红河断裂带类微生物状纳米颗粒的发现及其构造意义     

蔡周荣  卢丽娟  黄强太  李建峰  肖阳  杨鹏  陆杏欣  张程  黎雨晗 《大地构造与成矿学》2021,45(2):270-279

通过扫描电镜(SEM)观察,首次在红河断裂带内的花岗糜棱岩中发现类微生物状纳米颗粒。高分辨率平插能谱分析结果表明,该类微生物状纳米颗粒成分中的C元素平均含量约为10%,指示无机成因,并非某些菌类微生物,结合XRD分析结果表明该类纳米颗粒成分来自花岗糜棱岩的造岩矿物。通过对各种形貌特征的纳米颗粒观察、筛查和规律分析,探讨了类微生物状纳米颗粒的形成机理及构造意义,认为其形成过程可以分为岩石破裂形成球粒状纳米颗粒、球粒状纳米颗粒粘聚形成片状、片状纳米颗粒卷曲成管状以及管状纳米颗粒脱落聚集四个阶段,其中后三个阶段为纳米颗粒的后生构造变形阶段,指示红河断裂带构造环境的多期次变化。断裂带内球粒状纳米颗粒可能是在宏观构造应力场作用下的最小变形产物,其结构或变形特征蕴含丰富的宏观构造活动信息,是传统构造地质学研究方法之外的新思路和新手段。  相似文献   

马边滑坡运动特征及冲击强度的数值研究     

陈兴  赵洲  魏江波  许冲 《煤田地质与勘探》2021,49(4):234-241

滑坡运动堆积特征及其冲击强度研究对滑坡风险定量评估具有重要意义。通过对四川乐山市马边滑坡基本特征调查,利用支持向量机模型(SVM)和颗粒流方法(PFC),对滑坡岩土体细观强度参数进行反演和标定,结合UAV数据生成滑坡区高精度DEM,在此基础上,重构马边滑坡三维颗粒流数值模型,模拟并研究滑坡的运动堆积和冲击过程。结果表明:马边滑坡运动时长32 s,主滑时间16 s,运动开始5 s后速度达到峰值,为10.2 m/s;滑坡中后部岩土体运动迹线为直线型,中前部运动迹线成扩散状态,最终呈扇形堆积;滑坡在坡脚处的冲击力可达1.5×109 N,并随着坡脚距的增大,冲击力呈现出指数衰减特征。研究结果与滑坡运动过程实际视频解译结果及堆积现状基本一致,相关研究方法为滑坡定量风险评估提供借鉴。   相似文献   

基于离散颗粒模型的岩体结构面动-静态刚度系数对比的数值模拟研究     

周剑  王彦兵  张路青  金永军  涂新斌 《工程地质学报》2021,29(1):25-33

岩体工程计算分析中结构面刚度系数是至关重要的力学参数,计算分析的精度和可靠程度与这个参数密不可分,结构面刚度系数取值仍然是一个难点。岩体中应力波传播至结构面处将会发生反射和透射现象,利用应力波透射系数可反演结构面动态刚度系数。本文从细观力学角度运用颗粒离散元方法,开发分段线性接触模型及应力波吸收边界模型,开展宏观岩体中应力波传播的模拟,结合准静态压缩试验模拟,研究了较为平直的岩体结构面分别在不同正应力条件下的动、静态刚度系数的变化特征。模拟结果表明:(1)利用C++语言开发的分段线性接触模型很好地实现了结构面非线性变形特征的模拟;(2)基于颗粒离散元方法能够准确地反映岩体中应力波传播规律,应力波通过不同刚度结构面的透射系数与理论解一致;(3)在离散颗粒模型中加入黏滞吸收边界条件很好地实现了在有限尺寸模型中远场应力波传播模拟;(4)在岩体模型中结构面接触部位运用分段线性接触模型,通过模拟应力波传播与单轴压缩试验分别获得了一致性较好的结构面动、静态刚度系数,结构面动/静态刚度系数之比值约为1.0。本文对岩体中结构面刚度的测试和取值具有重要的指导意义。  相似文献   

