深埋隧道炭质板岩微观结构及单轴压缩试验研究          下载免费PDF全文

谢云鹏  陈秋南  黄小城  罗鹏 《水文地质工程地质》2020,(1):96-102

炭质板岩隧道施工过程中受高地应力、地下水冲刷和施工扰动等因素影响,从细观角度分析其微裂隙变化规律具有重要意义。在实际工程现场选取炭质板岩试样,采用扫描电子显微镜(SEM)进行背散射分析,确定其组成元素;进行X射线衍射仪分析,利用MDI Jade 6软件处理,得到矿物成分及其含量;通过不同含水条件下炭质板岩单轴压缩实验得到不同含水量下的应力应变曲线、各阶段的变形特征及破坏规律。结果表明:炭质板岩中主要有石英、白云母及钠长石,其组成物质完全解理易形成贯穿裂隙;炭质板岩达到最大峰值强度前近于弹性变形。随浸水时间增长,炭质板岩应力应变曲线四阶段逐渐明显,且峰值后应力跌落减缓。主要力学特性表现为:矿物间结构由于水的润滑作用,水楔作用及潜蚀作用遭到破坏。岩石弹性模量、单轴抗压强度显著降低,泊松比、峰值应变略有增大,宏观表现为裂隙角度变缓。  相似文献   

华北克拉通东部古太平洋板块俯冲与回撤作用:来自辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石的记录与启示   总被引：2，自引：0，他引：2  

崔芳华  徐学纯  郑常青  姚文贵  施璐 《岩石学报》2020,36(8):2463-2492

目前对于华北克拉通东部晚中生代花岗质岩石的成因仍存在地幔柱、加厚/拆沉下地壳部分熔融、俯冲板片脱水导致地壳熔融等不同认识。辽西兴城地区晚中生代花岗质岩石主要由二长花岗岩、石英闪长岩、花岗斑岩和石英正长岩组成,岩浆成因锆石U-Pb同位素定年结果显示岩浆活动主要发生于晚侏罗世(156Ma)、早白垩世早期(139Ma)、早白垩世中期(130～125Ma)。岩石地球化学测试分析结果显示岩石属于高钾钙碱性系列且具有富集K、Pb等大离子亲石元素而相对亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素等活动陆缘岩浆岩特点,表明辽西地区晚中生代岩浆活动的发生与俯冲作用有关。晚侏罗世-早白垩世早期(156～139Ma)花岗质岩石地球化学特征与I型花岗岩类似,同时具有富集的Hf同位素组成(εHf(t)=-22.70～-18.66)和古老的Hf同位素二阶段模式年龄(tDM2=2387～2767Ma),其初始岩浆可能来源于古老中上地壳的部分熔融;形成于130Ma的花岗质岩石同样具有与I型花岗岩相类似的岩石地球化学特征,但其Hf同位素组成突变为亏损(εHf(t)=+3.64～+6.22、tDM1=537～969Ma),其初始岩浆起源于新元古代新生地壳物质的部分熔融并混入少量亏损地幔物质组分;形成于125Ma的花岗质岩石为碱性A型花岗岩,岩石地球化学特征与其他岩石有所不同,具有负的εHf(t)值(-17.30～-11.56)和相对古老的Hf同位素二阶段年龄(tDM2=1917～2278Ma),初始岩浆可能起源于较为古老的中下地壳部分熔融并有幔源物质的参与。华北克拉通东部形成于160～139Ma的花岗质岩石具有I型、高钾钙碱性、与埃达克质岩石类似的高Sr/Y、低Y含量特征和富集的Hf同位素组成,而形成于130～120Ma的花岗质岩石具有A型、碱性、与典型岛弧岩浆岩类似的岩石地球化学特征和相对亏损的Hf同位素组成,同时晚中生代岩浆活动具有向洋年轻化的特点,表明华北克拉通东部156～139Ma期间可能受到古太平洋板块的持续俯冲作用,而139～130Ma古太平洋俯冲板片开始回撤,130～125Ma进入古太平洋俯冲板片持续回撤导致的强烈区域伸展作用阶段。古太平洋俯冲板片脱水交代岩石圈地幔并形成幔源岩浆,幔源岩浆不断底侵作用于古老/新生地壳使其发生部分熔融为花岗质岩石提供岩浆来源。  相似文献   

