水平加筋地基极限承载力的极限上限分析法

水平加筋是广泛应用的软土地基处理方法之一,而水平加筋地基极限承载力的确定是其地基处理设计的重要依据。因此,首先结合条形基础下水平加筋地基的工程特点,在探讨其承载机制和破坏特点的基础上,考虑破坏间断面上筋材与地基土体的变形协调,构建出反映加筋参数变化影响的可变破坏模式及机动允许速度场;然后,在此基础上,通过重点研究筋材的能量耗散分析方法,并引入上限极限分析理论,建立出条形基础下水平加筋地基极限承载力分析模型,再引入序列二次规划优化分析理论,建立出条形基础下水平加筋地基极限承载力确定方法,它能充分反映加筋设计参数对地基破坏模式及承载力的影响;最后,通过试验结果与该方法及现有同类分析模型结果的比较分析,表明了该模型与方法的合理性与可行性。     

河北省宽城县孤山子超基性岩体锆石U-Pb年龄及Hf同位素特征

华北克拉通北缘在早石炭世晚期—中二叠世出露大量中酸性侵入岩体,但基性-超基性岩体出露较少,因而缺乏对该时期地幔性质的认识。笔者对位于内蒙古地轴以南百余千米的孤山子超基性岩体开展锆石U-Pb定年、微量元素、Lu-Hf同位素组成测试分析。结果显示,孤山子超基性岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为296.9±2.6 Ma,为早二叠世的岩浆活动产物。锆石(样号:GSZ-B3)微量元素含量低,具有强Ce正异常和弱Eu负异常特征以及较低的εHf(t)=-1.9~-7.5(n=17),表明其源区主要为富集的岩石圈地幔。锆石tDM、tCDM远大于其U-Pb年龄,表明岩石圈地幔形成过程中有再造古老地壳加入。对比内蒙古地轴上的同时代波罗诺岩体含角闪辉长岩(297±1 Ma)的锆石εHf(t)(-17.0~-14.1),孤山子超基性岩体的锆石εHf(t)明显偏大,表明孤山子超基性岩体的源区富集程度相对较小。此外,孤山子超基性岩体还有2个锆石测点εHf(t)分别为3.2、4.0,指示母岩浆中有少量亏损幔源物质加入,这暗示了华北克拉通北缘局部地区,在晚古生代已有岩石圈拉张减薄的趋势。     

河北滦平周台子条带状铁矿地质特征、围岩时代及其地质意义

河北滦平县周台子铁矿位于华北克拉通北缘,是产于前寒武纪单塔子群变质岩系中的鞍山式铁矿,具有条带状铁建造(BIF)特征。矿石主要呈条带状构造,有的呈条纹和致密块状构造。矿石类型主要以石英磁铁矿型为主,含铁介于30%~35%。前寒武纪变质岩是矿床的主要围岩,出露有黑云母(角闪)斜长片麻岩和斜长角闪岩,局部见花岗片麻岩。原岩恢复表明,黑云母(角闪)斜长片麻岩的原岩为英安岩-流纹岩,斜长角闪岩原岩为玄武岩。花岗片麻岩的SiO₂含量大于56%,MgO含量小于3%,Al₂O₃含量大于15%,Sr含量大于500×10^-6,Yb含量均小于1.9×10^-6,轻重稀土元素分异明显,重稀土元素强烈亏损,并且Eu负异常不明显,表明该片麻岩具埃达克质岩石的地球化学特征。锆石U-Pb定年结果显示出几组年龄,分别是2512±21Ma, 2452±9.6Ma,2394±55Ma。大体看,2512Ma代表了火山喷发和周台子铁矿BIF沉淀年龄,2452Ma左右的锆石年龄代表了TTG质花岗片麻岩的侵位结晶年龄,2394Ma锆石年龄代表了周台子铁矿经历了一次变质作用,并对原有的岩石和矿石进行了改造。锆石Hf同位素特征显示斜长角闪岩和TTG质片麻岩的岩浆源区受到过古老地壳物质的混染。周台子铁矿构造环境可能是与裂谷有关的张性环境。     

