某客运专线花岗岩隧道水文地质条件分析及涌水量预测

采用综合勘探方法对某花岗岩隧道水文地质条件进行了分析,通过压水试验,获得隧道各段围岩体的渗透系数,利用地下水动力学方法及经验公式法对该隧道的涌水量进行了预测。经开挖验证实测涌水量与预测涌水量基本一致。     

水泥、消石灰对沥青性能影响研究

通过当量替换矿粉,对不同水泥和消石灰掺量的沥青胶浆的高低温性能进行了试验研究。研究表明,水泥等量替换后,胶浆的高低温性能均有改善,而消石灰当量替换,胶浆的高温性能有明显改善,但低温性能却也有明显的劣化。综合分析胶浆的高低温性能和可施工性能,水泥的掺量不宜超过40%,而消石灰的掺量不宜超过60%。     

饱水冻结花岗岩动态力学性状的应变率效应

从某场地钻取典型花岗岩岩芯试样,借助75 mm直径SHPB装置和低温冻结设备,分别对-15 ℃和25 ℃饱水花岗岩试件施加应变率大小近乎相等的4种冲击荷载,以探究饱水冻结花岗岩动力学特性的应变率效应。试验结果表明:同等应变率冲击加载下,饱水冻结花岗岩的峰值强度更高,抗剪切强度增加,动态弹性模量变为近似直线型增长;相比25 ℃饱水花岗岩,-15 ℃饱水冻结花岗岩破坏需要更高的冲击应变率,破坏时的峰值应变减小。饱水冻结花岗岩内部复合结构裂纹的形成与耗散能紧密相关,耗散能越大,裂纹越多,用耗散能表征的损伤变量值可以判断岩石的破碎程度,-15 ℃冻结饱水花岗岩破坏时的损伤变量值为0.22。研究方法为确定高寒地区冻结岩体的动力学参数提供依据。     

青海扎日加地区晚三叠世侵入岩锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

青海扎日加地区分布有大量中酸性侵入岩,岩性组合主要由中细粒黑云母花岗闪长岩、斑状黑云母二长花岗岩、细粒正长花岗岩3类组成,岩石中SiO_2(67.38%~76.03%)含量逐渐增高,Al_2O_3(13.62%~15.48%)、CaO(0.6%~3.02%)、MgO(0.12%~1.69%)、K_2O(3.00%~4.51%)、Ti O_2(0.05%~0.66%),碱度率AR=2.01~3.59,大于1;里特曼指数δ在1.42~1.98,属过铝质—钙碱性或碱性花岗岩;稀土总量中等(∑REE=83.09×10-6~222.27×10-6),稀土元素标准化曲线为向右陡倾的富集型曲线,铕处"V"型较明显,同时各曲线近于平行;岩石中Rb、Th明显富积,Ba、Nb、Hf、Zr不同程度亏损,以上特征显示岩石具壳型花岗岩特征。在斑状黑云母二长花岗岩中获得LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(203.34±0.72)Ma,表明巴颜喀拉山浊积盆地区的同碰撞花岗岩发生在晚三叠世并持续至早侏罗世,在构造阶段上属于从挤压构造体制向伸展构造体制转化的转折期。     

大兴安岭中南段桦杆子沟岩体地球化学特征、锆石Hf同位素及地质意义

大兴安岭中南段晚中生代岩浆活动剧烈,其岩浆物源及伸展构造成因一直存在争议。桦杆子沟岩体呈复式岩基产出,主要分为二长花岗岩与黑云母花岗岩组成的正常花岗岩单元和闪长质包体及其寄主岩等构成的基性岩浆单元。两类岩石主量元素相似,具高硅(67.71%~76.62%)、富碱(7.92%~9.10%),低CaO(0.37%~0.50%)、MgO(0.19%~0.34%)的特征,属高钾钙碱性系列;闪长质包体及其寄主岩相对富CaO(1.98%~2.39%),MgO(1.17%~1.23%),同属高钾钙碱性系列;ACNK值介于0.98~1.06之间,为准铝质—弱过铝质岩石。岩石相对富集轻稀土,(La/Yb)_N为1.97~8.18,在球粒陨石标准化稀土配分图解中呈缓右倾海鸥型,具有较为明显的负铕异常(δEu为0.01~0.40)。两类岩石微量元素组成显示岩石富集Rb、U、Th、Zr、Hf等元素,强烈亏损Sr、Ba、Ti、P等元素,为高分异I型花岗岩。岩石具有高正的ε_(Hf)(t)值(+3.7~+8.7)和年轻的二阶段Hf模式年龄(408~731 Ma),表明这些花岗岩源区主要为年轻地壳物质,并有幔源物质的混入。在蒙古—鄂霍茨克洋闭合导致陆壳碰撞的地球动力背景下,由基性的幔源岩浆携带大量的热量上涌至新元古界的下地壳,诱发下地壳岩石(变杂砂岩)部分熔融,并与幔源熔体(角闪岩相部分熔融)混合形成母岩浆,最终上涌侵位形成了以桦杆子沟为代表的复式岩体。     

