蚀变花岗岩特征及工程特性研究

蚀变作用指包括热液作用以及表生作用等引起的岩石和矿物的各种次生变化,而岩石的蚀变特征在很大程度上影响岩体的工程地质特性。本文以某水电站坝区内的花岗岩在热液作用下发生的蚀变为例,研究花岗岩的热液蚀变成因、类型、分布及现状表现等特征,并以此评价坝区岩体的工程地质特性。通过地质调查和采样分析,以宏观-微观分析相结合,查明蚀变岩的分布和蚀变类型。同时利用现场试验,全面了解蚀变岩的物理及力学性质,研究蚀变花岗岩的工程特性。     

某抽水蓄能电站蚀变花岗岩的物理力学性质及分级研究

笔者以某抽水蓄能电站蚀变花岗岩为例,研究不同蚀变程度对花岗岩物理力学性质的影响。通过统计分析蚀变花岗岩物理力学性质试验结果,参考岩石坚硬程度分级,并结合工程需要,提出蚀变花岗岩的分级标准,并建立蚀变等级与蚀变花岗岩物理力学性质之间的联系。结果表明：蚀变越严重,物理力学性质越劣化;轻微蚀变花岗岩可以有条件地使用,中等蚀变花岗岩可以限制使用,而强蚀变花岗岩使用则需要专门研究。研究结果为其他类似工程蚀变花岗岩分级和应用提供参考。     

花岗岩蚀变带硐室施工支护方案

文章以湖南平江抽水蓄能电站勘探平硐(PD1)为例,介绍了花岗岩蚀变带可能对工程建设带来的地质问题,借助工程物探方法摸清了该工程蚀变岩的分布规律,并采取了相应的对策,解决了蚀变岩的支护问题。研究成果对其它类似工程有较大的借鉴意义。     

代古寺水库坝址区蚀变花岗岩工程地质特性

甘肃省代古寺水库坝址区发育蚀变花岗岩,其蚀变特征直接影响岩体的工程特性,并对工程区永久和临时水工(施工)建筑物的安全性造成影响。综合分析工程区区域地质资料,通过野外地质测绘、取样试验分析和地球物理勘察等手段,以宏观和微观相结合的方式全面探讨坝址区蚀变花岗岩的工程特性。研究表明:蚀变花岗岩成因主要为岩浆及脉体热液交代,蚀变类型以黏土化为主;蚀变花岗岩集中分布于代古寺水电站下游70~180 m范围内河床及近河右岩低高程部位,蚀变深度集中在地表以下20~100 m范围;蚀变花岗岩岩石强度明显降低,孔隙率和吸水率显著增大,岩体完整性较好。研究结果对优化水工设计方案有重要的理论意义和工程应用价值。     

华山花岗岩力学特性及能量演化规律研究

为了研究华山花岗岩的强度、变形特征以及能量耗散规律, 采用MTS815岩石力学试验机开展了单轴压缩和常规三轴压缩试验。结果表明:华山花岗岩表现出明显的脆性特征, 在三轴条件下应力应变曲线的上凹现象相比于单轴变得不明显; 随着围压的增加, 花岗岩的弹性模量和峰值应变不断增大, 但增加的速度逐渐变慢; 花岗岩的扩容阈值与围压近似呈线性关系; 单轴压缩条件下, 岩石内部储存的弹性应变能峰值后几乎瞬间都转化为耗散能, 劈裂破坏特征明显, 而三轴压缩下, 岩样的耗散能占吸收能的比例随围压提高逐渐增大, 表现为整体剪切破坏; 三轴压缩下的吸收能、弹性应变能以及耗散能都远大于单轴压缩下的对应值, 并且随着围压的增大而增大; 岩石破坏时的吸收能、耗散能以及储能极限均与围压存在良好的线性关系。     

山西典型人工林土壤微团聚体分形特征及其与抗蚀性关系研究

以山西中阳县5种典型人工林下的土壤为研究对象,运用分形模型对不同林分经营模式下土壤微团聚体进行研究,探讨了分形维数与土壤养分、土壤抗蚀性之间的关系。结果表明:不同人工林下的土壤微团聚体的粒径分形维数介于2.2538~2.3812之间,混交林的平均分形维数最小,黄刺玫林最大,乔木林的分形维数小于灌木林;0.25~0.02 mm粒径含量越大,分形维数越小,0.02~0.002 mm粒径含量越大,分形维数越大;分形维数与土壤有机质、全氮呈显著负相关,与土壤抗蚀性指数呈负相关;土壤微团聚体的分形维数可以作为评价土壤性质的综合指标。从分形维数看,混交林对土壤的改良效果最好。     

