三峡库区易滑地层硬质岩石破坏模式的能量学分析

在易发生滑坡的地层内,硬质岩常构成滑坡抗滑段,其能量耗散和释放的过程决定了滑坡临界破坏时刻的特征。三峡库区常见顺层岩质滑坡的易滑地层有侏罗系中、下统和三叠系中统,采用能量学方法分析了三峡库区三组易滑地层中四类硬质岩石的变形破坏模式。该方法基于概化的顺层岩质滑坡地质力学模型,提出了岩石弱化(或损伤)—破坏过程的能量学解释,并通过四类硬质岩石的三轴循环加载试验,确定了两类破坏控制模式下岩石能量耗散和释放的规律,并将其应用于千将坪顺层岩质滑坡的启滑初速度预测。结果表明:①三峡库区侏罗系中统上沙溪庙组(J_2s)的长石岩屑砂岩属应变控制型岩石(Ⅰ型),三叠系中统巴东组(T_2b)的灰岩、泥灰岩和侏罗系下-中统聂家山组(J_(1-2)n)的细砂岩属应力控制型岩石(Ⅱ型);②应变控制型岩石(Ⅰ型)随应力值增加其损伤系数增值明显,而应力控制型岩石(Ⅱ型)在破坏前无明显损伤,可储存大量弹性应变能并在破坏时释放;③千将坪滑坡前缘抗滑段岩石属于应力控制型岩石(Ⅱ型),其弹性应变能释放是导致滑坡剧烈启动的原因。易滑地层硬质岩石变形破坏模式的能量耗散分析是顺层岩质滑坡预测预报的关键,对滑坡抗滑段岩石的监测需根据岩石变形破坏模式来确定具体的监测目标。     

水头饱和与反压饱和相结合的滑坡黄土物理力学特性研究

黄土地区滑坡等地质灾害频发,黄土的物理力学特性研究对黄土地区地质灾害的防治具有重要意义。以GDS三轴仪为试验平台,采用水头饱和与反压饱和相结合的方法对陕西蔡家坡滑坡原状马兰黄土进行饱和,然后对其进行三轴固结不排水剪切试验。试验结果表明:对初始含水率较低的原状马兰黄土,水头饱和结合反压饱和的方法可以使原状马兰黄土在较短时间、较小反压下达到较高饱和(孔压系数B=0.962);原状马兰黄土的轴向应力-应变曲线呈现为应变弱化型,表现为脆性破坏,在达到土的峰值强度前变形近似"弹性",且在较小的应变下即可达到土的峰值强度;饱和马兰黄土在剪切过程中产生正的孔隙水压力,孔隙水压力曲线先增加后保持稳定,围压越大孔隙水压力增长速率越大;饱和马兰黄土的抗剪强度参数为c=12.7kPa、φ=10.2°,c′=14.8kPa、φ′=16.2°,随着围压的增大其破坏应力随之增大,不同围岩下有效应力路径曲线的形态都近似呈直线形。     

巴东组紫红色泥岩干湿循环强度弱化特性的试验研究

三峡库区发育有大量三叠系巴东组第四段紫红色泥岩(T_2b~4,简称为巴东组紫红色泥岩),受库水位升降的影响其强度易弱化而影响库岸边坡的稳定性,开展三峡库区巴东组紫红色泥岩强度弱化特性的研究可为相关工程地质条件的评价提供参考。首先,依次开展了干湿循环试验和三轴压缩试验,分析巴东组紫红色泥岩的强度弱化特性,并通过CT扫描试验观察试样表面与内部的细观损伤特性;其次,基于CT扫描重构模型,开展了考虑试样内部初始损伤的三轴压缩条件下数值模拟试验;最后,基于岩石的变形特征,提出考虑岩石变开过程压密阶段的能量消耗的一种新的能量耗散模型。试验结果表明:0～10 kPa预应力下的干湿循环试验只对试样表面粗糙度有轻微的影响;干湿循环条件下,试样的峰值强度和残余强度与干湿循环次数呈负线性相关;基于CT扫描重构模型的试样三轴压缩数值模拟试验结果与室内三轴压缩试验结果具有较好的一致性,能体现试样内部的初始损伤特性,更符合实际;改进后的能量耗散模型适合于分析考虑岩石压密阶段的变形过程。     

