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在气体介质三轴高温岩石力学实验仪器上,采用意大利Scaglia Bianca石灰岩,在温度50～300℃、围压150MPa,含50MPa孔隙压、无孔隙压含饱和水和完全干燥三种条件下,开展摩擦滑动实验.实验力学数据和显微结构表明,完全干燥样品在120℃时出现慢滑移,实验样品中没有出现溶解与沉淀.无孔隙压含饱和水条件下,100℃、120℃、150℃条件下出现典型的慢滑移,实验样品中含有微弱的溶解与沉淀;300℃条件下出现黏滑,实验样品中出现沉淀.在含50MPa孔隙压条件下,50℃时的实验表现为典型的稳滑,实验样品中以溶解为主;在100～150℃时,出现慢滑移,实验样品中以溶解为主,沉淀为辅;在200～300℃时,出现典型黏滑,实验样品中以沉淀为主.实验结果表明,石灰岩断层泥摩擦滑动稳定性随温度变化,受流体中碳酸钙的溶解和沉淀作用控制,因此,流体中矿物质的饱和度这一化学性质对断层带的摩擦强度和摩擦滑动稳定性具有显著影响. 相似文献
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简述了最近20年来国内外岩石高速摩擦实验研究领域的进展和动态:岩石高速摩擦实验技术的发展实现了对高滑动速率、大位移的地震过程的实验模拟;其结果揭示了岩石和断层泥在地震滑动速率下的力学性状,深化了对断层滑动弱化机制、临界滑动距离、以及地震发生过程的认识和理解;实验在假玄武玻璃成因方面取得了重要进展,并提出了断层发生地震滑动可能留下的其它地质证据,可望为研究断层滑动性状与地震物理过程提供新的思路和信息.岩石高速摩擦实验今后的发展方向主要包括:发展具有加温系统和孔隙压系统的岩石高速摩擦实验装置,研究水热作用下岩石和断层泥的高速摩擦性状;室内实验和地震资料分析相结合研究断层滑动和地震机制;室内实验和野外地质调查相结合探索断层发生地震错动的地质证据等等. 相似文献
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为探索断层岩石摩擦特性对于断层力学性质的影响,我们采集了龙门山汶茂断裂韧性剪切带中的富含层状硅酸盐矿物的糜棱岩样品进行了水热条件下摩擦滑动实验研究.实验在三轴压机之上完成,实验温度为100~600℃,有效正压力100MPa,孔隙水压分别为30MPa和130MPa.为获得摩擦滑动的稳定性参数(a-b),剪切滑移速率在1.22μm·s-1,0.244μm·s-1和0.0488μm·s-1之间切换.实验发现在200~500℃的温度范围内,摩擦系数随着温度的增加而显著增大(约0.56~0.72).在200~300℃范围内,随温度的升高糜棱岩的摩擦滑动表现出由稳定的速度强化向不稳定速度弱化转变的趋势.在有效正压力不变的情况下,孔隙水压的增大会促进糜棱岩的摩擦滑动在500~600℃温度范围内由不稳定的速度弱化向稳定的速度强化的转变.实验给出的断层在原地深度处的脆性和塑性变形机制的转变,有助于理解断层深部的地震成核机制以及成核的温压条件. 相似文献
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为探究脆塑性转化带断层的力学性质和滑动稳定性,本文采用干燥的Carrara大理岩预切断层(saw-cut)样品,在气体介质三轴高温岩石力学实验仪上开展了摩擦实验研究,实验温度70～400℃,围压30～100 MPa,位移速率在0.08μm·s-1, 0.4μm·s-1, 2μm·s-1之间切换.实验力学数据揭示,不同围压下Carrara大理岩断层摩擦系数随温度变化规律不同：低围压(30 MPa)下,摩擦系数随温度升高先增大后减小,中高围压(≥70 MPa)下摩擦系数则表现为随温度先减小后增大.断层摩擦滑动行为在100～300℃的范围内表现出由稳定的速度强化转化为不稳定的速度弱化,且在400℃左右重新转变为稳定的速度强化.实验后断层滑动面形貌和微观结构分析表明,稳定滑动断层面为高反射镜面,擦痕清晰;黏滑断层面为有光泽的凹凸不平的表面;最高围压下蠕滑的断层面粗糙无光泽,擦痕不可辨别.本文认为受温度激活的塑性变形过程逐步主导了岩石变形,对断层激活发生不稳定滑动至关重要,而高围压则会抑制断层的不稳定滑动.本研究结果不仅为识别野外... 相似文献
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为了探索断层岩石在断层带不同温度和压力条件下其摩擦强度和摩擦滑动稳定性对于断层活动性的影响,我们采集了龙门山断裂带地震发生区段出露的自然断层泥样品和后山断裂带韧性剪切带中的富含层状硅酸盐矿物的糜棱岩样品进行了水热条件下的摩擦滑动实验研究。我们根据自然断层泥样品的XRD分析结果选取了5种具有不同矿物组合及含量的自然断层泥样品并在50MPa的初始围压和25℃～150℃的温度条件下进行了摩擦滑动实验。 相似文献
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结合实例对岩石三轴实验数据的一些主要特点和适合应用的领域进行了探讨。结果为:①岩石的三轴抗压、抗剪强度随围压(或深度)的增大而增大。低围压时,呈线性增大;当围压超过某一值后,变为增长率逐渐下降的非线性增大;至更高围压后,抗压强度与围压的应力差、抗剪强度将趋于某一常数。②岩石的单轴强度是强度中的极小值。工程应用中应采用三轴强度,以降低造价、避免浪费。③在现有的各种岩石力学实验方法中,三轴实验得出的凝聚力C和内摩擦角Φ相对最准确。④岩石三轴实验数据在与地学相关的领域内有着广泛的用途。 相似文献
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地震荷载作用下发生滑坡的滑动带通常由粗颗粒与细颗粒组成。滑带土的动力性质及动孔隙水压力的发展对边坡的稳定性至关重要。对掺细料砾石混合土进行动三轴试验来探讨细料(粒径小于0.5mm)含量对砾石(粒径6~20mm)混合土的动孔压特性的影响,进行细料含量为0%、20%和40%的三组试样的动三轴试验,采用固结围压为100kPa、固结应力比为1.0、频率为1.0Hz,施加轴向动应力分别为0.50、0.55、0.60和0.65kN,得到动孔压的变化规律。试验发现:(1)相同激振力作用下,随着细料含量的增加,动孔隙水压力增长速度逐渐变缓;相同细料含量时,随着激振力的增大,动孔隙水压力增长速度变快。(2)激振力较大和细料含量较少时,动孔隙水压力在较少的振次下达到较大值并趋于稳定。(3)细料含量为20%的砾石混合土试样在试验终止时的振动次数最大,细料含量为40%的砾石混合土在试验终止时的振动次数最小。(4)当细粒含量为0%和20%时,试验终止时最终的孔压都可以接近固结围压;当细粒含量为40%,激振力较大时,试验终止时最终的孔压才接近固结围压,而激振力较小时最终的孔压远远没有达到固结围压。 相似文献
