有载冻融作用对深部重塑黏土抗剪强度影响的试验研究北大核心CSCD

深厚表土层冻结法凿井工程中,深部土体由于经历了高压冻融作用,导致其工程性质变化,认识冻融作用对其强度与变形影响,对于冻融病害防治有一定意义。本文通过室内试验对深部重塑黏土进行了有载冻融,并对不同干密度、围压、冻结温度和融化温度条件下的深部冻融重塑黏土进行三轴剪切试验,探讨有载冻融作用下深土重塑土抗剪强度的变化规律。研究结果表明:冻融作用使深部重塑黏土的偏应力-应变关系由软化型转变成硬化型;同时,经冻融作用后其抗剪强度与割线模量都产生了一定的下降,在本试验条件下,抗剪强度最高下降了48.8%,割线模量E_()最大下降了72.0%。通过对各影响因素的显著性分析,发现初始干密度对抗剪强度和割线模量影响最为显著,围压对两者的影响最弱。     

冻融循环作用下木质素磺酸钙改良黄土的力学特性研究

木质素磺酸钙作为一种绿色环保的改良材料,近年来被应用于土体加固领域。为探究木质素磺酸钙对黄土的固化效果,通过开展侧限浸水压缩试验、冻融循环试验、不固结不排水三轴剪切试验、扫描电镜试验和X射线衍射试验,分析冻融循环次数、掺量和围压对木质素磺酸钙改良黄土力学性质和微观机理的影响规律。研究结果表明：掺入木质素磺酸钙,可有效消除黄土的湿陷性。此外,改良黄土的应力-应变曲线随木质素磺酸钙掺量的增加向一般硬化型转变,而随着冻融循环次数的增加,应力-应变曲线向弱硬化型转变。改良黄土的破坏强度随木质素磺酸钙掺量的增加呈先增大后减小的趋势,木质素磺酸钙掺量为1%时破坏强度最高,各掺量改良黄土随冻融循环次数的增加先减小后趋于稳定,同时抗剪强度指标呈现下降的趋势。通过扫描电镜试验和X射线衍射试验,发现改良黄土内部有胶结物生成并填充了土颗粒间的孔隙,使土体密实度提高,进而提高土体强度;而冻融作用导致土颗粒的接触方式由面-面接触向点-点、点-面接触过渡。此外,木质素磺酸钙改良黄土中未发现有新的矿物成分生成,且冻融作用未造成土体矿物成分的消解。     

俯冲带地震诱发机制:研究进展综述

俯冲带作为地球循环体系的关键部位,具有构造活跃、地震多发以及地质条件复杂等特征。基于震源位置,俯冲带地震既可划分为板间和板内地震,也可分为浅源、中源和深源地震。俯冲带内的浅源地震包括板间地震和浅源板内地震,而中源和深源地震皆属于板内地震。在地球浅部,温度与压力低,浅源地震是由岩石发生脆性破裂或沿着先存断层发生不稳定摩擦滑移造成的。随着深度增加,温度和压力的增加使得流行于浅部的脆性和摩擦行为在无水条件下被强烈抑制,岩石从而表现为可抑制地震的韧性行为,使得中-深源地震的诱发机制有别于常规的脆性行为。随着研究的逐渐深入,人们了解到中源地震的诱发机制主要是脱水或与流体相关的致脆以及塑性剪切失稳,而深源地震的成因主要是相变致裂。然而,中-深源地震很可能是两种或两种以上机制共同作用的结果。例如,在中源深度既可能是流体相关的致脆导致脱水源区的脆性围岩产生地震,亦可能是脱水的蛇纹岩本身可能在流体孔隙压的作用下作粘滑滑移,而前者比后者更为重要。孕震带宽度大于"反裂隙模型"预测的亚稳态橄榄石冷核宽度的深源地震可能是由第一阶段的相变致裂和第二阶段的塑性剪切失稳诱发,而孕震带的实际宽度与预测宽度相当的深源地震则可能仅由相变致裂引起。只要过渡带内名义无水矿物中的结构水能释放出来,脱水致脆同样可能触发一些深源地震;而塑性剪切失稳不仅能在中-深源地震触发后的扩展阶段起着主导作用,而且还能单独触发一些中-深源地震,因此能够解释大多数反复发生的中-深源地震活动。     

Improved Geometric Model of Extensional Fault–bend Folding

Extensional fault–bend folds, also called rollovers, are one of the most common structures in extensional settings. Numerous studies have shown that oblique simple shear is the most appropriate mechanism for quantitative modeling of geometric relations between normal faults and the strata in their hanging walls. However, the oblique simple shear has a rather serious issue derived from the shear direction, particularly above convex bends. We use geometric and experimental methods to study the deformation of extensional fault–bend folds on convex bends. The results indicate that whether the fault bends are concave or convex, the shear direction of the hanging wall dips toward the main fault. On this basis, we improve the previous geometric model by changing the shear direction above the convex bends. To illustrate basin history, our model highlights the importance of the outer limit of folding instead of the growth axial. Moreover, we propose a new expression for the expansion index that is applicable to the condition of no deposition on the footwall. This model is validated by modeling a natural structure of the East China Sea Basin.     

