刚性挡墙后非饱和土破坏模式及主动土压力计算     

邓波  杨明辉  王东星  樊军伟 《岩土力学》2022,43(9):2371-2382

目前主动土压力计算方法多仅针对土体处于饱和或干燥状态,忽略了其从非饱和到局部饱和,或饱和到非饱和的渐变过程,进而导致计算结果失真。鉴于此,首先开展了一系列刚性挡墙非饱和砂土主动土压力模型试验,揭示了墙后土体的破坏规律：（1）墙后土体顶部出现了近似竖直裂缝,且其发展深度随墙面粗糙度和含水率的增加而变大;（2）墙土界面摩擦对塑性区形状影响较小,且在挡墙移动过程中,墙后土体塑性区形状始终近似保持为平面。在试验基础上,引入广义有效应力原理,基于极限平衡分析建立了考虑吸应力效应的非饱和土主动土压力计算方法,理论与试验实测值表明,所提方法相比其他方法,更接近于试验值。分析了各主要因素对非饱和土压力分布规律的影响,结果表明：主动土压力随有效内摩擦角值增加而减少,而界面摩擦角对其分布影响较小;相比于无吸力情况,考虑吸力时主动土压力更小;随着进气值增加,吸应力对主动土压力的贡献减少,最终趋于恒定。  相似文献   

Haitaite-(La), LaU4+Fe3+2(Ti13Fe2+4Fe3+)Σ18O38, a New Member of the Crichtonite Group     

WANG Fenggang  FAN Guang  LI Ting  GE Xiangkun  WU Yu  WANG Tao  YAO Jian 《《地质学报》英文版》2022,96(6):2007-2014

Haitaite-(La), (La, Ce)(U4+, U6+, Fe2+)(Fe3+, Al)2(Ti, Fe2+, Fe3+)18O38, is a new member of the crichtonite group. It is named after the Haita Village in the Miyi County of Sichuan Province, China, where the mineral was discovered. The mineral occurs as black opaque centimeter-sized aggregates in the external contact zone between the Neoproterozoic (~800 Ma) alkali feldspar granite and the Mesoproterozoic (~1700 Ma) micaschist. In the studied sample, haitaite-(La) is associated with other minerals, including ilmenite, magnetite, rutile, zircon, brannerite and uraninite. The new mineral is a black, metallic phase and has a Mohs hardness of 6, with a density of 4.99 g/cm3 (calculated) and 5.03 g/cm3 (measured). Haitaite-(La) is opaque in transmitted light and grayish-white under reflected light, with a reflectivity between 22.5% and 16.42% in the 400–700 nm band (SiC, in the air). The compositions of the mineral were measured by EPMA, the U4+/U6+ ratio was determined by X-ray photoelectron spectroscopy and the Fe2+/Fe3+ ratio was determined by M?ssbauer spectroscopy. Haitaite-(La) is trigonal, belongs to R3ˉ and has unit-cell parameters a = 10.3678(5) ?, c = 20.8390(11) ?, V = 1939.9(2) ?3, Z = 3. The crystalline structure is composed of octahedra with 9 layers of close-packed octahedra (M1, M3, M4, M5), tetrahedra (M2) and contains large 12-coordinated M0 sites.  相似文献   

煤矿井下定向钻孔中电阻率探测技术与应用     

李博凡  刘磊  范涛  蒋齐平  王杰 《煤田地质与勘探》2022,50(1):52-58

受高瓦斯/承压奥灰水威胁的工作面开采前,一般采取定向钻进技术在工作面底板开展压裂或注浆工程保障开采安全。利用底板定向钻孔开展孔中探测工作,可更加精细揭露工作面内隐伏构造,还可实现“一孔多用”。为解决定向钻孔内的探测问题,提出一种在水平定向钻孔中进行直流电阻率法探查的方法。定向钻孔施工完毕后,退出定向钻孔施工的通缆钻杆,送入内平钻杆,将孔中高密度电缆通过钻杆尾端特制水便送入钻孔,使孔中电缆平铺于钻孔中,在定向钻孔水平段,进行孔内直流电阻率法径向探测。在理论上通过数值模拟研究层状介质下单孔测量工作模式的接收信号衰减规律、视电阻率曲线变化特征、顶底板岩性对测量结果的影响等,并采用单孔测量数据对孔旁异常范围进行反演定位。数值模拟研究表明,孔中电阻率探测方法对隐伏的异常体有良好的探测效果。通过在陕西韩城某矿井下实际煤层底板探测试验,对研究区2个定向抽采钻孔孔中探测数据进行处理,反演结果异常区与工作面内隐伏小断层位置吻合,验证了定向钻孔中电缆布置的可行性和定向钻孔内通过孔内径向和孔间透视探测隐伏构造的可靠性。   相似文献   

