花岗岩多次高温水冷热冲击后力学试验

为了研究多次高温水冷产生的热冲击作用对花岗岩力学性能、开裂特征的影响,将花岗岩在300℃高温下进行不同循环次数的高温水冷热冲击处理,并对处理后的花岗岩分别开展静态压缩试验与静态巴西劈裂试验,测试其相关力学参数的变化.结果表明:①随着循环热冲击次数的增加,花岗岩的抗压强度、抗拉强度都呈现下降趋势,且抗压强度与抗拉强度之间存在线性函数关系,根据拟合公式,可以较好地预测花岗岩的强度变化特征.②花岗岩的压缩弹性模量、变形模量经过15次循环热冲击后,分别下降了25.18％、35.20％;拉伸弹性模量下降了46.76％,采用多项式拟合结果较好.③随着循环热冲击次数的增加,花岗岩延性增加,表现为单轴压缩应力-应变曲线形式从塑-弹性形式向塑-弹-塑性形式过渡;巴西劈裂试验应力-应变曲线基本分为压密阶段、弹性变形阶段和峰后破坏3个阶段.④花岗岩单轴压缩破裂模式从竖向劈裂破坏逐渐向锥形剪切破坏过渡,破坏角度逐渐减小.可见循环高温水冷热冲击对花岗岩力学性能的劣化具有较大的影响.     

内蒙古阿巴嘎旗北部晚奥陶世A型二长花岗岩研究及地质意义

在内蒙古乌里雅斯太活动边缘带的阿巴嘎旗北部发现长约12 km、宽约3 km的花岗岩。对该花岗岩进行了详细的岩相学、元素地球化学和岩石年代学特征分析,表明岩石为二长花岗岩,具有富硅、偏铝到过铝质和高钾特征,属高钾钙碱性岩石系列。二长花岗岩显示高的K₂O/Na₂O (1.24～1.40)、FeO_T/MgO(0.82～0.93)、Zr+Sr+Y、Rb/Nb和Y/Nb值,表现出A2型花岗岩的特征。岩石大离子亲石元素总体富集,高场强元素中Ti和Nb亏损,但Zr、Ta和Hf富集。稀土元素总量偏低,LREE/HREE(1.66～6.99)变化较大,δEu为0.04～0.39,表明该岩石是在相对低压、高温条件下由原有地壳物质部分熔融形成的。两个样品的锆石U-Pb定年显示其年龄分别为444.8±1.5 Ma和445.2±1.1 Ma,表明其形成时代为晚奥陶世,是兴蒙造山带由碰撞挤压的构造环境向碰撞后伸展体制的转变过程。     

花岗岩残积土最大干密度影响因素的研究

压实度是评价改良土路基填筑质量的关键控制指标.为准确计算改良花岗岩残积土路基的压实度,对改良花岗岩残积土进行不同水泥、石灰掺量、初始含水量、延迟击实时间、击实次数的击实实验,系统研究这4个因素对改良花岗岩残积土最大干密度的影响规律.结果表明：改良花岗岩残积土的最大干密度,随石灰掺量增加而减小;随水泥掺量的增加,改良花岗岩残积土的最大干密度先增大后减小,水泥掺量为4%时干密度达到最大值(1.745 g/cm³).初始含水量对改良花岗岩残积土最大干密度影响不明显.延迟改良花岗岩残积土的击实时间,其最大干密度会减小,延迟击实时间达到1 h内的最大干密度变化最显著.增加击实次数会增大改良花岗岩残积土的最大干密度,但每层击实次数达到50击后,最大干密度增长速度变缓.     

微生物固化含黏粒花岗岩残积土的强度机理研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)可以改善花岗岩残积土的工程力学特性,但其固化效果受黏粒含量的影响较大。在花岗岩残积土中掺加不同黏粒进行MICP固化试验,对固化后的土样测定其碳酸钙含量,并进行无侧限抗压强度试验,研究不同黏粒含量对固化效果的影响。在此基础上,开展了固化后试样的核磁共振试验(NMR),从细观角度研究黏粒含量对花岗岩残积土的固化机理。结果表明：微生物固化土样的强度主要包括土体骨架强度和碳酸钙胶结强度两部分,前者受土体自身孔隙率影响,后者则通过碳酸钙晶体的沉积量影响固化土样的强度;随着黏粒含量的提高,试验土样内孔隙率缩小,碳酸钙的沉积量也随之减小,固化后的强度提高不明显;掺加适量的红黏土(最优黏粒含量为60%),在不改变土样其他性能条件下可以获得较高的固化强度。     

相山高分异A型花岗岩的识别及地质意义

传统地球化学判别图解能够较好地区分I-S-M-A花岗岩岩石成因类型,但对于高分异花岗岩的判别并不可靠.相山火山侵入杂岩岩石成因一直存在S型和A型的争议,高度分离结晶作用可能是导致这一争议的原因所在.系统收集了相山火山侵入杂岩相关地球化学数据,进行了高分异花岗岩的地球化学判别及岩石成因类型的判别.结果表明,相山火山侵入杂...     