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采用汶川地震震源区彭灌杂岩中代表性细粒花岗岩样品,在固体围压介质三轴实验系统上开展了高温高压流变实验研究.实验的温度和压力条件按照龙门山断层带5~30 km深度对应的温度和压力（静岩压）设定.利用偏光显微镜和扫描电镜对实验样品进行微观结构观察.实验结果表明,实验样品在10~20 km深度都具有很高的强度,彭灌杂岩在该深度处于脆性破裂-脆塑性转化域,而在20~30 km实验样品强度显著降低,彭灌杂岩进入塑性流变域,这与流变结构中的极限强度很接近.以花岗岩为代表的彭灌杂岩的破裂强度决定了中上地壳的强度,在15~20 km深度不仅强度达到最大值,而且控制了断层不稳定滑动,具备地震成核条件.因此,把彭灌杂岩强度随深度变化规律与流变结构和滑动稳定性参数（a-b）结合起来得出,彭灌杂岩在15~20 km的高强度是汶川地震的孕育和发生的必要条件. 相似文献
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--In this paper, a finite element model for simulating long-term crustal deformation with large slipping along fault interface is developed, where a rate- and state-dependent frictional law is introduced to represent the faulting processes and frictional behaviors of fault interface. Moreover, viscous and plastic material properties are used to simulate pressure solution creep and cataclasis, respectively. Throughout the simulations on a structural model of fault-bend folds, the distributions of the stress invariants, equivalent viscous plastic strain, and the traction on the fault interface are investigated. The sequence of deformation mechanisms during movement over a ramp is discussed. It is also found that this kind of frictional model is suitable to represent the rate-dependent behavior of fault slipping due to the movement over a ramp and the tractions on fault interface for treating the low frictional problem of fault-bend folds. 相似文献
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AN EXPERIMENTAL STUDY ON THE PROCESS OF INTERGRANULAR PRESSURE SOLUTION OF PLAGIOCLASE GOUGE UNDER HIGH TEMPERATURE AND PRESSURE: METHOD AND PRELIMINARY RESULTS 
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下载免费PDF全文 To understand the mechanism of lower-crust earthquake and slow slips, it is necessary to study the frictional properties of mafic rocks and their major rock-forming minerals. Previous studies have performed a series of experimental researches on gabbro, basalt and their major constituents.
According to the results of previous experiments, frictional sliding of plagioclase under hydrothermal conditions(100~600℃)shows a property of velocity weakening, and the experimental results show that both the direct rate effect parameter(a)and the healing effect parameter(b)increase with temperature, a typical feature for thermally-activated processes. Velocity weakening means property of a shear band that has a stronger friction healing effect than the direct rate effect in the rate and state friction constitutive framework, and the healing effect(b value)in constitutive relation mainly reflects the increase in contact area with time under hydrothermal conditions, with some minor effect of structural changes. Since the microphysical