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根据非均质岩石参数赋值方法具有随机性的特点,以随机参数的变异系数定义岩石非均质度,推导了Weibull分布参数赋值方法的非均质度计算方法,并与形状参数进行了对比分析;推导了基于矿物细胞元参数赋值方法的岩石非均质度的计算方法;利用上述2种赋值方法研究了岩石非均质度对其力学性能的影响。研究结果表明,利用变异系数定义岩石非均质度是合理的,可用于描述不同非均质岩石模型的非均质程度;非均质岩石的力学特性由细观单元力学特性和其非均质特性共同决定,岩石的非均质性对其极限强度具有弱化影响;对于不同的非均质岩石模型,可建立相同的线性函数关系表示非均质岩石极限强度受其非均质度的影响。 相似文献
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用三维梁-颗粒模型BPM3D(beam-particlemodelinthreedimensions)对岩石类非均质脆性材料的力学性质和破坏过程进行了数值模拟。梁-颗粒模型是在离散单元法基础上,结合有限单元法中的网格模型提出的用于模拟岩石类材料损伤破坏过程的数值模型。在模型中,材料在细观层次上被离散为颗粒单元集合体,相邻颗粒单元由有限单元法中的弹脆性梁单元联结。梁单元的力学性质均按韦伯(Weibull)分布随机赋值,以模拟岩石类材料力学参数的空间变异性。材料内部裂纹通过断开梁单元来模拟。通过自动生成的非均质材料模型对岩石类材料的破坏机理进行研究。岩石类非均质脆性材料在单轴压缩状态下破坏过程细观数值模拟结果显示,岩石材料宏观破坏是由于其内部细观裂纹产生、扩展、贯通的结果。通过数值模拟结果之间的对比分析,揭示出岩石试样宏观破坏模式随细观层次上韦伯分布参数的变化而不同。与实际矿柱破坏形态的对比分析表明了模型的适用性。根据数值模拟结果对岩石类非均质材料的破坏机理进行了探讨。 相似文献
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未来人类的地外天体勘探、太空资源开发、地外基地建设等活动都离不开岩土工程技术的发展。目前,人类获得太空岩石样本仅有太空飞行器取样和收集陨石两种途径。由于陨石存量稀少、价格昂贵、尺寸小并且形状任意,因此难以加工成传统力学试验与模拟（mechanical testing&simulation,简称MTS）材料试验机等宏观岩石力学试验所需要的高质量标准岩样。基于微观岩石力学试验和统计分布模型,发展了适用于小尺寸陨石的力学参数测量新技术。首先,应用矿物自动定量分析系统（TESCAN integrated mineral analyzer,简称TIMA）获得NWA13618陨石成岩矿物组成、含量和分布。然后,利用网格纳米压痕技术进行大量压痕试验获得多点弹性模量;之后,利用高斯混合模型,统计求解NWA13618陨石中4种主要矿物的力学参数。橄榄石、辉石、铁镍金属、长石的弹性模量分别为116.73、101.77、87.24、70.74 GPa;最后,基于岩石力学试验结果,采用Mori-Tanaka均质化方法获得NWA13618陨石宏观cm尺度弹性模量为90.48 GPa。提出的微观岩石力学试... 相似文献
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多种类植被覆盖地区ASTER影像岩石、土壤信息提取方法研究 总被引：6，自引：2，他引：4
植被的发育限制了遥感在地质学方面的应用,特别是在多种类植被发育地区不能直接地根据波谱特征进行岩石与矿物方面的填图.利用线性波谱分离等技术方法可以从植被、基岩或土壤混合信息中区分出多类别植被波谱,从像元混合光谱中减去各植被类型所占的像元光谱强度,从而可以求出土壤光谱强度及其所占的份额,有效剥离出岩石和土壤信息.在试验区利用多种类植被干扰消除方法,进行遥感蚀变矿物和岩石填图,具有极大的可靠性.该技术可以在中等植被发育地区的遥感填图中得以推广和应用. 相似文献
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考虑力学参数关联的非均质煤概率模型 总被引：3，自引：0，他引：3
何考虑煤的力学参数之间的关联性是非均质煤储层模拟的关键。通过试验获得了阜新五龙矿某工作面102组煤样的弹性模量、单轴抗压和抗拉强度,定义了弹性模量无量纲因数、单轴抗压强度无量纲因数和抗拉强度无量纲因数及拉弹因数比、压弹因数比5个物理参数,并对试验数据进行统计分析,结果表明,（1）煤的弹性模量、单轴抗压强度和抗拉强度均具有统计分布特征,可以用Weibull分布描述;（2）弹性模量因数、单轴抗压强度因数和抗拉强度因数三者之间存在关联性;（3）拉弹因数比和压弹因数比都符合Weibull分布。以弹性模量为基准,建立了考虑参数关联的非均质煤随机概率模型,开发了相应的虚拟煤体生成程序。研究了2个数值算例,算例1分别按考虑力学参数关联和不考虑力学参数关联两种方法生成煤的力学参数,并与试验数据进行对比,结果表明,前者获得的结果与试验数据更接近;算例2对比了2种方法赋值的平面应变煤样单轴压缩下的宏观应力-应变曲线和煤样破坏过程,结果表明,考虑力学参数关联比不考虑力学参数关联得到的模拟结果更合理,利用文中模型能更好地模拟煤的非均质力学特性。 相似文献
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物理细胞自动机与岩石弹-脆-塑性性质的细观机制研究 总被引：3，自引：0，他引：3
基于能量守恒定律和岩石的基本力学性质,进一步发展了由作者提出的一种用于模拟岩石非线性破坏演化的新方法-物理细胞自动机（PCA）模型。该模型通过岩石内部（或细观）基元（或细胞）间简单的随机相互作用的综合结果来反映岩石系统整体的稳定宏观力学现象。利用PCA模型,研究了形成不同岩石本构关系的本质影响因素,揭示了岩石弹-脆-塑性性质的细观机制,为进一步认知岩石等非均质材料的力学性质提供了一种新的理论方法。同时,其研究思路和结论也可为微观和细观力学的数值模拟方法及新型复合材料的设计提供重要的借鉴。 相似文献