基于SEM图像的辽河特细砂粒度分布及形态特征的研究

运用图像处理技术研究了辽河地区特细砂分布及形态特点,并对各砂样的投影面积、周长及Feret直径进行了进一步分析,以期掌握辽河流域特细砂的的整体概况,为今后的相关研究提供参考。     

岩石节理形貌的分形维数与摩擦角的关系研究探讨

在土木工程设计和施工中岩石节理的摩擦角是一个相当重要的参数，该值的获取既费时又费力。本文首先简述了节理形貌的描述方法和分形几何理论，然后将分形理论引入到岩石节理摩擦角的研究中，得出了用分形维数表示摩擦角的经验关系式。     

黄河流域干旱时序分形特征及空间关系研究

根据黄河流域1470—2000年的干旱历史资料,基于分形理论,计算出流域各监测点的变维分形维数,并利用聚类分析的方法对维数进行分类。结合各监测点的干旱分形维数对分类结果进行分析,结果表明:大部分监测点的变维分形维数依次由大到小变化,少数监测点的变维分形维数的变化较明显。变维分形维数波动较明显的地区主要集中在黄河流域中、上游地区,尤其集中在宁夏、陕西、山西等省区,而且这些地区出现连续2a以上干旱的频数明显高于其他地区。     

泥质白云岩干湿循环力学特性试验研究及其本构模型

水岩相互作用一直是研究的热点课题,水岩相互作用使岩石性质劣化,影响岩石的强度。以泥质白云岩为研究对象,进行了干湿循环作用后的单轴和三轴压缩试验,研究了不同循环作用下岩石的强度、变形等力学特性,并运用连续损伤力学和统计理论,推导出干湿循环作用下岩石的损伤统计本构模型。试验结果表明:泥质白云岩峰值强度随干湿循环次数增加而减小;泥质白云岩在单轴压缩试验中,岩石的总劣化度随干湿循环次数增大呈增大的趋势,而各阶段的劣化度和平均劣化度逐渐降低并趋于稳定;三轴压缩试验中,岩石的总劣化度随围压增加而总体呈现先减小再增加的趋势,较高次的循环对岩石的强度影响大于较高的围压作用对其影响;岩石的弹性模量随干湿循环次数的增大呈总体减小的趋势。通过对比理论曲线与试验曲线可知,本构模型能够较好地反映岩石三轴应力-应变关系,验证了该模型的合理性。     

基于SEM图像处理的天然硅藻土分形特征分析

为探讨天然沉积硅藻土的微观结构及变形机制,对硅藻土样进行了SEM电镜扫描、压汞试验和高压三轴试验。采用图像分割原理及最佳阈值法分析了天然沉积硅藻土在不同固结压力下的分形特征和孔隙结构特征参数,探讨了硅藻土分形维数和各向等压固结压力之间的关系。结果表明,硅藻土体多孔隙,具有很强的结构性。土中孔隙孔径大多在0.1~1.0 μm之间。在固结压力达到屈服压力后,孔径大于1 μm的较大孔隙随固结压力的增加而减少,硅藻颗粒破坏,孔隙结构坍塌。获取了灰度阈值及二值化后的SEM图像。得到天然沉积硅藻土在不同固结压力下的分形盒子数和盒维数。结果还表明分形盒维数随固结压力增加而增加,天然沉积硅藻土在固结压力下的微观结构性及孔隙分布可通过分形盒维数来反映。     

全风化花岗岩与花岗岩残积土的判别及物理力学性质对比

全风化花岗岩(CDG)和花岗岩残积土(GRS)是华南地区易发生工程事故和地质灾害的土类.这2种土风化程度不同,其工程性质也有显著差异.现有规范主要根据野外特征和标准贯入试验实测击数进行划分,但在实际地质勘探中仍存在识别上的困难.对现有规范中关于确定CDG和GRS的相关条款进行了评述和讨论.鉴于CDG和GRS的级配特征存...     

宽级配泥沙分形特性及其输移规律试验研究

为了探寻宽级配泥沙粒度分形特性及其输移规律,通过水槽冲刷试验,分析了床沙和推移质的分形特征,并对不同床沙、不同流速条件下的泥沙粒度分维值进行了定量的计算和对比.结果表明:不论床沙还是推移质的级配都具有良好的统计自相似性,具有分形特征;级配是否连续对于粒度分维值的变化存在显著影响,床沙粗化后粒度分维值变小,且随着冲刷流速的增大,非连续级配时粒度分维值逐渐变小,而连续级配时粒度分维值逐渐变大.推移质粒度分维值与其所对应的中值粒径存在显著的负相关性.     