基于数字图像处理的矿物颗粒形态定量分析     

陈建湟  张中俭  徐文杰  李丽慧 《工程地质学报》2021,29(1):59-68

矿物颗粒形态的评价一般采用目估法在显微镜下观测岩石薄片,其评价结果受主观影响。本文利用岩石薄片显微照片,基于图像处理技术提出了矿物颗粒形态定量分析方法。矿物颗粒形态参数主要包括球度、凸度、长宽比、磨圆度等。该方法利用图像分割技术将显微照片中的矿物颗粒区分开,提取颗粒的像素轮廓坐标进行离散几何分析,计算矿物颗粒形态参数。特别地,由于磨圆度难以直接、准确地计算,本文总结前人经验,在傅里叶级数拟合颗粒轮廓的基础上,创新性地提出了棱角关键点识别和分组两步走的方法。本文分别计算了一组理论图形和一张岩石薄片显微照片的颗粒形态参数,验证了该方法的准确性和实用性。本文分析了图像分辨率R_e、颗粒轮廓的傅里叶级数拟合优度R2、棱角关键点分组系数α对颗粒形态参数计算结果的影响,发现:(1)球度、凸度、长宽比的计算结果基本不受R_e和R2的影响;(2)磨圆度的计算结果受R_e和R2的影响,建议颗粒最小外接圆直径像素数大于200 pixel,并且存在一个最优的R2范围,在这个范围内计算的磨圆度结果接近理论值;(3)当α精确到十分位时,初步分组时选取α=0.1最为合理。  相似文献   

纳米SiO₂和石灰改良黄泛区粉土的力学特性研究     

张艳美  马丁  李国勋  毕舰心 《工程地质学报》2021,29(4):1233-1239

为探究纳米SiO₂和石灰对黄泛区粉土的改良效果,通过击实试验、无侧限抗压强度试验、扫描电镜试验和XRF试验等系列试验,研究纳米SiO₂和石灰掺量对黄泛区粉土压实性、抗压强度、水稳性等力学特性的影响,分析改良粉土的微观结构及固化机理。结果表明:纳米SiO₂改良土的最大干密度和最优含水率随纳米SiO₂掺量的增加而提高,纳米SiO₂改良土中掺加石灰会降低最大干密度,但会提高最优含水率;纳米SiO₂与石灰联合使用改良效果优于单独掺入纳米SiO₂,1.5%纳米SiO₂-2%石灰改良土的无侧限抗压强度、黏聚力和内摩擦角提升最为显著;与素土和纳米SiO₂改良土相比,纳米SiO₂-石灰改良土的水稳性得到显著改善;在纳米SiO₂改良土中,纳米SiO₂主要起到填充土颗粒之间孔隙的作用,纳米SiO₂与石灰联合使用可在土中形成胶结物质、发挥黏结与填充作用、大幅提高土的强度。  相似文献   

钙质砂颗粒破碎对临界状态影响的试验研究     

余玮平  顾琳琳  王振  闫斌  叶冠林 《工程地质学报》2021,29(5):1276-1285

钙质砂的颗粒易碎性是造成其变形和强度特性不同于石英砂的重要性质。本文基于临界状态理论,通过一系列试验定量地描述钙质砂临界状态线随颗粒破碎的演化规律。本文试验分两个阶段进行:第1阶段研究了60~2000 kPa围压条件下钙质砂的力学特性和颗粒破碎特征;第2阶段以不同破碎率的试样为母本重塑制样,在100~300 kPa围压条件下,剪切至破碎临界状态线。试验结果表明:在较小围压(<300 kPa)条件下,松砂和密砂均表现出明显的剪胀和应变软化特性;而高围压(>1 MPa)条件下,显著的颗粒破碎会造成试样的持续剪缩;颗粒破碎存在明显围压阈值,对于松砂而言,在围压小于300 kPa条件下,颗粒基本不发生破碎;在e-lg p'平面内,破碎临界状态线的截距Δe_Γ和斜率λ_c均会随着修正相对破碎率B_r*的增大而减小,即颗粒破碎会使临界状态线发生下移和逆时针转动;而在q-p'平面内,钙质砂的临界状态点落在同一条直线上,即存在唯一的临界状态应力比M_cr和临界摩擦角φ_cr。  相似文献   

