DEM analyses of crack propagation in flawed rock mass under uniaxial compressionEI北大核心CSCD

A contact model for rock is established and imbedded into a DEM software by summarizing the bond granule tests. DEM simulation of uniaxial compression test on the pre-cracked Lac du Bonnet granite is performed, and then stress distributions are further analyzed and compared with the theoretical results. Different fracture criteria are employed to predict the crack initiation angles that are compared with theoretical ones. The results show that the failure modes obtained from DEM simulation are similar to experimental results, and stress distributions in DEM simulation are qualitatively similar to theoretical values. When the angle of pre-crack is small, the lateral stresses are compressive and tensile. The compressive strains concentrate at two edges, resulting in the tensile strains in the up-and downward cracks. When the angle of the pre-crack is large enough, the stress concentration is unobvious, leading to a discrepancy between the DEM and theoretical results. The crack extension angle resulting from uniaxial compression measured from DEM tests are in good agreement with those acquired from experimental tests. These angles are consistent with theoretical predictions by the maximum circumferential stress criterion and the maximum energy release rate criterion.     

含双裂隙岩石裂纹演化机理的离散元数值分析

采用离散单元法探讨了预制双裂隙岩石的裂纹演化机理。用近期从试验资料提取的无胶结厚度含抗转动能力的岩石微观力学模型和相应的离散单元法商业软件,模拟了含不同预制倾角的双裂隙岩石试样在单轴压缩作用下裂纹的扩展与贯通规律,揭示了裂纹演化的宏微观机理。同时,将离散元法DEM岩石试样的裂纹的扩展和贯通规律以及强度特性与室内试验结果进行了比较分析。结果表明,预制裂隙之间以及端点处的拉应力集中是导致裂隙岩石破坏的主要原因,且DEM数值试验得到裂纹的演化规律与室内试验结果较为一致。含30°的预制裂隙的岩石试样最容易起裂,含75°的预制裂隙的岩石试样最困难起裂,造成此种现象的原因可能是裂纹在垂直于主应力方向上的长度不同导致试样受拉区域大小不同。     

国外大陆裂谷构造研究现状及展望

大地构造学是现今地质学研究的热门学科,大陆裂谷构造属于大地构造的研究范畴。本文从裂谷沉积作用与成矿的简单联系和由于先存下地壳组构对大陆裂谷构造的影响两方面介绍了国外对大陆裂谷研究的情况。作者指出：大地构造学的研究需借助假定的模式或实验模型,但不能局限于其中;大地构造学的各个研究领域都存在着挑战,地质学的研究需要进一步完善。     

具有裂纹损伤的海底管道断裂及疲劳评估

海底管道是海洋石油开发的重要设施之一,对其进行断裂安全评估是非常重要的。介绍了结构失效评估图（FAD）技术,详细阐述了BS7910：1999规范中三个不同等级的断裂评估方法和疲劳评估方法。通过断裂评估方法,能够对不向受力状态下的含焊接裂纹管道进行断裂评估,得到管道任何位置的极限裂纹长度;通过疲劳评估方法,能够对受复杂动荷载的含焊接裂纹管道进行疲劳评估,得到管道在此种受力环境下的疲劳寿命。     

进口爆破孔钻机配套钻塔的研制

进口DMH90型爆破孔钻机配套钻塔整体性强,起落塔快捷方便,钻塔高度满足不换杆一次成孔,即钻塔有效高度略大于钻孔深度,承受振动冲击力大,施工工作环境恶劣。基于这些特点和难点,爆破塔长期依赖进口,导致成本增高、周期加长,为此进行了进口DMH90型爆破孔钻机配套钻塔的替代进口研究工作。本文介绍了DMH90型爆破孔钻机配套ZT27-45型爆破孔钻塔的研制过程,主要对ZT27-45型爆破孔钻塔的设计要点、结构型式、塔体选材、焊接工艺、防止变形、消除应力、质量检验等方面进行了探索、试验和总结。生产施工实践表明,ZT27-45型钻塔制造质量达到了设计要求,满足爆破孔施工的需要,实现了替代进口,达到了降低成本、缩短工期和提高机械性能的目的。     