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岩石作为矿物颗粒的集合体,矿物粒径非均质性对其宏观力学特性影响比较明显。基于颗粒流程序PFC2D,通过设置不同种类粒径组合及粒径比来体现粒径非均质性,研究了粒径非均质性对岩石材料宏观力学特性（弹性模量、峰值强度、泊松比）的影响。研究中设计了6种粒径组合方案,粒径种类数分别为:连续粒径、10种、8种、5种、3种、2种,每种方案下设置5种平均粒径及4种粒径比,进行单轴压缩试验。结果表明,岩石内部存在颗粒尺寸效应和粒径非均质效应,岩石弹性模量和峰值强度随粒径增大均呈减小的趋势,随粒径非均质性的提高整体上也呈减小的趋势,但局部变化阶段受模型中细颗粒含量及数量的影响会呈增大的趋势。粒径对弹性模量的作用机制主要是通过影响模型孔隙率实现的。研究结果揭示了岩石宏观特性的变化是模型内颗粒尺寸效应和粒径非均质性效应共同作用的结果,为掌握矿物粒径对岩石强度及变形特性的影响提供了一定依据。 相似文献
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考虑空间相关尺度特征的细观力学模型及其应用 总被引：1，自引：0，他引：1
天然岩石材料内部存在各种缺陷,在微、细观尺度表现出高度的非均质特性。基于连续介质力学框架,采用非线性标量损伤本构关系描述岩石材料的变形与破坏行为,建立了岩石细观损伤本构模型,并在常规Weibull随机分布模型基础上,引入空间相关尺度因子以模拟实际岩石材料各项物理力学指标具有的空间相关特征。选取典型岩石单轴拉伸试验算例,分析随机场内空间相关尺度因子的变化对试样荷载-加口张开度关系曲线以及破坏行为的影响。结果表明,考虑岩石材料各项物理力学指标的空间相关尺度特征对评价其力学指标的离散性以及破坏形态特征有着较显著的影响。 相似文献
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细观非均匀性对脆性岩石材料宏观破坏形式的影响 总被引：6，自引：0，他引：6
岩石材料的宏观力学特征是材料内部细观力学特性的综合反映。对于脆性岩石材料,其内部的非均匀性对材料的宏观破坏形式有着重要的影响。应用演化细胞自动机方法（ECA）对岩石的非均匀性进行了初步的探讨。该方法以位移、力、应力和应变等矢量和张量作为系统的基本变量,定量计算了反映岩石破坏过程中应力集中以及应力重新分布的过程。在宏观上则认为脆性岩石材料是一种非均匀性材料,并假定脆性岩石材料的非均匀性符合Weibull分布,坡度参数m是Weibull分布中的反映分布非均匀程度的重要参数。通过对符合Weibull分布中不同坡度参数的脆性岩石材料进行数值模拟试验,发现由Weibull分布中的坡度参数表示的非均匀性是影响脆性岩石材料破坏方式的重要因素,材料的坡度参数越小,材料越不均匀,其破坏形式则越具有随机性;材料的坡度参数越大,材料越趋于均匀,其破坏形式越具有规则性,即趋于弹性材料的破坏形式,这与试验结果是吻合的。 相似文献
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获取准确的岩石矿物组分与细观结构特征,对从细观层面认识岩石宏观力学性质具有重要意义。CT扫描技术是研究岩石矿物细观结构的有力工具。本文采用高分辨率三维CT扫描系统,获得了花岗岩CT扫描图像;采用阈值分割的方法,综合X射线衍射试验结果确定合理的分割阈值,实现了对花岗岩CT灰度图像的三值化分析;最终获得了花岗岩的主要矿物含量与细观结构特征。研究结果表明:选择合理的分割阈值,可实现花岗岩主要矿物石英、长石、云母的自动识别和定量分析;基于三维重构模型,可获得不同矿物的形状、粒径和空间分布特征。本文方法对定量测试岩石矿物组分和认识其细观结构具有一定的参考意义和价值。 相似文献
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一种计算岩石中矿物组成的新方法 总被引：1，自引：0，他引：1
介绍根据显微下观察,应用岩石化学全分析结果和分子量计算法计算岩石中矿物组成的新方法。所得各种矿物的组成是整块岩石在三维立体体积中各种矿物的质量分数,比目前沿用的目测一个岩石切面上各种矿物的面积百分比法更准确,比CIPW标准矿物分子法更符合岩石样品组合的实际情况,而且可用于含云母族、绿泥石族和铀矿物等蚀变矿化的花岗岩及沉积岩、变质岩的矿物组成计算。 相似文献
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The mineral field structure of a complex placer is a set of features reflecting the distribution and correlation of useful
and accompanying placer-forming minerals, their variation trends, the ordering degree of mineral assemblages, inhomogeneity
levels, etc. The mineral field structure is one of the most important characteristics of polymineral placers. Along with other
properties, it allows one to judge the regional and local formation condition of a placer and to assign it to a certain dynamic
