀牢山杂岩带中北段嘎洒地区变沉积岩的成因矿物学与变质演化特征

点苍山-哀牢山变质杂岩带中北段嘎洒地区出露了多种典型的变沉积岩,其中夕线石榴黑云二长片麻岩和二云母片岩保存多期/多阶段矿物相转变特征,本文通过岩相学和矿物化学的综合分析,并结合传统矿物对温压计的估算结果,限定上述典型变沉积岩峰期角闪-麻粒岩相(M1)阶段、近等温减压-高温剪切变形阶段(M2)和晚期退变质(M3)阶段的矿物组合及变质温压条件。峰期角闪-麻粒岩相(M1)阶段的矿物组合为:石榴石(Grt)+板柱状夕线石(Sil1)+黑云母(Bt1)+钾长石(Kfs)+斜长石(Pl)+石英(Qtz)+钛铁矿(Ilm),变质温度压力条件为t=690~750℃,p=690~810 MPa;近等温减压-高温剪切变形阶段(M2)阶段,稳定矿物组合为:Grt+Sil2+Bt2+Kfs+Pl+Qtz+Ilm,黑云母在强烈走滑剪切作用下发生脱水熔融反应:2 Bt→Sil+6(Mg,Fe)O+K_2O+5 Qtz+2 H_2O,石榴石、黑云母和夕线石等受到剪切变形影响而发生强烈定向,形成的温度压力条件为t=650~720℃,p=450~630 MPa;晚期退变质阶段(M_3)的稳定矿物组合为:Qtz+Bt+Ms+Pl,退变的温度压力条件为t=580~640℃,p=400~500MPa。其变质演化p-T轨迹样式具有近等温减压的顺时针型式,表明点苍山-哀牢山变质杂岩带曾经历了一次明显的俯冲-碰撞造山事件,峰期变质可达到角闪-麻粒岩相;在碰撞后的构造折返过程中,上述变质岩石发生强烈的高温剪切变形作用,并伴随着黑云母等含水矿物的脱水熔融。     

Orinoco地层油的开发特征及组分研究

Orinoco地层油具有较高的气油比和沥青质含量,在模拟油藏开发状况时,使用油罐油和天然气配制的模拟油。利用大直径长岩心模型进行压力衰竭实验,得到Orinoco地层油的流动特点及模拟开发效果。结果显示：(1)高于泡点压力阶段,模拟油显现弹性驱动特征,采收率很低;(2)在泡点和“拟泡点”之间的降压阶段,模拟油表现出缓慢的膨胀性能,采收率近似线性增加,斜率接近1,此时具有最大的开采效益;(3)低于拟泡点压力阶段,产气量增大,采收率增加缓慢。实验测定了Orinoco地层油的详细组分,并以此为依据配制模拟油。对模拟油PVT性质进行分析,结论是：气油比和少量的轻质组分对相对体积的影响很小,沥青等重质组分对气体保持稳定状态起主要作用;脱气状态的地层油在60 ℃时粘度仍高达6 194 mPa·s,而较高的气油比使地层油粘度陡降,特别在压力降低至泡点压力后,仍存在一个粘度缓慢变化的阶段,显示了Orinoco地层油的独特之处。     

鄂西走马地区南华纪古城期-南沱早期古气候和古氧相演化：来自细碎屑岩元素地球化学的证据

新元古代后期地球经历了至少两次全球规模的冰川期,分别为Sturtian冰期和Marinoan冰期。鄂西走马地区南华系古城组与南沱组分别属于Sturtian和Marinoan冰期沉积,大塘坡组代表间冰期沉积,同时,大塘坡期是我国重要的成锰时期。本文通过对走马地区ZK702钻孔岩心古城组、大塘坡组、南沱组底部细碎屑岩样品元素地球化学的研究,计算了CIA、CIW、PIA、Al/Ca、Rb/Sr、V/Cr、U/Th等特征值,探讨了该区南华纪冰期至间冰期的古气候和古氧相演化过程,结合岩石学证据认为：古城冰期气候寒冷干燥(CIA值从底部的69. 2过渡至57. 8,均值为62. 2),大塘坡间冰期早期气候依然寒冷(CIA值介于54. 3～62. 7,均值59. 7),大塘坡中晚期气候恢复温暖湿润并趋于稳定(CIA值介于70. 2～81. 1,均值75. 8),南沱冰期气候又转向寒冷干燥(CIA值由78. 6降低至61. 9),CIW、PIA、Rb/Sr值等指标反映的古气候演化过程与CIA值反映一致,Al/Ca值的变化也反映了陆源碎屑输入量随着古气候波动;V/Cr、U/Th、Ni/Co等比值反映出研究区古海洋古城期-南沱早期总体处于氧化环境,其中大塘坡早期处于弱氧化环境,古城期、大塘坡中晚期和南沱早期处于氧化环境;研究区大塘坡锰矿形成于间冰期早期寒冷气候下的弱氧化环境,气候转暖后锰矿停止沉积,锰矿成矿与古气候和古氧相具有耦合关系。     

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。     

峡口高地应力软岩隧道施工监测及支护对策研究

针对高应力软岩公路隧道的特点,对湖北宜巴高速公路峡口隧道开展了地应力测试、隧洞收敛下沉、接触应力、结构受力等项目的监测工作。地应力测试结果表明,虽然隧洞埋深不大,但由于构造应力的存在,仍属于高地应力区。施工监测结果表明,高应力软岩隧道变形与结构受力具有明显的时空效应,与开挖方式、工作面距离以及支护时机密切相关。由于隧洞围岩软弱破碎,加之处于高应力作用下,在工作面通过后,岩体产生持续性的流变变形,导致隧洞产生挤压大变形和结构受力的持续增加,达到支护结构强度极限,最终导致围岩失稳和支护体系的失效。基于上述研究成果,提出了相应的高应力软岩大变形支护设计对策。研究成果为高应力软岩隧道变形与结构受力的时空效应性提供了监测数据支持,为峡口隧道的施工和支护设计提供了依据,对我国西部其他高应力软岩公路隧道的建设具有借鉴意义     

温州世贸中心大厦钻孔灌注桩施工技术

介绍了温州世贸中心大厦钻孔灌注桩的主要特点和施工难点，以及在生产施工中所采取的主要技术措施，特别针对该工程中风化残留体施工难度大、桩孔深的特点，介绍了相应的处理办法和注意事项。