钻进参数用于香港复杂风化花岗岩地层的界面识别

在采用仪器钻进系统对复杂风化花岗岩地层界面进行成功识别的基础上,在复杂风化花岗岩场址的勘探中进行进一步应用和检验。在该风化花岗岩地层中,强风化与中等风化花岗岩交错,地层特征相当复杂。试验采用R–20液压回转式钻机,并安装数字式钻孔过程监测系统,在钻孔过程中对穿孔参数进行自动采集。对穿孔参数的定性和定量分析表明,在此地层中,有效轴压力、钻具转速、冲洗压力、钻头位移及穿孔速率等监测参数在界面处亦具有明显的涨落,说明这些参数与界面处岩石强度的变化具有很好的响应特征,能可靠地揭示复杂地层的变化。同时,采用变斜率法对地层中的主、次界面进行识别。t检验表明,仪器钻进系统对岩土界面识别的置信度为99%。     

高温后花岗岩力学性能的试验研究

对经历不同高温后花岗岩的力学性能进行了试验研究，分析了花岗岩应力．应变曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量和泊松比等的变化情况。研究结果表明，经历400℃以内的高温后，温度对花岗岩的力学性能的影响不明显。但经历的温度超过400℃后，随受热温度升高花岗岩力学性能迅速劣化，花岗岩峰值应力(或强度)和弹性模量急剧降低，而峰值应变迅速增长。高温后花岗岩泊松比随经历高温的增加而呈减少趋势。     

单裂隙花岗岩在应力–渗流–化学耦合作用下的试验研究

 通过开展单裂隙花岗岩在恒定三轴应力及化学溶液渗透压作用下的试验,对单裂隙岩石在应力–渗流–化学耦合环境下的综合响应机制进行研究。结果表明,单裂隙花岗岩在同时承受三轴压缩荷载及渗透压作用时,其侧向蠕变变形一直以稳定速率增加,显示水对裂隙面的物理软化效果,不同于完整岩石的扩容机制;应力作用下渗流溶液与裂隙表面矿物发生明显的溶解反应,其中反映硅铝酸岩矿物溶解的Al3+及SiO2浓度随时间递增,硅铝摩尔浓度比下降。扫描电镜下观察到长石、石英表面溶蚀孔洞及云母溶解后的不完整解理;随着裂隙接触面上水岩相互作用,水力开度发生变化。酸性溶液渗流情况下的水力开度降低,直至稳定;而蒸馏水渗流情况下的水力开度先增加直至稳定。造成此种不同变化规律是水岩化学反应及水力通道贯通两种因素的相互竞争的结果。对裂隙表面三维激光扫描表明,反应后裂隙面的JRC明显降低,表面趋于平缓化,表明应力作用下的溶解反应优先发展于矿物颗粒接触面。     

600 ℃内高温状态花岗岩遇水冷却后力学特性试验研究

 通过对600 ℃内高温状态花岗岩遇水冷却后的力学特性试验研究及花岗岩体遇水热破裂劣化机制的探讨,发现高温状态花岗岩遇水冷却过程中,由于岩体内温度急剧变化,岩体内产生热破裂或热冲击现象,岩体力学性能劣化,从而导致超声波速、单轴抗压强度、抗拉强度及弹性模量随温度逐渐减小。具体表现为：(1) 高温状态花岗岩遇水冷却后超声波速随着经历温度的升高呈负指数函数关系降低;(2) 花岗岩经过高温遇水冷却处理,峰值应力和峰值应变及其单轴抗压强度都受到很大影响;(3) 高温状态遇水冷却处理对花岗岩的抗拉强度影响明显,抗拉强度随温度的变化规律符合负指数函数关系;(4) 高温状态花岗岩遇水冷却后其弹性模量随温度的升高呈负对数规律减小。     

热力耦合作用下花岗岩流变模型的本构关系研究

 热力耦合作用下岩石的微观结构的变化是引起宏观力学变化的主要原因,从热力耦合作用下花岗岩的流变机制研究出发,建立热力耦合作用下花岗岩的流变模型,从而推导流变本构方程是一种可行的方法。通过热力耦合作用下花岗岩的流变机制研究可知：(1) 花岗岩是一种由多种成分构成的具有多晶复合介质特点的脆性坚硬岩石,具有很大的非均质性,内部微观结构可分为晶粒、晶粒边界、晶间胶结物及晶间孔隙,这样的组分和结构将决定花岗岩在热力耦合作用下的流变特性。(2) 热力耦合作用下花岗岩流变现象主要是热力耦合作用下岩体内晶间胶结物及晶粒内部产生的位错及微破裂过程,即温度产生的热破裂和应力产生损伤破裂的复合破裂过程,微观结构上的变化使得标志着热力耦合作用下宏观力学特性的力学参数成为温度的函数。因此,将岩石现象流变学与物理流变学结合起来,提出热力耦合作用下岩石热黏弹塑性流变元件力学元件,在广义西原模型的基础上建立热力耦合作用下花岗岩流变模型,推导出可描述150 MPa及600 ℃以内花岗岩的流变本构方程,用试验结果验证了其适用性和合理性。热力耦合作用下花岗岩流变模型的本构方程的建立为高温岩体地热开发钻井施工及其稳定性研究提供了依据。