mechanism of feldspar minerals at the contacts is mainly brittle cataclasis for temperatures below 600℃, the significant frictional healing effect in this case can only be explained by the mechanism of pressure solution. In order to determine if the dissolution process of plagioclase actually occurs on the laboratory time scale, we conducted hydrostatic experiments on plagioclase powder samples under hydrothermal conditions whereby frequent contact switch between particles seen in frictional sliding experiments can be avoided, making the observation on the dissolution sites possible.
Experimental temperatures were 400℃ and 500℃, with confining pressure of 90~150MPa, pore pressure of 30MPa, with 2mm initial thickness of fault gouge. The mechanical data show that a creep process occurred in the plagioclase fault gouge in the experimental temperature and pressure range; and the microstructures of the experiment show that precipitation of new grains is prevalent as the product of pressure solution process between plagioclase particles. At the same time, it is observed that the contact points have an appearance similar to fused, fuzzy structure as signatures of dissolution. The results of our experiments provide a definite experimental evidence for the healing mechanism in friction of plagioclase and for the theoretical relation between unstable slip and the pressure solution process.
The results of the experiments are summarized as follows:
(1)Drainage rate of pore water in plagioclase gouge was high in the first few hours of experiment, but gradually decreases over time for both temperature and pressure series of experiments slowing down to a steady state. This feature indicates that there is a creep process that evolves inside the plagioclase gouge.
In the temperature-series experiments, the drainage rate of the pore water in the plagioclase gouge at 400℃ is relatively low than the cases for higher temperatures. Thus, the applied temperature is positively correlated with the creep of plagioclase gouge.
(2)Scanning electron microscopy(SEM)observations of the experimentally deformed samples were performed on thin sections cut along the sample axis. Firstly, from the images of microstructure, it was found that the degree of particle fracture became more significant at a higher effective pressure, with smaller pore volume between particles. In the temperature-series experiments it was found that the degree of compaction of plagioclase gouge increased with increasing temperature. Precipitation of plagioclase grains in layered structures was generally observed in high-magnification images, indicating the presence of pressure solution processes. Contact points were also found to be in a state of ambiguity that seems to be a fused morphology, but the details of the structure remain to be determined by further observations.