长江与嘉陵江交汇区水流结构的数值模拟

针对天然河流交汇区域复杂的地形条件及水流运动特性,采用水气两相流三维数值模型,对长江与嘉陵江交汇区水流运动进行深入研究,分析了交汇区域分离区、剪切层、流速场及螺旋度的变化特性。研究结果表明:长江与嘉陵江交汇的水流分离区形状受地形影响明显,随着水位的增加向右岸移动,剪切层整体呈一个扭曲的曲面;干支流原有的环流在交汇之后重新汇合,左岸未出现明显的环流,右岸逆时针的环流有减弱趋势,交汇区域纵向流速呈现高速与低速带分布特征。此外,长江和嘉陵江在交汇口下游螺旋度呈现左侧为负、右侧为正的对称分布,水流结构表现出逐渐形成双螺旋流的趋势,其中左侧的螺旋流逆时针运动,右侧的螺旋流顺时针运动。     

马里亚纳海沟南部海域沉积物的工程地质特性及其成因

大洋27航次中,在马里亚纳海沟挑战者深渊南翼斜坡上获得了箱式插管和重力柱状样品,并对这些样品现场进行了含水率、湿密度、微型扭力十字板、微型贯入和无侧限抗压强度试验,获得了深海表层沉积物的物理力学性质参数,具有较高的含水率、较低的密度、较大的孔隙比、较低的抗剪强度和贯入阻力,各项参数随深度增加呈现规律性变化。归航后通过对沉积物的粒度、碎屑矿物、黏土矿物、微体古生物的鉴定,进一步从物质组成、物质来源和沉积环境等方面对此特殊工程地质性质沉积物的成因进行分析。     

甘肃滴水山金矿地质地球化学特征及找矿标志

滴水山金矿位于北祁连加里东褶皱带西北边缘,矿床受控于近EW向展布的韧性剪切带中,并与NE向的阿尔金断裂组成"λ"字型构造。通过岩屑测量共圈定12个化探综合异常,其中AR1、AR2和Au8化探综合异常走向呈近EW向,元素组合为Au、Ag、Cu、Pb、As、Sb、Hg等,各元素异常衬度和规模较大,且分带明显,具有较好的找矿前景。经后期工程揭露,发现了有价值的金矿体,总结了找矿方法和找矿标志。根据矿床地质特征认为该矿床为火山岩区脆-韧性剪切带型构造蚀变岩型金矿床。     

关于卵石地层“粘聚力”的分析、探讨及原位剪切试验成果分析、验证

通过对卵石地层的结构进行深入分析,认为其所具有的特殊结构会产生"粘聚力"的效果。同时,通过对卵石地层进行原位剪切试验,其测试成果"粘聚力"不等于0,且数值显著,由此,进一步证明需对卵石地层的"粘聚力"进行重新认识、合理取值。     

一种模拟韧性剪切带中椭球状标志体运动、变形的新方法

韧性剪切带中赋存的椭球状应变标志体(砾石、碎斑等)是研究剪切带运动学、动力学的重要应变标志体。传统研究中椭球状标志体通过对野外露头的观测或与实验岩石学结合,判断剪切带运动方向、探讨运动学和流变学特征。随着数值模拟技术在韧性剪切带中的引入和推广,国内外许多学者试图恢复椭球状标志体的运动轨迹和变形特征,并取得了显著的成果。然而,国内文献对于模拟韧性剪切带椭球状标志体的定量及模拟研究甚少,研究方法也鲜为介绍。基于此,针对韧性剪切带中椭球状标志体变形的最新研究进展,详细介绍建立在Jeffery理论和Eshelby理论之上的数值模拟思路和方法,并利用Mathcad软件模拟了给定条件下的椭球状标志体的运动轨迹、变形特征。     

Evaluation of stress strain non-uniformities in the laboratory direct simple shear test specimens using 3D discrete element analysis

The direct simple shear (DSS) device is one of the commonly used laboratory element testing tools to characterize the shear behaviour of soil. The interpretation of results from an element test requires understanding of the degree of stress and strain non-uniformities in a given test specimen. So far, studies on stress and strain non-uniformities in the DSS test have been conducted using direct boundary measurements of stresses in laboratory specimens supported by a continuum based analytical approach. Discrete element modelling now provides a means of modelling the soil behaviour in a realistic manner using a particulate approach. Accordingly, the performance of a DSS specimen was modelled using discrete element modelling with emphasis on assessing stress and strain non-uniformities in the specimen during shearing. The approach allowed for the numerical determination of stresses not only at the boundaries, but also within the DSS specimen. It was shown that mobilised stress ratio distribution throughout the shearing phase for the majority of specimen volume at locations near the central planes parallel and perpendicular to the direction of shearing is fairly uniform. Finally, it was noted that the potential for particle slippage at locations near the specimen centre can result in non-uniform shear strain distributions.