袋装石土工袋剪切力学特性试验研究     

樊科伟  刘斯宏  廖洁  方斌昕  王建磊 《岩土力学》2020,41(2):477-484

袋装石土工袋堆叠过程中在土工袋接触面形成的咬合和嵌固作用，对土工袋剪切力学强度和破坏形式有较大的影响。通过一系列直剪试验研究了咬合和嵌固作用的影响，试验结果表明：袋装石土工袋层间咬合和嵌固作用能够增大土工袋抗剪强度；咬合作用随着土工袋上部竖向应力的增大有所减小，而嵌固作用则有所增大；袋装石土工袋在剪切过程中会产生两种破坏形式，分别为土工袋袋体自身变形和层间滑动破坏；土工袋组合体在受到水平剪切力时会发生整体变形，随后在组合体内部产生阶梯型滑动面，滑裂面的形状随着竖向荷载的增大而有所不同，相应的抗剪强度也会随着滑动面的改变而变化。  相似文献   

采煤工作面层状结构底板采动稳定及破坏深度的圆弧滑动解     

《岩土力学》2020,(1):166-174

目前采场底板破坏深度的理论计算是将底板简化为弹性或塑性体进行分析,但没给出两种方法的应用条件,同时也不能处理层状结构底板。为此,将支承压力作用下的底板极限平衡破坏形式视为圆弧型滑动,运用瑞典条分法搜出危险滑面并获取稳定系数和滑面最大深度。借鉴地基基础设计规范,给出底板安全系数值。在此基础上,以均质软、硬岩底板为例,将计算结果与现有理论解以及弹塑性数值解进行对比。讨论了软硬岩组合以及岩层倾角等因素对底板稳定系数及滑面深度的影响规律。研究表明:硬岩底板以局部塑性破坏为主,稳定系数一般较高,可近似采用弹性解;软岩底板一般塑性区范围大,甚至出现塑性滑动,采用极限平衡法分析误差较小。软硬岩组合底板中,当硬岩厚度达到一定值后,可大幅增加底板稳定系数并控制底板塑性区范围。在工作面上部,高倾角底板易发生浅层滑动破坏,而下部则与之相反。实例应用表明,圆弧滑动解考虑了层状底板强度参数的非均一性以及可判断底板的破坏形式,与实际更为吻合。  相似文献   

煤体静载破坏微震、电磁辐射及裂纹扩展特征研究     

艾迪昊  李成武  赵越超  李光耀 《岩土力学》2020,41(6):2043-2051

为研究型煤在单轴压缩破裂过程中产生的微震、电磁辐射信号与裂纹演化特征的对应关系，利用自主设计的低噪声静态加载试验系统，对0～0.25、0.25～0.5、0.5～1.0、1～2 mm共4种不同粒度的型煤进行了单轴压缩破坏试验，同步采集了煤样破坏过程中的微震、电磁辐射信号及破坏视频图像，提出了一种煤体裂纹快速提取方法并计算了型煤裂纹面积的变化规律。研究结果表明：型煤在单轴压缩过程中产生的微震、电磁辐射信号及裂纹面积在时域上具有良好的同步性。型煤破坏过程中裂纹面积随时间变化曲线可分为4个阶段。第1阶段为压实阶段，煤样所受应力值较小，其表面的裂纹面积以极为缓慢的速率增加。第2阶段为初始破裂阶段，随着应力的增加和内部弹性势能的积聚，型煤表面裂纹面积的增加速率较压实阶段有明显提高，伴随产生许多细小裂纹。第3阶段为加速破裂阶段，随着应力继续增加以及材料内部积聚弹性能的释放，试样变形过程加速，导致裂纹面积增速进一步增大。第4阶段为卸压阶段，试样的裂纹面积达到最大值，承载能力急剧降低，发生失稳破坏。  相似文献   