基于连续消光特征分析的岩石薄片分析系统     

胡小晴  高世臣  张欣  王维  仲鸿儒  周恒 《地学前缘》2021,28(2):296-304

连续消光是指在正交偏光显微镜下,岩石薄片随载物台旋转而发生消光强弱连续变化的现象。作为人工鉴定岩石薄片的重要依据,提取后的连续消光特征可以用于实现岩石薄片的自动分析。结合数字图像处理技术与聚类划分算法,开发出一套能够分割出孔隙、颗粒轮廓,实现颗粒类别划分,并对结果做定量分析的岩石薄片分析系统。从矿物的消光特征本质出发,连续消光特征提取精确与否是能否有效划分颗粒类别的关键环节。因此,针对系统在连续消光特征提取过程中的消光位对齐与消光基值去除操作分别设置了对照组。以鄂尔多斯盆地某区长6段砂岩薄片在正交偏光镜下的角度域序列图像进行实验,结果表明,所开发的基于岩石薄片分析系统能够提取到更为精确的连续消光特征,且该系统定量分析结果与专业人员鉴定结果基本一致。  相似文献   

钙质砂一维压缩回弹过程中声发射特征试验研究     

吴永洁  魏厚振  李肖肖  王志兵  孟庆山  王新志 《工程地质学报》2021,29(6):1711-1721

为了揭示钙质砂在一维压缩回弹作用下的压缩变形、颗粒破碎特性以及声发射规律,对钙质砂进行了3种相对密实度下不同粒组的一维压缩回弹实验和声发射实验。通过对不同粒组、不同相对密实度的钙质砂进行一维压缩实验和同步的声发射实时监测,获得其压缩、回弹和声发射特性,最后通过筛分获得实验后的颗粒粒径分布,得出相对破碎势B_r。实验结果表明:钙质砂的压缩变形由颗粒位置调整和破碎两部分组成,其中颗粒破碎是产生压缩变形的主要因素,回弹曲线近似一条直线,表明压缩变形为不可恢复的塑形变形;压力相同时颗粒粒径越大,相对破碎势B_r越大。颗粒形状不同致使颗粒间填充作用与嵌合作用不同,影响颗粒的滑移与重排列,进而影响颗粒的压缩变形。两种砂的声发射计数率随粒径增大而增大,且都集中出现在800~3200 kPa的压缩阶段,钙质砂的压缩变形及破碎特性与其声发射特征具有一致性,钙质砂声发射计数率与时间关系曲线和应力与时间关系曲线吻合较好,可通过声发射计数率与时间关系曲线来反映钙质砂的力学特性。钙质砂存在一个声发射事件最少的“临界孔隙比”,本次实验中1~2 mm钙质砂临界孔隙比为1.33~1.41,试样的初始孔隙比偏离该临界值时,声发射活动会有不同程度提高。  相似文献   

考虑形貌特征和级配影响的钙质砂压缩破碎力学特性研究     

田朝阳  兰恒星  刘鑫 《工程地质学报》2021,29(6):1700-1710

针对岛礁大型构筑物修建过程中由于高应力而导致作为地基材料的钙质砂发生破碎,进而引发地基沉降变形问题。本文采用高压固结仪对钙质砂开展了一系列终止压力为16 MPa的侧限压缩试验,研究了高应力水平下钙质砂的压缩破碎特性。同时基于显微图像采集和处理技术对钙质砂颗粒的形状参数(圆度和完整度)进行了定量化表征,研究了钙质砂的形状分布规律。最终分别探讨了级配特征(如平均粒径、不均匀系数)、形貌特征等因素对钙质砂压缩和破碎特性的影响。结果表明:随着平均粒径的增大,钙质砂颗粒的形状不规则程度逐渐增加,其棱角也越发育。随着竖向应力的增大,在e-logp平面内,不同粒径钙质砂的压缩曲线逐渐会聚并相交于一条直线,初始粒径对其压缩特性的影响逐渐减小以致消失。而不同级配钙质砂的压缩曲线也发生会聚,但未相交于一条直线。当试样的不均匀系数(C_u)相近时,其压缩破碎量随着平均粒径(d₅₀)的增大而逐渐增加,当试样的d₅₀相近时,其压缩破碎量随着C_u增大而逐渐减小。上述研究成果将对南海岛礁大型工程建设提供重要科学依据。  相似文献   