静力破碎花岗岩电磁辐射分形特征研究

选用球型压头和十字型压头在RMT-150C岩石力学试验机上对花岗岩分别进行不同加载速率的岩石破碎实验,采用KBD5电磁辐射数据采集系统对岩石破碎过程中产生的电磁辐射信号进行采集处理,应用分形理论分析电磁辐射脉冲数的分形特征。实验结果分析表明：试件在受载过程中电磁辐射脉冲数与时间具有明显的分形特征,并随加载速率增大电磁辐射信号强度增大,分形维数D也增大,具有正相关性;在相同速率的岩石加载破碎下,十字型压头电磁辐射分形维数D比球型压头的大,与电磁辐射脉冲信号的强度变化呈相同的规律,利用电磁辐射脉冲信号和分形维数D的相同规律可以更全面的反映岩石的真实破裂过程。     

基于微米压痕试验的分数阶蠕变模型

为了研究干热岩热储层岩石长期力学性能,通过网格化微米压痕蠕变试验方法研究了花岗岩时间相关细观力学变形。结果表明：在恒定载荷作用下,花岗岩压痕点均表现出明显的蠕变变形;串联弹簧元件和Abel粘壶组成的分数阶Maxwell模型,较好地描述了花岗岩在压头恒定载荷下的时间相关变形;通过网格化微米压痕试验拟合得到的细观力学参数与花岗岩成分及宏观力学参数之间的关系尚不明确,有待进一步研究。同时,作为一种新型的岩石细观力学特性定量评价方法,微米压痕测试技术在岩石力学参数测试上表现出良好的应用前景。     

信阳牢山寨花岗岩岩体节理发育特征及构造应力分析

信阳牢山寨花岗岩岩体位于大别造山带北麓,北淮阳构造带内,属燕山晚期第一次岩浆侵入的产物,主要岩性为中粒二长花岗岩。研究区规划为五岳抽水蓄能电站上水库,明确花岗岩的节理特征及构造应力场对水库的防渗处理和设计施工具有重要的指导意义。本次研究统计分析了库区范围内的351条节理,查明节理的优势方位为NNW-SSE向,倾角均为大倾角,节理面在浅部风化较为强烈,风化程度随深度增加而降低;节理张开度主要是微张—闭合,充填物主要为石英脉、岩屑和泥质,透水性较差。利用共轭剪节理的配套和分期,反演得出研究区构造应力演化史：燕山晚期主应力方向为NEE—SWW,至喜山期主应力方向转变为近E—W向;此两期构造应力与大别山地区构造运动应力方向一致。在喜山期之后,研究区主应力方向转变为NNE—SSW,此为该地区小范围的构造应力场特征。水压致裂法试验测试得出研究区构造应力略大于自重应力,属于低应力场区域。压水试验结果显示,随着深度的增加,岩体透水率降低,但在节理密集段其透水率伴随节理的发育而增大。这表明,研究区近地表中—强风化花岗岩岩体,风化程度高、卸荷严重、节理裂隙发育,岩体较破碎,透水率较大;随着深度的增加,岩体的风化程度降低,卸荷减弱;同时,自重应力和围压的增加迫使岩体节理张开度减小,NNW和近NWW向、填充度小的节理成为深部岩体的主要透水通道。因此,水库设计中应针对该类型节理进行防渗处理。     

高温-水冷循环作用对花岗岩冲击压缩力学性能的影响

干热岩开采等实际工程中高温-水冷循环和强扰动加剧了岩体力学性能的劣化,极易影响工程安全性和经济性。为研究高温-水冷循环作用对花岗岩冲击压缩力学性能的影响,对400℃下经历不同次数（0、2、4、6次）高温-水冷循环后的色季拉山花岗岩进行物理性质试验,采用分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）进行冲击压缩试验,通过破碎形态和分形维数分析花岗岩试件破碎规律。结果表明:随着循环次数的增加,花岗岩外观颜色变暗、变黄,表面裂纹增多,粗糙程度增大;花岗岩密度、P波波速、动态抗压强度与循环次数均呈负相关,P波波速和动态抗压强度在前2次循环期间分别急剧下降42.53%和4.57%～10.80%;在相同循环次数下,花岗岩动态抗压强度随加载速率的增大而显著增加,表现出明显的应变率强化效应;在相同加载速率下,花岗岩破碎程度随循环次数的增加而加剧,在相同循环次数下,花岗岩主要破坏形式随加载速率的增加由劈裂破坏变为块状、粉碎破坏;花岗岩分形维数变化规律与破碎形态变化规律一致,经历6次高温-水冷循环,分形维数增幅为3.44%～11.52%。