冻融温变速率对岩石受载特性的影响规律     

刘成禹  郑道哲  张向向  陈成海  曹洋兵 《岩土力学》2022,43(8):2071-2082

以贺兰山岩画、云冈石窟等中常见的硅质胶结砂岩为研究对象,对不同温变速率冻融后岩样进行称重、超声波测试和单轴压缩试验,探究了冻融后岩石物理力学性质随冻融温变速率的变化规律;根据冻融后岩石受载过程中的声发射和微震特征,揭示了温变速率对冻融后岩石内部不同尺度裂纹扩展的影响规律及其内在机制。研究表明：（1）随着温变速率增加,岩样冻融后的微裂纹增多,颗粒间联结强度减弱,峰值强度、弹性模量降低,破坏应变及损伤参量D_e、D_v增大;（2）冻融岩石受载过程中,微裂纹具有“初始压密―扩展孕育―急速扩展”的演化特征,宏观裂纹演化过程可分为“匀速扩展－急速扩展”两个阶段,其中宏观裂纹的急速扩展阶段还呈现出“孕育－扩展－再孕育－再扩展”的波浪式发展特点;温变速率越大,冻融后岩石受载过程中的微裂纹、宏观裂纹扩展越快,且更易于进入急速扩展阶段;当温变速率增大到一定数值后,微裂纹、宏观裂纹从加载开始即以较高速率扩展,直至岩样破坏;（3）微裂纹孕育阶段和加载全过程的声发射振铃相对增长速率,以及宏观裂纹匀速扩展阶段的相对时长、微震振铃相对增长速率均与损伤参量D_e、D_v具有较好的拟合关系,能够反映冻融循环对岩石的初始损伤作用;（4）冻胀力随温变速率增加而增大,导致不同温变速率冻融后岩样的初始损伤不同,这是引起冻融后岩石受载过程中裂纹扩展、声震特性出现显著差异的内在原因。  相似文献   

水合物储层伺服降压开采模型试验研究     

王心博  王路君  朱斌  王鹏  袁思敏  陈云敏 《岩土力学》2022,43(9):2360-2370

深海水合物赋存于一定的温度和压力环境下,降压开采时降压速率对分解产气速率和储层变形特性影响显著。利用浙江大学自主研发的水合物降压开采试验装置,通过伺服控制降压速率,初步开展了水合物储层模型降压开采试验,研究了储层温度场、孔压场、产气量等的响应特性,探讨了降压速率对产气效率和储层变形特性的影响规律。试验表明：水合物竖井降压开采时,开采井周围储层温度率先下降,分解域由井周逐步向周围发展。适当提高降压速率能够提高储层开采效率,但降压速率过快时易导致水合物重生成,反而不利于水合物高效持续稳定开采,开采时应选择合理的降压速率以达到最优产气效率。开采过程中根据储层孔隙与外界连通程度,储层孔隙状态可分为完全封闭型、局部封闭型和开放型3种类型。储层开采试验完成后,浅层土体出现 3 种不同变形特征的区域：I 区为井周土层,呈漏斗型下陷;II 区土层平坦,无明显扰动痕迹;III 区为边界土层,该处水气产出受阻导致部分气体向上迁移引起土丘状隆起带出现。这些变形特征与气体在储层中的迁移路径和运移模式相关。通过相似性分析,给出了模型与原型分解时间和产气量等的对应关系。  相似文献   

火山灰增强微生物固化砂土效果的试验研究     

熊雨  邓华锋  李建林  程雷  朱文羲 《岩土力学》2022,43(12):3403-3415

为了提升微生物固化砂土的效果,考虑火山灰的多孔结构及活性特征,设计进行了火山灰增强微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）固化砂土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了火山灰对微生物固化砂土的增强效果及增强机制。结果表明：（1）火山灰能够显著提高砂土微生物加固过程中的固菌率和胶结物产量,火山灰掺量在10%左右达到最佳,与常规MICP相比,固菌率提高了118.28%,胶结物生成量提高了29.55%。（2）火山灰的掺入提高了固化体的抗压强度和抵抗变形的能力,不同围压下固化体的抗压强度提升了52.26%～62.96%,破坏时的应变增加了100.00%～112.58%。（3）火山灰掺入后,固化体的孔隙大小及孔隙率明显减小,整体的密实性及抗渗性能进一步提升,孔隙率从20.12%减小为14.17%,渗透系数降低了一个数量级。（4）火山灰对微生物固化砂土的增强机制主要包括3个方面,一方面,火山灰在砂颗粒间起到了良好的充填作用,大幅减少了颗粒间的大孔隙,使得固化体的密实性增强;另一方面,火山灰良好的吸附作用有效提高了试样内细菌的含量,使固化体碳酸钙的产量及分布的均匀性均增加;第3方面,火山灰中的活性物质参与反应生成的胶凝物质与碳酸钙晶体形成复合凝胶体,使得固化体的胶结性能和密实程度进一步增强。  相似文献   