松辽盆地古龙凹陷白垩系青山口组储集空间与油态研究     

何文渊  崔宝文  王凤兰  王永卓  蒙启安  张金友  邵红梅  王瑞  白云风  林旭东  赵莹  孙宝刚  付秀丽  徐庆霞  崔坤宁  钟建华  高剑波  孙宁亮  毛毳  邵珠福  倪良田  宋全友  薛纯琦  郝兵  圣朋朋  张继震  王宇航  张文鑫 《地质论评》2021,67(6):67120003-67120003

松辽盆地古龙凹陷有丰富的页岩油气资源。但是目前对古龙凹陷页岩油储层的岩石学特征和页岩油的状态,尤其是储集空间的类型及其组合关联性认识不清。通过对古龙凹陷白垩系青山口组岩芯的精细描述及其薄片分析和电子显微镜观察及三维CT深入研究,发现古龙青山口组页岩油的储集空间具有多样性和多尺度性。除了纳米孔缝外,还有页理缝。根据页理缝的规模和与油气的关系,可分为5类：① 纳米缝,缝宽在10~50 nm,缝长50~100 nm,或更长;两端尖中间宽,微弯曲呈蠕虫状;本身也是重要的储集空间,是纳米级油元的重要组成部分,与纳米级孔油元和微米级油基关系密切;② 微米缝,宽 0.1 μm 到数微米,长数十微米到数百微米,与纳米级油元和微米级油基关系密切;③中微缝,宽数微米到数十余微米,缝长数百微米,与微米级油基关系密切;④大微缝,宽数十微米到100 μm,长数百微米到数毫米,与微米级油基和微微缝及中微缝关系密切和⑤ 大页理缝(宽数百微米,肉眼明显可见),与各级微裂缝关系密切。此外,可见高角度倾斜或直立的裂缝,由于这些页理缝顺层发育,所以往往当做页理对待。通过研究,认为页理缝主要是嫩江组沉积末期（嫩末）和明水组沉积末期（明末）的构造反转褶皱过程中形成的。另外,还发育了大量的顺层方解石脉,根据方解石脉的宽度分为3类：① 小型介于0.1~1.0 mm;② 中型介于1.0~5.0 mm;③ 大者介于0.5~1.0 cm,最大宽度2.5 cm。较大的顺层方解石脉由垂直页理的纤柱状方解石组成。大方解石普遍发育共轭裂缝和挤出构造,是古龙凹陷嫩末和明末古应力反转的结果,也是古应力恢复的重要依据。经应力恢复认为嫩末和明末,可能一直延续到依安组的最大应力来自于水平方向（东西方向）,在1500 m和2500 m深度水平最大挤压应力分别可达139.16 MPa和204.27 MPa,而垂向最小应力则分别为35.44 MPa和59.07 MPa。所以,在这种应力状态下导致顺层发育了大量页理缝和顺层纤柱状方解石脉。此外,在页理面上还发育了一系列摩擦镜面、擦痕、阶步、光面、剪裂面、鳞片构造、碎片构造等,揭示了沿页理发育了强烈的顺层剪切。四级纳微缝与大页理缝密集发育,在顺层面方向构成了裂缝空间联通网络,使页岩在顺层面方向渗透率较好或很好;裂缝空间联通网络与纳米和微米孔一起构成了一个三维的特殊缝孔体,与碳酸盐岩的缝洞体相当。纳米孔缝和微米孔缝及页理缝对于松辽盆地青一段页岩油的勘探开发具有重要意义。  相似文献