Visualizing the effect of excavation rate on rock deformation and fracturing of tunnels using a transparent soft rock surrogate     

Xu  Guoan  Iskander  Magued  Ads  Abdelaziz  Jing  Hongwen 《Acta Geotechnica》2022,17(5):1949-1969

One of the most important problems during tunneling in soft rock is deformation and fracturing of the rock during tunneling. The problem was successfully explored by using a transparent rock surrogate to simulate the behavior of soft rock, which permitted visualizing conditions within the rock. Synthetic soft rock was made using consolidated fused quartz saturated with a blend of two mineral oils that have the same refractive index as the quartz. The tunnel was simulated using a smooth aluminum tube and two tunneling methods representing machining and blasting were considered. Two observation planes made of seeding particles were pre-placed within the model and used to track soil movements and crack propagation. Images of both planes were captured simultaneously using two orthogonal cameras. Rock deformations were concentrated in the vicinity of the tunnel face, and deformation rates behind the tunnel face were significantly greater than those ahead of the face. However, deformation rates and patterns varied considerably depending on the excavation method/rate. Fracturing mechanisms exhibited similar differences, for machining deformations occurred higher above the crown and propagated toward the tunnel face. Conversely for blasting deformations sprang from the crown upwards. These observations can assist with numerical simulations and in planning tunnel support systems.

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塔河油田奥陶系岩溶塌陷体结构识别及成因分析     

李新华  康志宏  刘洁  杨德彬  汪彦  陈华鑫  贺煜 《现代地质》2021,35(6):1830-1843

塔河油田奥陶系碳酸盐岩古溶洞塌陷是一种特殊的岩溶型储集体,塌陷作用导致早期洞穴的坍塌、围岩多类型的角砾岩化以及孔隙结构在一定范围上的改造等。通过钻井、岩心、常规测井、FMI 成像测井等技术手段来识别和再现了塌陷体裂纹角砾岩、镶嵌角砾岩、混杂角砾岩和溶洞及其沉积充填物等独特的响应特征。展示了岩溶塌陷体及其上覆地层地震同相轴“下凹”和伴随“串珠”状—杂乱反射的地震结构特征。依据塌陷几何结构的生长指数(EI)、垂向海拔变化(ΔZ)以及宽度(W)等参数定量评价,指出塌陷形成具有多期次性,在下巴楚泥岩段达到峰值。通过实例剖面分析,将塌陷体分为3种类型:(1)早期(表生岩溶期)溶蚀塌陷,常发育多层洞穴垮塌,塌陷带内角砾岩发育,构成了灰岩和混杂角砾与泥质支撑的混杂角砾复杂岩性组合,储集体上下整体连通,具有一定的储集性能;(2)中期(早石炭世)负载塌陷,属于埋藏后塌陷,储集体由缝隙、裂纹角砾岩、镶嵌杂乱角砾岩、富碎屑基质支撑的杂乱角砾岩和洞穴沉积的石英砂岩组成,存在未充填的残余洞穴储集空间;(3)晚期(海西晚期)断控塌陷,海西晚期构造导致的埋藏后的古溶洞塌陷,形成新的“缝隙、镶嵌角砾岩、杂乱角砾和原始溶洞”的塌陷结构,储集性能较好。原始洞穴层、塌陷时间和主控因素三者的相互组合导致了古洞穴塌陷的复杂储集体结构。分析认为负载塌陷和断控塌陷发育有效的储集空间,可作为油气开发有利的潜力目标区。  相似文献   

渤海西部沙东南构造带东营组古地貌特征及对沉积的控制作用     

康海亮  林畅松  牛成民 《地质力学学报》2021,27(1):19-30

渤海西部海域沙东南构造带处于沙垒田凸起向沙南凹陷的过渡部位,受继承性凸起、不同时期同沉积断裂和古沟谷多种因素影响,沉积相的发育较为复杂,制约了下步油气勘探。为此,通过分析由地层厚度法恢复的沙东南构造带东营组各三级层序沉积时期的古地貌,明确了研究区发育凸起区、斜坡区、古沟谷、断槽、浅洼和深洼陷区等多种地貌单元。同时,以北北东向转换断裂为界,划分出两种不同的地貌组合分区:西区为由侵蚀沟谷、古潜山斜坡和早期同沉积断裂组成的沟谷-斜坡-断坡地貌,东区为由侵蚀沟谷、2~3条同向不同期同沉积断层组成的沟谷-多级断坡地貌。研究表明两种构造地貌中位于凸起边缘的沟谷早期均为物源通道,晚期接受沉积充填,对沉积相类型、分布以及充填控制的差异主要受斜坡-断坡和多级断坡的影响:在沟谷-斜坡-断坡地貌中,沉积体系的分布和沉积充填过程主要受古斜坡-断坡控制,控制断坡的同沉积断裂在沙河街组活动较强,控制了沙河街组低位扇、浊积扇的沉积和充填,SQ-Ed3时期断裂活动逐渐减弱,继承性断坡地貌成为SQ-Ed3层序扇三角洲平原和前缘以及SQEd2^d,SQ-Edu2时期辫状河三角洲前缘和滨浅湖沉积的大致界限;在沟谷-多级断坡地貌中,形成于SQ-Ed3时期的沙东南1号断裂仅在SQ-Ed3时期活动,控制了深洼陷的形成和一级坡折之下小型扇三角洲的发育,形成于SQ-Ed2^d时期的沙南断裂主要活动时期也在SQ-Ed2^d,形成了分隔凸起与斜坡间的二级坡折,控制了SQ-Ed2^d小型扇三角洲的沉积充填。  相似文献   