劲芯水泥土桩承载路堤渐进式失稳破坏机制     

张振  张朝  叶观宝  王萌  肖彦  程义 《岩土力学》2020,41(6):2122-2131

劲芯水泥土桩是一种软土地基处理的新方法，近年来已成功应用于公路、铁路路基处理工程中。然而由于人们对其承载路堤的失稳破坏机制认识不足，无法正确指导设计。采用反映桩体材料破坏后特征的应变软化模型，模拟劲芯水泥土桩承载路堤失稳破坏1g模型试验，通过分析路堤失稳破坏过程中桩体塑性区的开展和桩身受力的变化情况，研究了桩体的破坏顺序及其破坏模式。结果表明：路堤失稳过程中，劲芯水泥土桩并非同时发生破坏，路面正下方桩体首先发生受压破坏，坡面下方桩体自坡脚至坡肩依次发生弯剪破坏；由于桩体的存在，路基中滑动面并非完全穿过桩体破坏位置。基于桩体破坏顺序、破坏模式、受力情况变化，以及荷载传递规律，阐释了劲芯水泥土桩承载路堤渐进式失稳破坏机制。采用现行规范中基于残余强度的柔性桩处理方法，计算的安全系数与试验结果较为接近，但其适用性还需做进一步研究。  相似文献   

基于黏聚力裂缝模型的反倾层状岩质边坡倾倒破坏模拟     

马文著  徐衍  李晓雷  陈敏 《水文地质工程地质》2020,47(5):150-160

反倾层状岩质边坡的倾倒破坏是一种常见的地质灾害。为探究开挖条件下反倾层状岩质边坡的倾倒破坏机制以及层间剪切强度、岩层厚度因素对破坏特征的影响，利用ABAQUS有限元软件，建立黏聚力裂缝模型（Cohesive Crack Model，CCM），基于连续-离散方法，经参数标定和对比，建立反倾层状岩质边坡CCM，采用开挖并增重的方式诱发边坡倾倒破坏。数值模拟结果与古水水电站坝前倾倒变形体离心模型试验结果基本一致，验证了CCM的正确性。进一步，基于以上参数及模型，研究了反倾层状岩质边坡的破坏演化过程和应力分布特征，并探讨层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征的影响。结果表明:坡体前缘首先发生局部折断，后缘出现明显拉裂缝，反倾岩层由下往上依次折断直至倾倒体中部（一级破裂面）。随后，坡体前缘的表层岩层被挤出，形成二级破裂面，最后一级破裂面扩展至坡体后缘，形成连通宏观的破裂面。最后，二级破裂面扩展至坡体中部，边坡完全倾倒破坏；破裂面基本沿层间法向应力峰值位置连线发育；层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征具有显著的影响，随着层间剪切强度的增大，岩层初始折断位置逐渐降低，垮塌范围逐渐减小，破裂面倾角增大；坡体层厚越大，一级破裂面分布越深，垮塌区范围越大，坡体滑动的整体性越强。研究成果可为反倾层状岩质边坡倾倒破坏的分析和监测提供有效计算方法及依据，为此类滑坡灾害的防治提供一定参考。  相似文献   