The above results indicate that the pressure solution process of plagioclase particles can occur on a typical laboratory time scale, and the results of this study provide robust experimental evidences for the theory that links between pressure solution and the mechanism of frictional healing and unstable slips for plagioclase. 相似文献
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饱和粉土液化和应变特性试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
对取自徐州市棠张镇拟建京沪高速铁路路基的粉土,在试验室内按不同的干密度和细粒含量进行重塑,完成了三组不同干密度和四组不同细粒含量的振动三轴液化试验。分析了粉土干密度和细粒含量对饱和粉土抗液化强度的影响;通过曲线拟合方法建议了粉土振动液化过程中的孔压增长模型和永久应变势模型,给出了模型参数。 相似文献
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设计和研制一台大型智能控制压扭多轴加载试验机,形成一个集动静加载、扭剪、常规三轴等功能为一体的多功能土动力试验平台。该试验机具有如下特点:(1)试样尺寸大,高度可达600mm,且可根据试验需求更换大小不同的试样及相应传感器;(2)加载自由度多,可独立施加轴力、扭矩、内压、外压、孔压及相应的位移,实现5个不同物理量的独立控制,从而大大拓宽可施加的应力路径范围;(3)控制智能化,可先将拟进行的应力路径或应变路径写入程序中,试验过程中即可由计算机自动控制。测试结果表明,该试验机的控制精度能够满足土工材料试验的要求。 相似文献
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主应力轴持续旋转条件下饱和松砂的振动孔隙水压力特性 总被引：2，自引：0，他引：2
利用新研制的“土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪”,针对福建标准松砂,在三向非均等固结条件下,进行了能够模拟海洋波浪荷载作用下主应力轴连续旋转的循环耦合剪切试验。通过试验着重探讨了初始主应力方向、振动过程中主应力方向连续变化对不排水条件下砂土的振动孔隙水压力增长特性的影响。实验研究表明:在振动过程中主应力轴连续旋转的条件下,初始主应力方向对砂土的动孔压比与振次比之间关系具有显著的影响,随着初始大主应力与竖向之间夹角的增大,动孔压比的增长速度明显加快,具有较好的规律性;归一化孔压比与广义剪应变之间的关系基本上与初始主应力方向角和振动剪应力幅值无关。 相似文献
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岩石的地震波性质是区域构造研究和浅部地震勘探应用的基础.延长油田是我国重要的油气生产基地之一,但目前仍缺乏地震波性质方面的基础资料.作者利用Autolab2000多功能岩石物性自动测试设备,在0~180MPa及饱含不同孔隙流体(干燥、饱水及饱油)条件下,研究了三种来自延长油田砂岩岩芯的纵波、横波速度.结果表明:三种砂岩的Vp、Vs1和Vs2均随压力增加(或降低)而基本呈对数曲线增大(或减小);干燥、饱水和饱油三种波速间的关系因砂岩类型不同而不同,这主要取决于岩石的有效弹性模量、孔隙流体性质以及岩石的内部结构等;含同种孔隙流体的不同类型砂岩,其Vp、Vs1和Vs2随压力变化的规律主要受岩石孔隙度和粒度的影响;而含不同孔隙流体的同种砂岩,其Vp、Vs1和Vs2随压力变化的规律则主要受控于岩石的有效弹性模量和流体密度.另外,含水或含油饱和度的变化对Vs1和Vs2基本没有影响.实验结果可以为该地区地震资料的解释及与声波测井之间的对比提供重要的基础数据和参考依据. 相似文献
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不同结构的岩石试件变形破坏与孔隙压力关系的实验研究 总被引：5，自引：0，他引：5
根据华北地区地震地下水位动态观测井的含水层岩性、埋深与承压水头大小等实际条件，对具有不同结构的四种岩性试件，在不同围压、初始孔隙压力、变形速率下，进行了变形破坏过程中孔隙压力变化特征的实验研究，探讨了岩性、结构、围压、初即孔隙压力，变形速率等因素对井水位映震特征的影响。 相似文献