原状膨胀土剪切力学特性的应变速率效应     

李新明  贾亚垒  王志留  尹松 《岩土力学》2022,43(12):3327-3334

为研究应变速率对原状膨胀土力学性状的影响,通过GDS三轴试验系统进行了不同速率和围压下的固结不排水三轴剪切试验,分析了应力−应变曲线、孔隙水压力、剪切强度以及破坏模式随应变速率的变化规律。结果表明：不同应变速率下,膨胀土应力−应变曲线均呈应变硬化型。随着应变速率的增加,不排水剪切强度单调递增,引入应变速率参数ρ_0.9后发现,不排水强度增长率为14.3%～23.2%,平均值为18.4%。低围压下,应变速率对孔隙水压力影响较小,随着围压的增大,孔隙水压力的发展趋势由软化型转变为硬化型,孔隙水压力峰值随应变速率的增大而减小。原状膨胀土应变速率效应与其多裂隙性密切相关,破坏形式表现为小应变速率下主剪切带与次剪切带共存,大应变速率下仅有主剪切带,裂隙或多剪切带的出现强化了膨胀土强度的应变速率效应。  相似文献   

冀东沉积变质型铁矿成矿规律及找矿方向北大核心CSCD     

崔伟 《地质与勘探》2022,58(5):989-1000

铁矿是重要的大宗金属矿产资源,冀东地区作为我国重要的钢铁基地面临着后备资源不足的问题,亟待深入开展冀东地区铁矿成矿规律和找矿方向研究。本文在近年来冀东地区找矿实践的基础上,利用勘查区找矿预测理论方法体系,系统归纳冀东铁矿床特征,共划分5个成矿区带,分析了本区鞍山式沉积变质型铁矿含铁建造、变质变形空间分带规律及控矿构造特征,并总结该地区矿床成矿规律。提出滦县滦南铁矿成矿区带成矿构造受背形和断裂构造共同控制的观点,指出冀东地区“就矿找矿”预测要素可简化为矿体控制程度和地球物理标志两大类。认为冀东铁矿地质工作程度高,进一步找矿的2个主要方向:一是已有大中型矿山深部和外围“就矿找矿”,预测其仍有较大资源潜力;二是迁安铁矿成矿区带第三层硅铁建造,属新发现的成矿空间,具有重要的找矿意义。  相似文献   

构造活动影响下地质事件沉积序列：以鄂尔多斯盆地延长组长7油层组为例     

梁庆韶  田景春  王峰  余威  孟浩  李建 《地质论评》2022,68(4):2022082010-2022082010

中晚三叠世,印支运动I幕导致秦岭隆升,同期地震、火山活动频发,在鄂尔多斯湖盆中保存了大量地质事件沉积层。为了认识构造活动影响下地质事件沉积序列,探讨地质历史时期内各类地质事件的耦合关系,从全新的角度认识大型坳陷湖盆的形成和演化过程,笔者等以鄂尔多斯盆地内部及周缘的长7油层组野外露头及钻井岩心中发育的关键事件沉积层为研究对象,对地震事件、浊流事件、火山事件、缺氧事件沉积特征和叠置关系进行研究。研究结果表明：在长7期,湖盆中多种事件沉积类型主要受控于中—晚三叠世秦岭造山运动,构造活动引起湖盆沉降,为事件沉积层的保存提供了条件;火山事件喷发的火山灰降落在湖盆中形成凝灰岩层,同时,也为湖盆缺氧事件创造了条件;沉积层因地震活动形成震积岩,而地震活动又是诱发浊流事件发生的关键因素;这些构造活动影响下的地质事件交替发生,共同构成长7油层组内各类事件沉积层的相互叠置关系。  相似文献   

基于偏正态概率分布的粒度分布次总体分离及其沉积环境指示意义     

袁瑞  张昌民  赵芸  张莉  陈哲  张宝进  黄若鑫 《地质论评》2022,68(3):1033-1047

沉积物颗粒是某种沉积环境和水动力条件下多个沉积过程的最终产物。粒度分布是原始沉积信息的载体,是来自不同沉积过程的多个次总体的叠加,频率曲线可能表现为双峰或者多峰特征。传统的沉积学粒度分析方法并未深入研究次总体;常见的概率分布模型在分离次总体后无法全面计算统计参数。本文以214份鄱阳湖现代沉积物的粒度分布数据为例,利用偏正态概率分布模型共分离提取977个次总体,计算各个次总体的统计参数,并对比分析了不同沉积环境中次总体参数的异同。结果表明：① 次总体均值、方差、偏度、峰度、所占百分比和最大频率等参数规律明显;② 从曲流河河道到河流末端、在河流末端顺流方向上和河道左右两侧远离河道方向上,粒度分布中主要次总体粒度均值逐渐减小,河道间洼地和湖区沉积物粒度分布的各个次总体占比接近;③ 江心洲的河道砂和河漫滩细粒粒度分布分别由3种和5种不同类型次总体组成。该方法可为沉积环境的定量判断和沉积过程的定量研究提供参考。  相似文献   