风化花岗岩单轴损伤力学特性试验研究

为研究风化花岗岩弹性力学参数的劣化程度,选取弱风化、中风化及强风化的花岗岩进行单轴压缩力学特性试验研究。结果表明:风化作用对花岗岩力学特性有重要影响,会造成弹性参数不同程度的劣化。其中抗压强度和弹性模量随风化作用加强可大幅度降低,强风化花岗岩较之弱风化时抗压强度和弹性模量分别降低到30%和50%,而泊松比成增大趋势且可以增加至弱风化时的1.15倍。受不同风化作用的花岗岩破坏模式均为拉剪破坏,但宏观表现略有不同。根据损伤理论描述了风化花岗岩的损伤演化过程,得出风化花岗岩的相对损伤变量及损伤本构关系。该结论对指导管线穿越河床工程岩体力学及路基土工程有一定参考价值。     

固化疏浚土宏-微观力学特性室内试验研究

以上海某沿海港域吹填场地的砂土和黏土为试验土料,通过掺入自制固化剂和WK-G1型固化剂在室内制备固化疏浚土试样,采用土力学直剪和压缩试验方法,着重分析了固化剂掺量和养护龄期对固化疏浚土试样抗剪强度与压缩变形特性的影响。此外,利用扫描电镜(Scanning Electron Microscope, SEM)从微观层面分析了固化疏浚土试样的结构特征,采用Image-Pro Plus(IPP)图像处理软件和自编MatLab程序,提取和分析与颗粒、孔隙及颗粒表面起伏相关的微观结构分维数,基于分形理论,探讨了固化过程中试样微观结构变化与宏观强度及变形特性的宏微观关联。试验结果表明:无论砂土还是黏土,试样压缩模量和抗剪强度均随固化剂掺量和养护龄期的增加呈现出非线性增长规律,在微观机制上,试样压缩模量和抗剪强度的提升与颗粒平均面积与平均半径的增加密切相关。     

花岗岩残积土大孔隙结构定量表征

为揭示花岗岩残积土大孔隙结构的分布规律和形状特征,选取福州某地原状花岗岩残积土作为研究对象,基于工业CT扫描和ImageJ软件,定量化研究了大孔隙的成圆率、扁平度、整体轮廓系数、分形维数等参数分布规律。结果表明:约有80%以上的大孔隙直径在0.15~1 mm范围内,不到20%的大孔隙直径>1 mm。花岗岩残积土的大孔隙率介于5.8%~22.7%之间,且随着深度的增加呈先增大后减小趋势。大孔隙直径越大,孔隙成圆度越差。4个试样的整体轮廓系数变化范围在0.81~0.87之间,且孔隙整体轮廓系数随着土壤深度的增加变化较小。花岗岩残积土大孔隙率与分形维数存在一定的相关性,但不同试样的大孔隙率与分形维数的相关系数存在较大差异。综上,花岗岩残积土具有孔隙比大、粗糙程度差、大孔隙分布广泛、孔隙结构差异性大及局部孔隙扁平度离散性大等特点。     

基于分形理论的区域降雨时间序列特征分析

以浙江省某县年降雨时间序列为例，运用分形理论计算了该区域降雨的分形维数，并分析了所反映的降雨特征。研究表明：分形维数可作为反映区域降雨特点的有价值指标。     

干湿循环下花岗岩残积土的崩解试验与微观机理研究

针对花岗岩残积土遇水易软化、崩解的特性,通过干湿循环下花岗岩残积土的崩解试验,研究了花岗岩残积土的压实度和干湿循环次数对其崩解特性和崩解参数指标的影响。得到以下结论：花岗岩残积土的压实度越小、经历的干湿循环次数越多,崩解速率越快,试样完全崩解所需的时间越短;拟合了平均崩解速率与干湿循环次数、压实度之间的函数关系式。利用电镜扫描试验,分析干湿循环作用下花岗岩残积土的微观结构变化,解释了崩解机理：随着干湿循环次数增加,片状颗粒间的层叠结构遭到破坏,颗粒的团聚性减弱,平面孔隙率增大,结构趋向疏松,加速了花岗岩残积土的崩解。