氟醚橡胶在不同介质下的热老化行为与机理研究

目的 对氟醚橡胶FM-2D在空气与飞马Ⅱ号润滑油中的热老化行为与机理进行研究。方法 开展氟醚橡胶高温贮存试验,在热氧、热油的介质环境下,研究氟醚橡胶的力学性能退化规律。试验后对样品的拉伸性能、压缩性能以及硬度进行检测,并且利用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜以及X射线电子能谱对试验后样品进行检测。结果 通过热老化试验,发现氟醚橡胶在200℃以下能够长期维持较好的力学性能。试验温度在200℃以上,氟醚橡胶的力学性能出现明显退化趋势,并且在热空气与热油中的老化趋势不同。在220℃的热空气老化31 d后,氟醚橡胶的拉伸强度下降27.0%,断裂伸长率增大89.8%,压缩应力松弛率为34.6%,硬度下降8.7%。在220℃的热油老化31 d后,氟醚橡胶的拉伸强度下降85.9%,断裂伸长率下降83.9%,压缩应力松弛率为-17.5%,硬度上升4.2%。结论 在热空气老化过程中,橡胶分子链受热氧影响发生断裂,使其强度下降;在热油老化过程中,油介质和高温的耦合作用使橡胶的交联网络失效,橡胶发硬变脆。     

韩江流域河水地球化学特征与硅酸盐岩风化——风化过程硫酸作用

流域岩石化学风化是全球碳循环的重要环节之一,硅酸盐岩风化过程消耗大气CO_2,是在地质时间尺度上调节大气CO_2浓度的重要机制。本工作在对我国东南花岗岩地区流经典型的硅酸盐岩地质背景河流——韩江流域河流水化学组成研究的基础上,分析和定量计算了河流水体主要物质来源,并对硫酸参与岩石风化和碳循环过程的作用进行了分析,进而对韩江流域岩石风化速率及其大气CO_2消耗通量进行了估算。结果表明,韩江流域河流主离子组成主要来源于硅酸盐岩和碳酸盐岩风化,并计算得出约41%的硫酸根离子来自于大气降水;流域碳酸盐岩的风化速率为21.7 t/(km~2·a),硅酸盐岩为18.9 t/(km~2·a)。硫酸参与岩石风化提供的离子贡献占流域岩石风化提供总离子量的65.9%;流域风化带来的CO_2消耗速率被高估了约61%。     

大巴山区早古生代地层和石煤中硒的化学活动性的初步研究

通过对大巴山区主要分布的早古生代地层中的碎屑岩，碳酸盐岩和石煤的原岩，风化岩，原生土壤的硒含量及其相关关系分析，及对南秦岭早古生代地层和石煤中硒的化学活动性进行了研究。结果表明：其岩石和石煤中的硒在地层环境下有较大的活动性，不同类型岩石中硒淋失率和硒的淋失量不同，富硒而淋失率低但淋失量高的下寒武统鲁家坪组和早志留世大贵坪组的炭质板岩和石煤的分布区土壤（主要为当地岩石的风化残积物）的含硒量可达10mg/kg，甚至更高，是大巴山的富硒带和硒中毒带，含硒低而且淋失率高的志留系砂岩和粉砂岩以及寒武系统砾屑灰岩分布区是大巴山区的低硒带。     

金的变质热液成矿作用模拟实验

本文研究了金在100MPa、温度呈梯度曲线变化条件下,在一些岩石柱(砂岩、泥质页岩、碳泥质页岩、石灰岩和花岗岩)中的重新分配。在以蒸馏水作为初始流体的系统中,未见金的明显再分配。在有NaCl参予的硅酸盐岩石柱中,金发生再分配,同时转移到“碳酸盐地障”中。在硅酸盐-碳酸盐岩石柱中,即使有NaCl参予,金也不发生再分配。在使用现代海洋沉积物的实验中,金的再分配是由于保存在沉积物中海水的氯化物水解所致。在“碳酸盐层”和岩石柱的低温带,随着有机质含量的增高,岩石中的活化金再沉淀形成自然金。     

喀斯特地区典型风化剖面重金属超标程度及元素迁移特征研究

我国西南喀斯特地区是著名的重金属元素地球化学异常区。除了人类活动所导致的土壤污染问题以外,地质背景很可能是造成土壤重金属超标的重要因素。为了弄清岩石风化和成土过程中重金属的释放规律及其环境效应,本次研究以贵州省罗甸县典型的碳酸盐岩和碎屑岩风化剖面为载体,采用实地调查、地球化学测试分析等手段,结合质量平衡系数的计算方法对研究剖面的重金属元素超标程度及元素迁移规律展开调查。研究结果表明:碳酸盐岩比泥质岩具有更高的重金属元素释放潜能,其风化和成土过程向环境中释放重金属的量与风化壳的发育程度有关。研究区石灰土剖面重金属元素超标程度严重,且以Cd和As的超标程度最大。地带性黄壤中Cr、Ni元素的富集很可能与剖面发育过程中铁氧化物的沉淀富集有关。综合分析认为岩性不同所导致的风化速率的差异很可能是造成碳酸盐岩和泥质岩剖面重金属淋失程度差异的主要原因。而且,重金属元素在风化剖面中的迁移规律受元素自身地球化学性质、母岩类型和风化壳发育程度等多重因素控制。     