钻孔瞬变电磁方法探测越界开采采空区的应用     

范涛  李萍  赵兆  李巍  赵睿  张鹏  姚伟华  李宇腾  房哲 《煤田地质与勘探》2022,50(1):20-24

煤矿井下越界开采扰乱煤炭资源开发秩序,同时存在巨大的安全隐患,准确探测越界开采采空区及其边界对安全采掘极为重要。常规的矿井瞬变电磁探测方法容易受到巷道中的金属和电磁信号干扰,探测精度有限,难以满足采空区边界精准解释的需求。为了解决这一问题,提出一种钻孔中收发信号的钻孔瞬变电磁方法和施工工艺,利用其远离巷道和靠近异常体的特点,提高异常信号在实测数据中的占比;并研究可行域约束的OCCAM反演算法,进一步减小体积效应影响,实现了对越界开采采空区的电阻率精细成像。结合山西某煤矿的工程实践,对该方法精准探测邻矿越界开采采空区规模、性质的实用性和有效性进行了检验。结果表明,钻孔瞬变电磁方法是矿井地球物理技术与钻探工艺技术的高效结合和有益补充,基于可行域约束的OCCAM反演算法能够有效应用于越界开采采空区的边界精确成像解释。   相似文献   

西藏南冈底斯叶巴火山弧的构造-地层属性及其演化     

唐宇  王根厚  冯翼鹏  次旦  李典  范正哲  高曦  韦宇飞  胡继信  张培烈 《地学前缘》2022,29(1):285-302

南冈底斯岩浆岩带出露的一套早—中侏罗世火山-沉积建造经历了多期构造变形,致使这套火山-沉积层序发生了强烈的面理置换,形成了典型的构造-岩石地层。依据造山带地层划分方法将叶巴火山弧厘定为叶巴岩群,并根据内部岩性组合特征和构造变形特征将其进一步划分为邦堆岩组、叶巴岩组、甲玛岩组。运用构造解析原理划分了3期构造变形事件。第一期构造变形为脆-韧性剪切变形,剪切方式为纯剪占优的一般剪切变形,透入性面理S₁普遍置换层理S₀(S₁∥S₀),伴生倾伏向85°~100°陡倾的拉伸线理,运动学指示顶面朝西运动,存在左行和右行两个方向的剪切旋转碎斑共存的现象;EBSD实验结果显示变形的温度≤380 ℃,石英颗粒细粒化明显,重结晶方式为亚颗粒旋转重结晶;⁴⁰Ar-³⁹Ar年代学结果表明该期构造变形时代约为79 Ma,其可能代表新特提斯洋板片低角度(平板式)俯冲引起在弧后挤压背景下形成的挤出构造。第二期构造变形表现为S₁面理发生纵弯褶皱变形形成的轴面劈理S₂,轴面产状倾向北或南,倾角40°~70°,枢纽向西或北西西倾伏;结合区域地质演化特征,认为其可能是在晚白垩世(79~68 Ma)南北向持续的挤压应力条件下,南冈底斯弧后盆地整体向上挤出,引发上地壳缩短、加厚进而导致褶皱作用的发生。第三期主要为浅层次膝折构造和近东西向正断层,最大主压应力方向为铅直向,最小主压应力方向(伸展方向)为近南北向;结合区域构造演化特征,认为该期变形可能代表渐新世末—中新世初期(23.74~21.1 Ma),印度岩石圈或青藏高原岩石圈或两者组合的拆沉作用引起冈底斯岩基隆升(主要动力学机制)和GCT活动并共同作用导致近南北向伸展滑覆事件发生。  相似文献   

