石膏对白云岩溶解影响的实验模拟研究

表生到埋藏成岩作用的温度与压力（４０-１３０℃、常压－３０ＭＰａ）条件下，含膏与不含膏白云岩的溶解实验证明:在表生与相对浅埋藏的温压条件（低于７５℃，２０ＭＰａ）下，石膏（或硬石膏）的存在可不同程度地加速白云岩的溶解，随着实验温度和压力的升高，石膏（或硬石膏）对白云岩溶解的这种积极作用逐渐降低。在相对深埋藏的温压条件（高于７５℃、２０ＭＰａ）下，石膏（或硬石膏）的存在显著阻止白云岩的溶解，随着实验温度和压力的继续升高，石膏（或硬石膏）对白云岩溶解的这种消极作用也逐渐增加。从实验的这种结果可以预测，在近地表条件下和埋藏成岩作用的早期阶段，由溶解作用造成的含膏白云岩地层的次生孔隙将比不含膏的白云岩地层更为发育，因而在经历了古风化作用的地层中，含膏白云岩层更易形成良好的储层；与之相反，在相对高温高压的深埋藏成岩阶段，不含膏的白云岩地层中将更容易因酸性水的溶解作用而形成次生孔隙。因而在非蒸发沉积环境中形成的白云岩体（如正常海沉积环境的灰岩中的白云岩透镜体）更易因深埋藏溶蚀作用而形成良好的储层。     

平邑盆地古近纪官庄群沉积建造与膏岩富集规律

平邑盆地是蒙山断裂多期次活动的产物,盆地内沉积了厚约1700多米的新生代古近纪官庄群杂色-红色碎屑岩建造。将官庄群沉积建造、剖面类型,结合含膏岩系的沉积特点,可以划分为3个不同级别的沉积韵律,它们分别反映出含膏岩系在时间和空间上的变化趋势。蒙山断裂及盆地内次级断裂的阶段性活动,使盆地表现为升降运动,下降时成矿物质聚集、保存,相对稳定期是膏岩形成的有利期。     

膏岩三轴压缩试验及高温相变特征研究

采用伺服刚性试验机对天然膏岩开展三轴压缩试验,研究了温度及围压对膏岩强度及变形特性的影响。结果表明,膏岩在不同围压下均具有良好的塑性流动特性,加载后无明显的剪切破坏面,而是出现明显的侧向膨胀。根据三轴试验结果,利用摩尔-库仑定律得到了膏岩的强度准则及抗剪强度参数。升高温度导致膏岩强度降低,且高温下石膏发生晶型转变,从二水石膏脱水转变为半水石膏,利用扫描电镜和X衍射对此过程进行了研究。脱水过程导致瞬间孔隙应力增加,膏岩破坏特性由延性转变为脆性。随着持续加载,破裂断面逐渐愈合。膏岩显著的塑性流动能力及快速的裂隙愈合能力对于天然气盖层的封闭稳定性具有重要意义。     

Development of Sulfuric Acid Speleogenetic Deposits within Cavernous Middle Eocene Beds: Inference on Hydrocarbon Gas Seepages,Giza Pyramids Plateau,Egypt

Development of sulfuric acid speleogenetic mineral deposits within cavernous middle Eocene beds of the Pyramids plateau is linked to hydrocarbon gas seepages. The work carried out field observations, binocular, polarizing, scanning and transmitted electron microscopy investigation, X-ray diffraction and X-ray fluorescence analyses. The morphological and petrographic features and chemical composition of the studied mineral deposits reveal a hypogene sulfuric acid speleogenesis. A model comprised of the following stages can be used to explain the presence of these features. (1) Ascent of hydrogen sulfide (H2S) gas associated with hydrocarbon seepages from the Cretaceous reservoirs under reducing conditions followed by oxidation to sulfuric acid (H2SO4), (2) descent of carbonic acid (H2CO3)-rich solution generated from surface sources, (3) reaction of H2SO4 and H2CO3 with the calcareous and argillaceous host rocks, (4) formation of H2SO4 speleogenetic by-products represented by natroalunite, aluminium-phosphate-sulfate, hydrated halloysite and Fe/Mn oxides within the replacive gypsum, and (5) subsequent stresses due to the formation of nearby stratiform cavities gave rise to the development of fractures/veinlets filled with displacive fibrous satinspar gypsum. The study sets the paleokarst features of the Giza Pyramids plateau within a hypogene sulfuric acid karst system developed by the action of groundwater containing H2S, H2SO4 and H2CO3.     