X射线结晶学在地学中的应用现状

本文概略地述评了X射线衍射方法在地学方面的应用现状:单晶结构分析和结构矿物学及其发展;X射线粉末法,特别是晶胞参数测定方法在造岩矿物研究中的应用;用单晶X射线照相研究造岩矿物调制结构;X射线粉末法在粘土矿物学及煤岩学上的应用,等等。 同时,还介绍了笔者在用X射线粉末法及单晶分析研究造岩矿物方面的主要成果。     

赣州高级技工学校滑坡成因分析及稳定性评价

本文从地形地貌、岩性、降水等方面综合分析了赣州高级技工学校滑坡的成因,并通过定量计算,分析了滑坡在天然及饱和状态下的稳定性,提出了滑坡的治理方案。     

某隧道进口段边坡的变形破坏机理分析

某隧道进口段滑坡的发生是由于隧道开挖过程中破碎围岩向隧道开挖临空面位移,进而引发的坡面岩土体的失稳。数值模拟结果表明,因隧道开挖引起的洞顶区边坡岩体应力水平下降的区域一直延续到地表,这种应力场的变化会直接导致边坡表面的变形和破坏,表现在以隧道轴线为中心,向两侧呈扇形展开的坡体产生了一定的沉降变形。对比结果表明滑坡区与由隧道开挖引起的坡体附加位移较大的区域基本相当,说明此滑坡是由于隧道开挖引起了围岩应力场调整,导致围岩产生向洞内的位移变形,从而使岩体发生松动而引发的。     

岩石溶蚀的表现特征及其对物理力学性质的影响

本文以微晶白云石大理岩和黏土质长石砂岩为研究对象,以现场实测及室内试验资料为基础,对岩石溶蚀的表现特征及其对表层物理力学性质的影响进行了研究。研究表明:1)在岩石发生溶蚀的区域,由表及里易溶性矿物成分和易迁移元素氧化物的含量逐渐增加、黏土矿物含量和烧失率逐渐减少,岩样的微观结构也发生了变化,主要表现为岩石表层溶孔、溶隙发育,易溶矿物颗粒表面出现溶孔、溶坑、颗粒间出现溶蚀裂隙等;2)溶蚀使岩石表层强度降低、吸水率增大,溶蚀愈严重表层强度越低、均匀性愈差,吸水率愈大;溶蚀还使岩石的孔隙度及孔隙尺寸明显增大。     

基于环剪试验的四方碑滑坡滑带土残余强度空间差异性和稳定性分析

水库滑坡因受库水位变化的影响,不同空间位置滑带土的含水率不同,滑带土残余强度也存在空间差异性,使用统一的滑带土残余强度难以准确计算滑坡的稳定性系数。以四方碑滑坡滑带土为研究对象,通过环剪试验分析了不同含水率和不同法向应力作用下滑带土的残余强度特性,结合滑坡渗流模拟结果对滑带土残余强度的空间差异性进行了分区,并计算了在175 m和145 m库水位条件下滑坡的稳定性。结果表明:不同含水率的滑带土试样,其残余强度与法向应力都呈现较好的线性关系,符合Mohr-Coulomb准则;随着滑带土含水率的增加,其残余黏聚力和残余内摩擦角都减小,且滑带土的残余内摩擦角与含水率之间呈现良好的负指数关系;基于滑带土分区的滑坡稳定性计算结果与通过野外调查得到的滑坡稳定性现状相符,说明本文方法具有可靠性。     

沿海城市气候特征对城市雕塑景观侵蚀程度差异分析研究

建筑物集中造成城市空间单一、枯燥和拥挤,城市雕塑作品可带来美化和装饰的作用.以沿海城市的城市雕塑景观为探究对象,研究在沿海气候特征下雕塑的侵蚀程度差异.首先,针对制作雕塑景观的原料砂岩,需进行侵蚀作用模拟实验,选取城市雕塑砂岩样本在风驱雨模拟条件下进行风洞侵蚀实验及水岩作用实验;然后,通过对砂岩雕塑样本实现风洞侵蚀模拟实验后,可获知侵蚀量伴随风速增强而增大,对砂岩实现室内水岩作用实验后可知矿物转化量增加,产生矿物量越多表明岩体的抗侵蚀能力越低,会增加雕塑侵蚀程度.通过利用模拟实验实现了对城市雕塑景观侵蚀程度的分析,为保护雕塑作品提供数据支持.     