基底非均一性对琼东南盆地新生代构造变形差异的影响: 来自物理模拟实验的启示

琼东南盆地位于南海北部大陆边缘西北部,是新生代形成的北东向伸展盆地,其断裂走向、次级凹陷分布方向、构造样式等在东西部表现出明显差异。文章采用构造解析与构造物理模拟相结合的方式,探究先存的中生代构造几何形态及基底性质差异对琼东南盆地东西部构造差异性演化的控制作用。实验结果表明：（1）先存构造薄弱带几何边界分布方向与区域伸展方向共同控制了琼东南盆地主要断裂的走向以及断裂构造样式。由于先存构造薄弱带边界方向存在东西差异,在早期NW向拉伸阶段（Tg-T80）盆地断裂系统在东西部就已表现出明显的分段特征。西部由于垂向拉伸产生一组NEE向断裂;东部由于斜向拉伸,发育至少两组方向的断裂,一组与应力方向垂直（NEE向）,另一组沿着构造薄弱带分布（WE向）。后期断裂活动继承和改造了这一时期的断裂,使断裂系统更加复杂。先存构造薄弱带几何形态变化是导致琼东南盆地东西部构造差异性发育的主控因素。（2）基底强度差异性对上覆构造的断裂数量以及地貌起伏特征有一定影响。琼东南盆地在东西部的断裂走向及构造样式上的差异性受基底强弱、先存构造形态及构造应力方向的共同控制。     

“不协调伸展”作用下裂陷盆地断层的形成演化模式

应用"不协调伸展"的目标砂箱模拟实验成果和新的脆性断裂力学模型——"不协调性准则",分析了裂陷盆地断层形成和演化的控制影响因素,建立了裂陷盆地断裂系统形成和演化的新模式——"不协调伸展"模式。该模式显示:"不协调伸展"的递进变形过程是导致裂陷盆地断裂系统的复杂性的根本原因,实质是不同方向、性质和规模的基底先存构造(主要是先存断裂)的活动性方面存在差异,导致所控制形成的断层在走向、形成的先后次序、规模等方面存在差异,从而形成复杂的断层组合;"不协调伸展"模式是裂陷盆地断裂系统形成和演化的基本型式,复杂的断裂系统可以在方向不变的区域伸展构造作用下在递进变形过程中逐渐形成;裂陷盆地断裂系统虽然比较复杂,但断层的形成和演化是有序的,分布是有规律的,可以通过"不协调性准则"加以分析和预测。     

Stress field and seismicity in the Indian shield: Effects of the collision between India and Eurasia

Intraplate stresses and intraplate seismicity in the Indian subcontinent are strongly affected by the continued convergence between India and Eurasia. The mean orientation of the maximum horizontal compression in the Indian subcontinent is subparallel to the direction of the ridge push at the plate boundary as well as to the direction of compression expected to arise from the net resistive forces at the Himalayan collision zone, indicating that the intraplate stresses in the subcontinent, including the shield area, are caused by plate tectonic processes. Spatial distribution of historic and instrumentally recorded earthquakes indicate that the seismic activity is mostly confined to linear belts while the remaining large area of the shield is stable. The available conventional heat flow data and other indicators of heat flow suggest hotter geotherms in the linear belts, leading to amplification of stresses in the upper brittle crust. Many of the faults in these linear belts, which happen to be 200–80 m.y. old, are being reactivated either in a strike-slip or thrust-faulting mode. The reactivation mechanisms have been analyzed by taking into consideration the amplification of stresses, pore pressures, geological history of the faults and their orientation with respect to the contemporaneous stress field. The seismicity of the Indian shield is explained in terms of these reactivation mechanisms.     

以声发射估计岩石试样先存应力的新方法

利用声发射话动的凯塞（Kaiser）效应测定岩石先存最大应力已成为声发射技术的重要应用领域。目前,判断岩石凯塞效应对应应力的方法仍被重视。作者在研究岩石在单轴压缩条件下的声发射话动时发现:除了通过凯塞效应可测定岩石的先存最大应力之外,还可根据重复加载时声发射话动的某些特点推断出加载前的先存最大应力,从而进一步验证和提高了利用凯塞效应测定先存最大应力的可靠性。重复加载时声发射话动在一定技术条件下会出现这样的特点:在应力达到第一次加载的最大应力值时出现凯塞效应;而在此之前,当应力达到加载前岩石的先存最大应力值时,声发射话动相对其前后有所特殊。作者认为,这种现象可能反映了材料对先前经历过的损伤的记忆能力。本文初步探讨了这一现象的物理基础。