深海海底边界层原位观测系统研发与应用     

季春生  贾永刚  朱俊江  胡乃利  范智涵  胡聪  冯学志  余和雨  刘博 《地学前缘》2022,29(5):265-274

为进一步研究南海北部陆坡海洋动力过程对深海海底边界层的影响,研发了“深海海底边界层原位观测系统(In-situ Observation System for Bottom Boundary Layer in Abyssal Sea)”,ABBLOS。观测系统主体为坐底式深海运载平台,最大工作水深可达6 700 m(实际工作水深取决于搭载设备的耐压水深),是研究深海海底边界层问题的重要技术创新。观测平台由上下两部分框架结构组成,上部框架用于搭载和回收观测设备,下部支撑架为配重,并且用于提供距离海底1 m的观测空间;同时创新性地设计了“卡槽定位-螺栓紧固”的连接方式连接上下两部分,连接方式简单可靠,保证了平台回收成功率。ABBLOS集成了75 k-ADCP、高频ADCP、ADV、高精度压力计、海底摄像机等设备,以及甲烷、温盐深、浊度、溶解氧、氧化还原电位等传感器,首次实现了内波、中尺度涡等海洋动力过程与海底边界层物理化学参数的动态变化同步观测,特别是可以观测距离海底1 m高度范围的水体流速剖面,并且达到7 mm一层的垂向空间分辨率。研制完成后,2020年在南海北部陆坡神狐海域655 m和1 405 m水深处分别成功布放并回收,观测时间共计34天,采集到观测站位上覆海水的流速剖面结构,捕捉到了平均周期为1天1次的内波作用过程,以及海底边界层的多种物理化学参数。初步分析655 m水深处的观测数据后,发现深海海底边界层的温度、压力、溶解氧、密度和盐度等参数受控于海洋潮汐过程,尤其是温度和压力的变化基本与潮汐周期同步。海底边界层氧化环境较为稳定,甲烷浓度由高变低,但是基本在海洋溶解甲烷平均浓度范围内。与潮汐相比,内孤立波对深海海底边界层水体的影响程度较小,但是明显可以引起沉积物的再悬浮,引起的海底边界层的海水浊度从背景值的0.01 NTU增大到48 NTU,海底摄像机也记录到了内孤立波期间深海底层海水突然变浑浊的过程,说明南海内孤立波可以影响海底沉积物的输运。  相似文献   

南海神狐海域水合物一维速度结构研究： 基于中—低饱和度水合物区的约束     

柳雷锋  夏少红  方允鑫  林霖  范朝焰  孙金龙  赵芳 《高校地质学报》2022,28(3):424-439

高精度OBS探测作为目前研究水合物的常用技术手段,可以获取水合物矿体精细速度结构,在研究天然气水合物饱和度、水合物资源的预测与开发等方面具有重要指导意义。然而正演模拟OBS速度结构是繁琐漫长的过程,构建合理的初始模型是后续精细结构快速成像的重要前提。本研究基于全球18个已探明地震波速度的水合物区,分析了水合物矿体内纵波速度的共性特征和影响因素,拟合了水合物矿体带纵波速度与海水深度、沉积物厚度的经验公式。综合经验公式、OBS数据与多道地震剖面,建立了神狐水合物区横向均匀初始模型,并通过射线追踪与走时拟合模拟了神狐海域的一维纵波速度结构。结果表明,神狐水合物矿体带具有高纵波速度(1.83~1.92 km/s）,游离气层具有低P波速度（1.60~1.70 km/s）,此外,基于全球的水合物速度经验公式对神狐海域速度结构模拟具有重要参考意义,有望为获取神狐海域二维/三维精确速度结构提供可靠的初始模型,进而指导水合物精细勘察与资源评估。  相似文献   

新疆昌吉南部侏罗系头屯河组物源与沉积环境分析     

罗居德  刘云华  夏昭德  汪帮耀  范媛媛 《地质与资源》2022,31(4):473-485

在野外勘察和实测剖面的基础上,运用粒度分析、碳氧同位素分析及多碎屑三角端元分析等方法,对新疆昌吉南部侏罗系头屯河组进行研究.认为头屯河组主要发育辫状河三角洲前缘亚相以及滨浅湖亚相.碳氧同位素样品结果显示¹³C_V-PDB值均在-9‰~-17.3‰之间,平均-13.275‰,¹⁸O_V-PDB值在-14.2‰~-16.2‰之间,平均-15.425‰,¹⁸O_V-SMOW值在-14.2‰~-16.3‰之间,平均-15.05‰,表明头屯河组砂岩形成于大气淡水成岩环境.成岩压实的温度范围为99.26~114.1℃,埋深在4.34~5.23 km之间,平均4.87 km.物源分析反映其主要为隆升基底、岛弧造山带的构造背景,并在沉积后期显示为混合物源区.侏罗纪沉积环境由潮湿型气候逐渐向干旱型气候转变,在头屯河组沉积时期,沉积环境发生多次弱还原-弱氧化环境与较强氧化环境之间的交替转换.  相似文献   