西藏荣玛地区上三叠统日干配错组沉积环境及其构造意义     

陈耀飞  侯恩刚  高金汉  肖红吉  王根厚 《现代地质》2022,36(1):48-57

西藏荣玛地区上三叠统日干配错组发育厚度较大的碳酸盐岩夹少量碎屑岩沉积,在野外剖面实测的基础上,对这套碳酸盐岩进行了岩相与微相分析。通过对碳酸盐岩样品显微薄片观察分析,共识别出13个微相。根据岩石特征及其组合类型划分出6个沉积相:陆源碎屑滨岸相、局限台地相、开阔台地相、台地边缘浅滩相、台地边缘礁相和斜坡相。分析结果表明,晚三叠世荣玛地区主要为陆源碎屑滨岸-浅海碳酸盐台地环境,夹有较深水的斜坡相沉积,共发生了4次海侵-海退旋回,并间隔有若干次小规模的海平面升降变化。区域上,班公湖—怒江洋北缘晚三叠世的沉积环境大体一致,且广泛发育晚二叠世—晚三叠世之间的区域不整合,故认为班公湖—怒江洋的开启时间为晚三叠世之前,且东西段呈准同时开启模式打开。  相似文献   

应用电感耦合等离子体质谱/光谱法研究上扬子区新华磷块岩稀土元素特征及沉积学意义   总被引：2，自引：2，他引：0  

段凯波  王登红  何汉江  郑国栋  熊先孝  袁建国  贺宝宝  屈云燕 《岩矿测试》2015,34(2):261-267

新华磷矿床是我国重要的富集稀土元素的沉积型含稀土磷块岩矿床,本文利用电感耦合等离子体质谱/光谱法(ICP-MS/AES),辅以岩矿鉴定等分析技术,结合沉积学理论研究了新华磷块岩稀土元素地球化学特征及相关问题。结果表明,新华磷块岩稀土总量(∑REEs)较高,集中值介于800×10-6~1200×10-6,其组成属轻稀土+钇型,稀土元素主要以类质同象形式存在于胶磷矿中;新华磷块岩和昆阳磷块岩具相似的REEs配分曲线和明显铈负异常,δCe介于0.28~0.36,表明上扬子区南缘成磷环境为氧化条件,且为稳定的滨浅海被动大陆边缘沉积环境;但新华磷块岩与其上覆黑色岩系REEs配分曲线迥异,后者表现出不明显的铈、铕异常,说明黑色岩系主要形成于深海-半深海静水还原环境,从梅树村期早期至晚期经历了海平面升高的过程,地层层序整体显示向上变深的沉积相变,磷块岩和黑色岩系之间的接触面可能为三级层序甚至更小层序级别的界面。这些沉积学的认识揭示了上扬子区下寒武统层序地层学意义和海相沉积环境特征,对华南早寒武世生命大爆发和层序地层学深入研究提供了证据。  相似文献   

湖北赤壁二叠纪一三叠纪之交古海洋沉积环境演化          下载免费PDF全文

邓宝柱  余黎雪  王永标  李国山  孟亚飞 《地球科学》2015,40(2):317-326

晚二叠世时,湖北赤壁位于扬子台地与北部硅质岩盆地的过渡地带.特殊的古地理位置,使该地区发育一套独特的地层 沉积序列.沉积微相、古生物化石和草莓状黄铁矿的综合研究表明,晚二叠世长兴期至早三叠世早期,赤壁剖面沉积环境演化 可分为6个阶段:近氧化的深水台缘硅质岩沉积、含氧量正常的台缘缓坡沉积、火山活动加剧而含氧量正常的台缘缓坡沉积、 大灭绝后严重缺氧环境的沉积、大灭绝后贫氧环境下的沉积、大灭绝后氧化环境的沉积.由于赤壁剖面处在远离陆地的台缘缓 坡环境,陆源剥蚀的影响可能比较有限,因此火山作用带来的营养物质可能是引起大灭绝后海洋缺氧的主要原因.   相似文献