华北克拉通南缘小秦岭地区花岗质浅色脉体锆石U-Pb年龄、稀土元素特征及其地质意义

小秦岭地区发育有大量古元古代晚期的花岗质浅色脉体, 这为理解同时期华北克拉通南缘的深熔作用和构造演化提供了重要的窗口。本文对小秦岭地区三条花岗质浅色脉体中的锆石开展了CL图像、LA-ICP-MS U-Pb年代学及稀土元素的研究。浅色脉体中的锆石具有深熔成因锆石的斑杂状、平面状或弱振荡环带的内部结构及较为自形的外部形态特征, 测得的锆石207Pb/206Pb年龄分别为(1867±13) Ma (MSWD=0.22, n=21)、(1849±17) Ma (MSWD=0.79)和(1828±15) Ma (MSWD=0.33, n=20), 代表了该区深熔作用发生的时间。与上述三组年龄相对应, 其锆石稀土元素配分曲线由具较弱负Eu异常(Eu/Eu*=0.12~0.81)的重稀土相对富集型, 转变为中等负Eu异常(Eu/Eu*=0.29~0.61)的近平坦重稀土型、再到显著负Eu异常(Eu/Eu*=0.15~0.54)的重稀土富集型, 结合锆石Ti温度计获取其结晶温度为574~708 °C, 表明地壳深熔作用的发生可能与高角闪岩相-麻粒岩相的退变质作用有关。结合前人的变质年代学数据可知, 小秦岭地区1.87~1.82 Ga的深熔作用应与~1.95 Ga时东、西部陆块碰撞造山所致增厚地壳的长期抬升和冷却过程有关。     

华北克拉通北部地区古-中元古代富碱侵入岩年代学及意义

本文报道华北克拉通北部燕辽三叉裂堑系和辽-吉拗拉谷内一系列古-中元古代富碱侵入岩的锆石U-Pb年龄。这些岩体整体呈近东西向分布，与该地区同期发育的其他非造山球斑花岗岩、斜长岩和大红裕组火山岩都形成于拉张性构造环境，并构成了一条长近千公里的迄今国内外最古老的富碱侵入岩带。该富碱侵入岩带具有东部较老（〉1．8Ga）和西部年轻（1．7Ga左右）的特点，它提供了华北克拉通在1．85—1．70Ga期间处于裂解构造格局的最好证据，丰富了全球性前寒武纪超大陆裂解的研究内容。     

软岩巷道变形破坏的非均一性及其控制对策

归纳了煤矿软岩巷道变形破坏的非均一性的表现形式，从地质工程角度分析探讨其产生的原因。认为软岩巷道变形破坏的非均一性与软岩及其环境的非均一性和工程因素有关，是这些因素导致巷道软岩力学行为过程与支护结构体系力学行为过程不相适应、非耦合之故。文中总结了相应的控制对策，指出多种对策的有机结合的必要性,强调要正确使用这些技术对策，必须首先对巷道工程地质进行细致研究，要全面掌握巷道工程地质条件，掌握软岩的力学行为特征。强调支护设计要遵循大变形岩土工程设计的思想与原则。     

华北克拉通东部地壳与地幔盖层结构——长观测距深地震测深剖面结果

利用文登—阿拉善左旗长观测距地震宽角反射/折射剖面东段资料,辩识出4组地壳震相和3组地幔盖层震相.采用二维射线追踪走时反演和正演拟合交替计算方法,得到了包括鲁东隆起和华北裂陷盆地在内的地壳和地幔盖层二维速度结构.研究结果表明:华北裂陷盆地基底深达6km以上,研究区壳内界面C1埋深约15km,C2界面深约25km,Moho面平均埋深约35km.上地壳速度6.0~6.1km·s-1,且横向变化较大;中地壳速度相对均匀约为6.2~6.4km·s-1;下地壳速度为6.5~7.0km·s-1,速度梯度较大.地壳平均速度与隆起和坳陷构造相关.研究区岩石圈底界面一般为75~80km,西端接近太行隆起构造时深至90km左右,向西呈明显加深趋势,地壳厚度呈现相同的增厚特征.地幔盖层上部速度8.0~8.2km·s-1,具明显正梯度特征.岩石圈平均速度在郯庐断裂带附近显著偏低.PmP和PLP震相存在不同程度的复杂性,意味着在本地区Moho界面和岩石圈界面有较为复杂的结构,可能具有一定厚度或过渡带性质.结合其他研究结果认为,地幔盖层和下地壳速度梯度、界面性质差异与华北克拉通破坏相关,意味着破坏是一个渐变、缓慢和不均匀的过程.郯庐断裂带附近的低速应是其为软弱带的证据.     