class. The informativeness of this parameter increases if the mineral field inhomogeneity of complex placers is estimated
using various statistical models, in particular, the method of major components, which is one of the modifications of the
factor analysis. This method allows one to restore the structure of such a multifactor system as mineral assemblages of complex
heavy-mineral placers. This analysis yields particularly interesting results in the reconstruction of formation environments
of fossil placers that have lost connection with the recent topography (Devonian gold-diamond-rare metal placers in the middle
Timan region and Mesozoic-Cenozoic titanium-zirconium placers in northern Kazakhstan). It is demonstrated that the mineral
field of a proximal polymineral placer is extremely disordered; its mineral assemblages primarily reflect the provenance rock
composition and only insignificantly the formation environment of the placer itself. The mineral field of a complex coastal-marine
placer of heavy minerals (CMP), in contrast, reflects practically exclusively the lithodynamic situation within the shoreline
zone, including an influence of local factors. Only in exceptional cases, the inhomogeneity of the mineral field of a certain
CMP reflects an additional influence of rocks of the source area. 相似文献
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莺琼盆地中新统是油气勘探开发的重点层系,但海上区块深层储层取心极少,岩石力学参数研究较为薄弱。针对这种现状,文章基于声波全波列测井曲线,计算岩石动态力学参数;利用全岩矿物、物性分析以及压汞实验资料,分析岩石力学参数的影响因素。结果表明：研究区中新统储层杨氏模量介于20~50 GPa之间,泊松比介于0.1~0.35之间,内摩擦角介于20°~35°之间,抗张强度介于5~30 MPa之间。横向上,同一层位各岩石力学参数之间具有非均一性;垂向上,岩石力学参数与埋深呈弱正相关性。影响因素分析表明,岩石孔隙度、粘土矿物含量、脆性矿物含量以及孔隙半径影响岩石力学参数大小。研究成果一方面为该区地应力场模拟、储层裂缝评价以及目的层压裂优化设计提供了可靠的基础数据;另一方面,为衔接深部储层地质参数与地质力学参数评价提供了理论依据。 相似文献
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微生物对碳酸盐岩的风化作用 总被引：7，自引：0，他引：7
微生物-矿物相互作用可以促进许多表生生物地球化学反应过程,是表生地球化学研究的重要内容。通过综合岩石表面的微生物类群及其地质作用,分析碳酸盐岩微生物风化的各种现象,特别是微观尺度上的各种形态,阐述碳酸盐岩的微生物风化机制与风化产物,笔者提出微生物对碳酸盐岩风化的4种途径:(1)通过微生物在岩石表面和缝隙中生长,导致岩石表层发生生物溶蚀、生物磨蚀和生物钻孔作用,加速岩石风化进程;(2)微生物群体形成的钻孔网络可以增强岩石化学溶蚀的有效表面积并导致其表面强度减弱而促进机械侵蚀作用,微生物对周围岩石颗粒胶结结构的破坏、疏松作用也会导致岩石矿物颗粒的分解;(3)微生物的持水作用,微生物分泌的有机酸以及微生物呼吸所释放的CO2对岩表水分的酸化过程亦加速岩石矿物的分解;(4)微生物生长过程中从岩石内摄取营养元素和产生复杂的有机配体,能促进矿物元素的释放。文中提出在开展微生物对碳酸盐岩风化过程和机理研究的基础上,有必要引入微生物生物技术来综合开发本地低品位含钾磷矿产资源,加速岩溶地区山地土壤的形成与演化。 相似文献
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基于现场试验的岩体变形模量尺寸效应研究 总被引：6，自引：4，他引：2
岩体力学参数具有随机性和不确定性,合理确定岩体力学参数是岩土工程稳定性分析的基础和关键。以某水电站前期研究的110个钻孔弹模测试数据为研究样本,对其进行了统计特征分析,确定变形模量的概率分布特征更符合Weibull分布。以钻孔弹模仪承压板尺寸为岩体变形模量研究的样本尺度,岩体由该尺度的岩样叠加而成,建立了不同尺寸的立方体岩体数值分析模型,按照Weibull分布随机给出各岩样的变形模量,在此基础上对不同尺寸的岩体分别进行5 000次单轴压缩试验的数值模拟,得到了不同尺度岩体等效变形模量的变化特征,确定了岩体等效变形模量的REV。基于现场实测岩体变形模量与概率统计理论相结合研究岩体变形模量是一个新的尝试,可为该水电站工程岩体力学参数的合理取值提供依据。 相似文献