石膏质岩水化特性及矿物含量确定方法研究

硬石膏和石膏的膨胀性和腐蚀性是石膏质岩隧道工程主要致害因素,查明矿物成分、水化特性、硬石膏和石膏含量是评价石膏质岩工程危害的基础,但目前尚缺乏快速简便的石膏质含量确定方法。通过测定硬石膏岩水化过程中的波速及水化深度,分析了石膏质岩的水化特性;通过对硬石膏、石膏、方解石、白云石不同配比混合物的热重分析,提出了快速测定石膏质岩矿物含量的热重分析法。结果表明：（1）石膏质岩矿物成分的鉴别建议采用热分析、X射线衍射、红外光谱等方法相互印证;（2）硬石膏岩水化缓慢,标准尺寸试件的硬石膏岩完全水化为石膏岩约需2 a;（3）完整硬石膏岩在纯净水环境下水化速率约3 mm/a,若地下水环境富含${\rm{SO}}_4^{2-}$,硬石膏岩水化速率将增加。文章建立的石膏质岩矿物含量确定方法可以快速确定硬石膏和石膏的质量分数,研究成果可为分析石膏质岩的工程危害提供参考。     

高速铁路膏溶角砾岩深埋隧道支护荷载确定方法

合理的支护荷载确定方法是膏溶角砾岩深埋隧道设计和施工过程中的关键科学问题。以石太客运专线太行山隧道累计穿越4 410 m膏溶角砾岩地层为依托,通过现场支护荷载量测试验,统计得到初支围岩压力和二衬接触压力。采用泰沙基理论、比尔鲍曼理论、谢家烋理论、铁路隧道设计规范和普氏理论共5种方法分别计算围岩压力,并与现场实测值相比较。结果表明：围岩压力以竖向为主,泰沙基理论值与现场实测统计值最为接近;围岩压力在竖向、水平分布模式不同于传统计算方法,推荐竖向压力采用双峰型或均匀分布,水平压力采用折线型分布;初支和二次衬砌共同承担荷载,二衬分担比例为50.1%。研究成果可为高速铁路膏溶角砾岩以及类似地质条件深埋隧道修建提供参考。     

平邑石膏矿坍塌事故救援成功后的几点思考

2015年12月25日,平邑某石膏矿发生垮塌事故,多人被埋井下。救援人员经过共同努力,将被困井下36天的4名幸存矿工成功救出,创造了中国矿山救援史上第一个通过地面打孔救援的案例。针对该案例,对矿山事故救援、矿山地质灾害预防及治理、地面钻进大口径钻孔应急救援技术等相关问题进行了思考。     

Geotechnical evaluation of Miocene gypsum from Sivas (Turkey)

Gypsum is widely distributed in Sivas (Turkey), occurring chiefly in the formations of Miocene age. The gypsum is generally of the alabastrine type with a little of the porphiroblast type and contains traces of clay minerals, anhydrite and calcite. It is a moderately strong rock in terms of its unconfined compressive strength which is related to the crystal size. Strength increases as the crystal size decreases. The strength of gypsum was reduced by approximately 55%, when the samples were kept in the water for 20 days. Most samples exhibit plastic–elastic–plastic deformation. The gypsum has a high modulus ratio, and is a moderately deformable rock. High lateral deformations and low vertical deformations are observed under the vertical stress conditions in accordance with the relationship between modulus ratio and strain.     

山东平邑县德埠庄石膏矿区北矿段水文地质特征分析

德埠庄石膏矿区北矿段位于平邑凹陷的西部,通过研究区内地质孔简易水文地质编录、水文地质孔分层抽水试验,查明了矿床水文地质条件及石膏矿带含水特征,确定水文地质单元边界条件模型,采用“水文地质比拟法”预测矿床正常涌水量和最大涌水量,在此基础上划定矿床水文地质条件属于中等型。