莫桑比克楠普拉省喀祖祖地区砂金成因及其对岩金指示意义     

曾勇杰  王翠芝  宋英昕  刘峰  潘刚  许生武  康涛  李增胜 《矿床地质》2021,40(3):574-586

莫桑比克楠普拉省喀祖祖地区多条河流均有人工砂金开采活动.砂金分布在海拔300～450 m之间的石英砾石层,底部岩石主要为中元古代片麻状杂岩体.研究区为准平原-丘陵地貌,水动力条件受季节影响较大.砂金分布与河流不存在明显的耦合性,暗示了原生金矿化可能较分散.同时,研究区露头受第四纪覆盖严重,物化探效果不显著,砂金与重砂矿物组合因而成为重要的原生金找矿标志.结合双目镜观察及扫描电镜分析得出,与砂金密切相关的重砂矿物包括黄铁矿、钛铁矿、锆石等.砂金颗粒多呈棱角状,部分可观察到残留连生矿物,整体暗示了近源堆积的特征.根据电子探针分析结果,不同部位产出砂金成分相近,表现为较高的金成色(w(Au)均高于98％)及较低的微量元素(仅含少量Fe、Cu),暗示为同一构造背景下的产物.综上,莫桑比克楠普拉省喀祖祖地区原生金矿化可能是与黑云斜长片麻岩(及其长英质脉体)相关的低硫型热液金矿化,形成背景为泛非期造山运动.  相似文献   

最近十多年来冰冻圈加速萎缩——IPCC第六次评估报告之冰冻圈变化解读     

钟歆玥  康世昌  郭万钦  吴晓东  陈金雷 《冰川冻土》2021,44(3):946-953

政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2021年8月发布了第六次评估报告第一工作组报告《气候变化2021：自然科学基础》。该报告基于最新的观测和模拟研究,评估了冰冻圈变化的现状,并采用CMIP6模式对未来变化进行了预估。报告明确指出,近十多年来冰冻圈呈现加速萎缩状态：北极海冰面积显著减小、厚度减薄、冰量迅速减少;格陵兰冰盖、南极冰盖和全球山地冰川物质亏损加剧;多年冻土温度升高、活动层增厚,海底多年冻土范围减少;北半球积雪范围也在明显变小,但积雪量有较大空间差异。冰冻圈的快速萎缩加速海平面的上升。未来人类活动对冰冻圈萎缩的影响将愈加显著,从而导致北极海冰面积继续减少乃至消失,冰盖和冰川物质将持续亏损,多年冻土和积雪的范围继续缩减。报告也提出,目前冰冻圈研究仍存在观测资料稀缺、模型对各影响因素的敏感性参数和过程描述亟需提升、对吸光性杂质的变化机制认知不足等问题,从而影响了对冰冻圈变化预估的准确性,未来需要重点关注。  相似文献   

三江源地区美丽中国建设存在的问题、成功案例与启示   总被引：1，自引：0，他引：1  

杨建平  康韵婕  唐凡  秦彧 《冰川冻土》2021,43(5):1551-1559

长江、黄河与澜沧江源区（简称三江源区）是中华与亚洲“水塔”,是我国重要的生态安全屏障与水安全保障,是三大河流域经济带的共有源地,稳藏固疆的战略要地,美丽中国建设的战略高地。掌握该地区美丽中国建设进程,发现存在的问题,及时总结典型成功案例,有助于更好建设美丽高原,服务生态文明建设与社会经济高质量发展的全国战略部署。就建设内容与进程看,目前三江源区整体仍处于物质建设阶段,除畜牧业外,缺乏其他产业,忽视文化建设,美丽缺少内涵、不可持续;就建设成效而言,美丽乡村与美丽城镇工程建设成绩显著,但配套设施严重滞后,以及游牧文化与聚落文化的冲突,美丽仍流于形式;尽管存在这些问题,但亦涌现了若干成功案例,“岗龙模式”和“甘达模式”尤为典型,为三江源其他地区美丽中国建设提供了样板与发展启示：（1）找准优势资源,最大化资源潜力、实现经济“美”是高原美丽中国建设成功的物质基础;（2）领导人/团队/致富带头人是高原美丽中国建设成功的关键核心;（3）产业与因地制宜的运作机制是高原美丽中国建设可持续的强大支撑与必由之路;（4）不断探索永远走在发展路上是美丽中国建设成功的坚实动力。  相似文献   