辽东岫岩地区下古生界碎屑锆石定年:罗迪尼亚和冈瓦纳超大陆在华北遗留的痕迹？     

董晓杰  陈煜嵩  刘正宏  徐仲元  沙茜 《岩石学报》2020,36(6):1857-1869

超大陆演化是地质研究的重要内容,华北克拉通与不同地质历史时期超大陆汇聚与裂解的联系对反演华北克拉通构造演化历史具有重要意义。本文在辽吉古元古代造山带中段的原划分为辽河群地层中首次识别出一套早古生代沉积建造。这套沉积建造与华北克拉通以浅海相的碳酸盐岩为主的早古生代沉积并不一致,以发育大量的陆源碎屑沉积为特征。我们对2件细砂岩分别进行了锆石LA-ICP-MS和SHRIMP U-Pb定年。定年结果显示,2件样品的最小年龄分别为～482Ma和～498Ma,反映了它们的最大沉积时代。2件样品的碎屑锆石年龄主要介于1600～500Ma,缺乏亲华北的物源信息,表明它们的物源主要来自于华北之外。2件样品年龄谱中最重要的峰值出现在格林威尔期和泛非期,表明华北克拉通曾与罗迪尼亚超大陆和冈瓦纳大陆存在联系。格林威尔期碎屑锆石可能来自于罗迪尼亚超大陆时期波罗地古陆物质在华北克拉通东缘的再循环;泛非期碎屑锆石可能来自于东冈瓦纳大陆的北缘造山带。  相似文献   

华北克拉通怀安杂岩中～2.03 Ga变质石榴花岗岩的成因其对古元古代裂谷事件的制约     

张家辉  王惠初  郭敬辉  田辉  任云伟  常青松  施建荣  相振群 《华北地质》2020,43(2)

本文报道了怀安杂岩中的董家沟变质石榴花岗岩岩体的地球化学、锆石U-Pb年龄和Hf同位素数据。变质石榴花岗岩高SiO_2、富K_2O+Na_2O,低CaO、MgO和TiO_2;富集轻稀土元素,亏损重稀土元素,具有明显的负铕异常;同时亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,高Zr+Nb+Ce+Y含量和10 000*Ga/Al比值,具有A型花岗岩特征。通过锆石LAMC-ICPMS U-Pb定年,获得岩石形成年龄为2 031±21 Ma,并遭受1 837±12 Ma变质作用改造。变质石榴花岗岩的锆石Hf同位素分析表明,核部岩浆锆石ε_(Hf)(t)值为-0.47～+5.51,绝大部分为正值,且二阶段模式年龄T_(DM2)主要介于2 505～2 658 Ma,与围岩TTG片麻岩年龄相近,表明其来源于新太古代TTG岩石的部分熔融。华北克拉通中部造山带广泛分布古元古代中期(2.2～2.0 Ga)A型花岗岩,且同时期存在大量幔源基性岩墙侵位,指示该期岩浆活动形成于伸展的构造体制下,可能与华北克拉通内部(晋冀地块)裂谷活动有关。古元古代俯冲造山启动时限应小于2.0 Ga。  相似文献   

华北南缘中元古界高山河群碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义^*          下载免费PDF全文

王淼  周洪瑞  张恒 《古地理学报》2020,22(1):39-55

为了探讨华北板块南缘中元古代沉积地层的时代归属和物质来源、区域古地理格局和大地构造特征,对豫西灵宝福地地区的高山河群进行碎屑锆石U-Pb年代学和锆石微量元素特征研究。获得的高山河群年龄最小(年轻)的单颗碎屑锆石 ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb 年龄值为1685±39 Ma,从而限制了高山河群最早沉积年龄不早于1700 Ma。结合上覆的龙家园组年代学标定(1594±12 Ma),将高山河群的形成年代限定为1700—1600 Ma,即中元古代长城纪的中晚期,属国际地质年表的“固结纪”。高山河群中碎屑锆石 ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb 年龄范围为1685—2751 Ma,呈现1850 Ma、2150 Ma、2300 Ma和2500 Ma共4个年龄峰值,对应于华北克拉通古元古代重要的地质事件,并且高山河群以1850 Ma和2500 Ma峰值年龄段的地质体为主要的物源区。根据高山河群与云梦山组碎屑锆石年龄频率对比,推测在豫西地区西侧存在以往报道较少的年龄为2500 Ma的地质体。根据熊耳群火山岩及其对应锆石的地球化学特征和熊耳期盆地动力学性质,并结合高山河群沉积相特征和沉积盆地构造属性,认为熊耳群形成于与“岛弧”共生的拉张性质的弧后盆地地区,而其上覆的高山河群为弧后盆地靠近大陆一侧的具有被动大陆边缘性质的滨浅海沉积。  相似文献