华北克拉通东部鲁西早白垩纪基性岩墙成因:来自锆石年龄、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素的证据

中生代基性辉绿岩墙广泛分布于华北克拉通东部山东地区。本研究给出代表性岩墙的U-Pb锆石年龄、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素证据,4个代表性锆石的LA-ICP-MS年龄范围处于121.9±0.6Ma和124.3±0.5Ma之间(早白垩纪)。岩石的主量元素组成变化较小,岩石富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如,Rb、Ba、U、K和Pb),以及亏损高场强元素(如,Nb、Ta和Ti)。另外,基性岩墙具有相对一致的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i比值(~0.7098),负的ε_Nd(t)值(-14.7~-14.5)、ε_Hf(t)值(-31.4~-26.7)和高的Hf模式年龄(t_DM1=1817~2024Ma)。研究显示基性岩墙来自富集岩石圈地幔的部分熔融作用,并在上升侵位过程中经历了一定程度的地壳混染作用影响。总体研究表明,基性岩墙的成因机制与扬子克拉通与华北克拉通的碰撞有关,岩浆源区为晚中生代前受俯冲扬子地壳沉积物交代后的富集岩石圈地幔。     

巴西劈裂法在层状岩体抗拉强度测试中的分析与讨论EI北大核心CSCD

为分析巴西圆盘劈裂法在层状岩体抗拉强度试验中的适用性,在以往层状岩体巴西圆盘劈裂试验成果分析基础上,选取层理砂岩为试验对象,设计并进行了考虑不同层理角度的砂岩巴西圆盘劈裂试验。分析结果表明,(1)层状岩体抗拉强度的各向异性特点非常明显,层理角度对各种层状岩体的劈裂抗拉强度的影响规律是基本类似的,只是影响程度不一样;(2)不同层理角度圆盘试样的破裂面形状差别较大,其破坏模式可以归纳为直线型、折线型和弧形型;(3)当层理角度0°<β<90°时,破裂面的发展规律不能严格满足巴西圆盘劈裂试验力学理论模型的假定,采用式(1)计算得到的劈裂抗拉强度只能是一个近似的值;(4)当圆盘试样加载线两侧的岩石材料、层理结构对称分布时,加载时圆盘内的应力分布可以较好地满足其理论计算模型,其试验结果比较准确。研究成果可为层状岩体抗拉强度的准确测定提供较好的参考。     

辽东地区古元古代变基性岩床的成因和构造意义

辽东地区胶-辽-吉造山带发育大量的变基性岩墙/床,这些岩墙/床对研究造山带古元古代构造演化过程具有重要意义.本文通过对辽东地区辽河群中的变基性岩床进行岩石学、岩石地球化学和锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,探讨其成因和形成的构造背景,有助于深入认识胶-辽-吉造山带古元古代地质演化过程.辽东地区变基性岩床顺层侵入于辽河群大石桥组大理岩中,发生角闪岩相变质作用,岩石类型以斜长角闪岩和石榴斜长角闪岩为主,主要矿物为角闪石和斜长石,其他矿物有石榴子石、石英、黑云母、磁铁矿和黄铁矿等.变基性岩床样品的锆石具特征的环带结构和较低的Th/U值(0.01～0.34),指示锆石为变质成因,4个样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果(1854±11 Ma、1846±12 Ma、1847±9 Ma和1848±7 Ma)表明基性岩床发生变质作用的时间为～1.85 Ga,与华北克拉通最终碰撞拼合的时间一致.根据基性岩床与胶-辽-吉造山带其他地区～2.1 Ga的基性岩具有相似的野外产状、岩石学和地球化学特征,推断其侵位时代可能为～2.1 Ga.基性岩床样品的SiO2含量为47.07％～52.18％,K2O+Na2O含量为1.78％～4.70％,MgO含量为3.92％～8.59％,属于拉斑玄武岩系列.大部分样品的稀土总量较低(47.3×10-6～109.5×10-6),富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Rb、Ba、La),亏损高场强元素(如Nb、Ta),Zr、Hf没有明显的亏损且未发生分馏作用.所有样品的Al2O3、CaO和Fe2O3T含量在主量元素相关性图解上分布规律且与MgO含量呈较好的相关性,Nb/La值(0.52～0.73)随SiO2和MgO含量的变化较小,表明岩浆在侵位过程中受地壳混染的程度较低,似"岛弧"型地球化学特征是富集岩石圈地幔源区遭受古俯冲组分改造的结果.结合已有的辽河群变质火山-沉积岩、辽吉花岗岩和基性岩的研究成果,胶-辽-吉造山带在～2.1 Ga处于陆内裂谷环境.