陕西旬阳地区小河金矿硫铅同位素组成及地质意义     

孟五一  刘家军  魏立勇  张振  吴欢欢  范堡程  潘元  李国英  贾彬 《现代地质》2021,35(6):1587-1596

小河金矿是近年来在南秦岭中带发现的中型金矿床,矿石类型为微细浸染型,矿床受地层和构造双重控制。在野外工作基础上,根据矿物组合及穿插关系划分了4个成矿阶段:Ⅰ,成矿早期少硫化物石英脉成矿阶段;Ⅱ,石英脉、黄铁矿、毒砂成矿主阶段;Ⅲ,石英脉-多金属硫化物成矿主阶段;Ⅳ,方解石、石英脉成矿晚阶段。其中Ⅱ、Ⅲ阶段是主要金矿化阶段。不同阶段样品的原位硫同位素结果显示:成矿早阶段石英脉期的黄铁矿δ³⁴S值为20.80‰~25.77‰,均值为23.59‰;主成矿期II阶段中黄铁矿、毒砂δ³⁴S值为15.46‰~19.12‰,均值为17.5‰;主成矿期Ⅲ阶段中方铅矿、闪锌矿δ³⁴S值为11.35‰~16.78‰,均值为13.88‰。硫同位素特征指示硫以沉积硫为主,成矿过程可能存在低δ³⁴S值热液的持续加入。金属硫化物Pb同位素测试结果显示²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为17.882 1~18.367 4,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.614 0~15.674 1,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为38.016 3~38.934 2,指示小河金矿铅主要源于地壳,同时伴随幔源铅的混入。综合矿床地质特征及硫、铅同位素地球化学特征,认为小河金矿成矿过程可能存在流体混合作用。  相似文献   

Application of Strontium Isotopic Stratigraphy to DatingMarine Sedimentary Units: A Case Study from the PermianStratotype Section in Southern China     

QU Hongjun  CHEN Shuo  HAN Xing  WANG Li  GUAN Liqun  FAN Yuhai 《《地质学报》英文版》2021,95(2):355-369

The calibration of sedimentary rock absolute dates is one of the difficulties in sedimentological and stratigraphic research. Since strontium(Sr) resides in seawater much longer(≈106 a) than the seawater intermixing time(≈103 a), the Sr isotopic composition of global seawater is uniform at any time and results in a stable system throughout geological history,based on which a global Sr isotope composition dating database has been established for age-calibration of marine strata.The Permian stratigraphic sections in the northern part of the Upper Yangtze block, southern China, record continuous marine sediments with clear stratigraphic boundaries and is suitable for stratigraphic dating of Sr isotopes. Based on sampling and Sr isotopic compositions of Permian carbonate strata in the northern part of the Upper Yangtze, a Permian Sr isotope evolution curve was established. According to the basic principles of Sr isotope stratigraphy, the global Strontium isotope age database can be used to calibrate the Permian stratigraphic dates in the northern Upper Yangtze. The results show that the Sr isotope evolution curves for the marine carbonate rocks in the Permian stratigraphic section of the Upper Yangtze present a decreasing trend from the mid-Qixia stage(P2) to the mid-Wujiaping stage(P3), and then rise from the middle Wujiaping stage to the end of Changxing stage(P3). When the Permian Sr-isotope evolution curve is compared with the global Sr isotope evolution curve in the northern Upper Yangtze, the two are consistent in their long-term evolutionary trend, indicating that Permian global geological events are important controlling factors for the composition and evolution of Sr isotopes. The 87 Sr/86 Sr value decreased gradually in the background of large-scale regressions at the turn of middle to late Permian period, revealing that the Emeishan basalt eruption occurred near the Maokou/Wujiaping boundary(GLB). Srisotope stratigraphy dating was performed on the boundaries of the Qixia Formation/Maokou Formation, Maokou Formation/Wujiaping Formation(GLB), Wujiaping Formation/Changxing Formation(WCB) and the Permian/Triassic(PTB) using the Global Strontium Isotope Age Database. The results are 270.4 Ma, 261.2 Ma, 254.5 Ma and 249.7 Ma,respectively. Based on this, the eruption age of the Emeishan basalts is defined at about 261.2 Ma., which is more coincident with that acquired from other previous dating methods on the eruption age of the Emeishan basalts, and therefore proves that the application of Sr isotopic stratigraphy to dating marine sedimentary units is an effective method.  相似文献