北极快速增暖背景下冰冻圈变化及其影响研究综述   总被引：1，自引：1，他引：0  

蔡子怡  游庆龙  陈德亮  张若楠  陈金雷  康世昌 《冰川冻土》2021,43(3):902-916

北极具有独特的地理位置和战略地位,是当前全球变化研究的热点区域之一。北极增暖是全球平均值的两倍以上,被称为“北极放大”现象。在北极快速增暖背景下,冰冻圈尤其是海冰显著萎缩,对北极乃至中纬度天气气候产生深远影响。对北极快速增暖背景下冰冻圈主要要素（包括海冰、冰盖、冰川、积雪和冻土）时空变化特征及未来预估进行了综述,同时总结了海冰变化对北极气候系统（大气圈、水圈、岩石圈和生物圈）以及中纬度极端天气气候事件的影响。指出当前北极冰冻圈变化研究受观测资料缺乏及模式模拟不确定等问题限制,其机理及对中纬度天气气候影响机制仍存在争议。未来还需要加强北极地区的综合监测,提高模式对北极气候系统物理过程的模拟能力,进行多模式、多数据、多方法的集成研究。  相似文献   

青藏高原气候变化若干前沿科学问题   总被引：9，自引：2，他引：7  

游庆龙  康世昌  李剑东  陈德亮  翟盘茂  吉振明 《冰川冻土》2021,43(3):885-901

在全球变化的背景下,青藏高原冰冻圈和大气圈正在发生快速变化,对“亚洲水塔”和“第三极”的生态环境带来深刻影响。研究并梳理了近年来青藏高原气候变化的若干前沿科学问题的研究进展,如高原极端气候事件变化及其与大气环流的关系;高原变暖放大效应及海拔依赖型变暖的物理机制;再分析资料在高原气候变化应用的适用性;气候模式在高原资料稀缺地区的模拟偏差特征及不确定性;以及不同升温阈值下高原气候变化的预估及其风险等。同时展望了高原气候变化研究的前沿问题和科学难点。认清高原气候变化研究的前沿科学问题,可为“一带一路”倡议顺利实施提供科学依据。  相似文献   

银同位素地球化学综述     

方远  康晋霆  黄方 《矿物岩石地球化学通报》2021,40(4):974-983

银(Ag)是生活中常见的贵金属元素.Ag有2个稳定同位素107Ag和109Ag.随着多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的应用,国内外对银同位素体系开展了一系列研究.Ag在矿床中常与Au元素共生,且Pd-Ag同位素体系可作为早期太阳系演化计时器,因此在天体化学、环境科学、矿床地球化学等领域都具有广泛应用.本文首先介绍了银同位素的地球化学特点及其研究历史,对前人工作进行了系统总结,包括化学分离流程、质谱测定及质量分馏校正方法、储库同位素组成,评述了银同位素在地球科学及交叉学科中的应用.最后总结了银同位素地球化学研究的难点,展望了银同位素储库组成和分馏机理研究.  相似文献   

应用电子探针-扫描电镜研究陕西华阳川铀稀有多金属矿床稀土矿物特征     

万建军  潘春蓉  严杰  康清清  洪斌跃  钟福军  黄卉  杜景勇  严兆彬  潘家永 《岩矿测试》2021,(1):145-155

陕西华阳川铀稀有多金属矿床伴生大量的稀土资源,其矿石类型独特、组分复杂,系统的稀土矿物学工作将揭示矿石主要稀土矿物类型、稀土元素赋存状态,进而对矿床开发中稀土元素综合利用及选冶技术提供重要参考。本文在岩相学基础上,利用电子探针、扫描电镜对陕西华阳川铀稀有多金属矿床矿石中的稀土独立矿物与含稀土矿物进行系统研究,在矿石中发现了褐帘石（La₂O₃ 6.49%～7.61%,Ce₂O₃ 11.50%～14.00%）、磷铈镧矿（La₂O₃ 16.30%～21.21%,Ce₂O₃ 32.06%～39.18%）、磷钇矿（La₂O₃ 2.29%～3.58%,Ce₂O₃ 1.89%～2.37%,Y₂O₃ 39.77%～42.80%）、氟碳铈镧矿（La₂O₃ 12.86%～14.20%,Ce₂O₃ 36.67%～39.90%）、褐钇铌矿（La₂O₃ 1.19%～2.11%,Ce₂O₃ 1.29%～2.30%,Y₂O₃ 22.67%～25.88%）等5种稀土独立矿物;同时发现磷灰石、贝塔石、榍石等矿物中稀土元素含量较高。研究表明,该矿床稀土元素以独立矿物（褐帘石、磷铈镧矿、磷钇矿、氟碳铈镧矿、褐钇铌矿）与类质同象（磷灰石、贝塔石、榍石等矿物）两种形式存在,稀土资源以La、Ce轻稀土元素为主,并富含重稀土元素Y。  相似文献