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微观结构超压机制与超高压矿物的形成 总被引：3，自引：0，他引：3
提出了由岩石及矿物的结构形态、岩石力学性质不同引起的微结构超压机制。对影响结构超压的诸因素(弹性参数、热物理性质)进行了数值模拟实验和定量分析。研究结果表明，结构压力对超高压岩石、矿物的形成具有重要的意义。结构压力随弹性模量差异、围限压力、温度改变量及热膨胀系数差异的增加而增大。在岩石、矿物的弹性模量相差5倍的条件下，结构附加压力可达到静岩压力的45％左右。如果再考虑热膨胀系数不同及降温引起的附加压力，在较一般的情况下，60公里左右深处就有可能具备柯石英等超高压矿物形成的下限压力条件。 相似文献
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Kailasa Pandarinath Rajasekhariah Shankar Ignacio S. Torres-Alvarado Anish Kumar Warrier 《Arabian Journal of Geosciences》2014,7(7):2851-2860
Magnetic susceptibility and petrographic studies of drilled rock cuttings from two geothermal wells (Az-26 and Az-49) of the important electricity-generating geothermal system, Los Azufres, Mexico, were carried out to determine the relation between the magnetic susceptibility of rocks, the concentration of magnetic minerals and hydrothermal alteration. For this purpose, low-frequency magnetic susceptibility (χ lf) was measured and compared its distribution trends with those of magnetic and Fe–Mg silicate minerals, and with the extent of hydrothermal alteration in rocks of the two geothermal wells. The study indicates a decrease in χ lf values with depth in the two geothermal wells corresponding with: (1) an increase in the reservoir temperature and hydrothermal alteration; and (2) a decrease in the concentrations of Fe–Mg silicates and opaque minerals. The data suggest that ferromagnesian minerals and opaque minerals like ilmenite are the main contributors to the χ lf of rocks. The decrease in χ lf, ilmenite, and Fe–Mg mineral contents with an increase in the hydrothermal alteration degree, pyrite and haematite contents suggests the hydrothermal alteration of ilmenite and Fe–Mg minerals (characteristic of high χ lf values) to pyrite, haematite and other opaque minerals (with low χ lf values). The interaction of hydrothermal fluids with rocks results in the hydrothermal alteration of primary minerals. In a geothermal area, an anomaly of low magnetic susceptibility values of rocks in a homogenous litho unit characterized by high magnetic susceptibility may suggest hydrothermal alteration. Magnetic susceptibility can be a useful parameter, during the initial stages of geothermal exploration, in identifying hydrothermally altered rocks and zones of hydrothermal alteration both at the surface and from drilled wells in geothermal systems. 相似文献