花江小流域石漠化过程中的土壤有机碳氮的变化

以花江峡谷区1.2 km2小流域为研究对象,通过设置不同喀斯特石漠化强度的样地,研究不同等级石漠化样地的土壤有机碳、全氮含量在石漠化过程中的变化。结果表明,喀斯特生境中土壤具有高度异质性,人为干扰方式对土壤有机碳、全氮含量变异性的影响很大;樵采石漠化样地小生境土壤有机碳、全氮含量维持在较高水平,开垦石漠化样地小生境土壤有机碳、全氮含量较低;随着石漠化程度的加剧,樵采和开垦系列样地土壤有机碳、全氮含量呈现不断降低的趋势,这在一定程度上体现了石漠化过程的土壤退化本质。小流域内石漠化成因类型的划分对揭示石漠化过程中的土壤退化是必须的。     

基于信息熵与KPSO聚类法滑坡敏感性分析

选取南京地区滑坡为研究对象。基于DEM及遥感影像数据,选取样本,提取滑坡影响因素,计算影响因素熵值。利用K折粒子群优化(K PSO)方法,在GIS环境下针对地质资料缺乏情况,生成一个可靠的南京地区滑坡敏感图。自组织特征映射网络(SOM)法用作一个并行研究,结果作为K PSO法结果对比。结果表明,K PSO法聚类准确率为85%,自组织映射(S OM)法聚类结果准确率为80%,由此说明K PSO聚类法在地质资料不足前提下形成滑坡敏感区是一种行之有效的方法。     

川藏公路西藏境内溜砂坡防治工程研究

溜砂是一种特殊的坡面破坏与堆积形式,它是陡峭坡面基岩上寒冻风化形成的砂粒、碎石或者砂砾夹石块在重力作用下沿斜坡滚动、溜动与堆积的过程。主要发生在川藏公路西藏境内沿线较为干旱的花岗岩山区,因其稳定性差,溜砂活动较为频繁,成为造成该公路断通的重要灾害之一。文章针对青藏高原处于大规模抬升阶段、斜坡不断生长的地貌特征,提出了溜砂坡新的成因分类方案,分析了溜砂坡的形成条件,对溜砂坡的工程防治进行论述,提出了目前条件下生长型溜砂坡合理的防治对策,对确保川藏公路的畅通有指导意义。     

渤海中南部表层沉积物中汞的分布及风险评估

本文以渤海中南部表层沉积物为研究对象,采用DMA-80测汞仪测定表层沉积物中Hg的含量,并对其空间分布状况以及生态风险进行论述。结果表明,渤海中南部表层沉积物Hg含量范围为19.5×10-9~106.8×10-9,均值为41.5×10-9,除一个沉积物站位外,其余均高于渤海沉积物Hg的背景含量。Hg含量高值区主要分布在黄河口、渤海中部泥质区和辽东浅滩局部海域,低值区位于渤中浅滩和渤海海峡南部海域,这与河流输入、沉积物粒度以及区域矿物背景有关。应用潜在生态危害指数法对渤海中南部表层沉积物Hg的生态风险进行评价,发现72.7%的站位处于中等风险水平,13.6%的站位处于重度风险水平。     

阿尔泰诺尔特地区晚古生代的沉积环境和古地理分析

诺尔特地区位于新疆阿尔泰东北部，地理位置属富蕴县，该地区主体构造为北东向，出露地层为前震旦系富蕴群，震旦系哈巴河群，泥盆系忙代恰组和石炭系红山嘴组，其中后两者占主导地位，泥盆系为一套类复理石建造，主要岩性有粉砂岩，细砂岩，钙质粉砂岩和少量火山岩；石炭系红山嘴组可以分为三个段，一段为粉砂岩，粉砂质泥岩，细砂岩与粉砂岩交替的韵律沉积岩，岩屑砂岩等，二段为粉砂质泥岩，粉砂岩，钙质粉砂岩和生物屑灰岩，三段火山物质大量出现，下部为火山碎屑 和陆源碎屑的混合沉积，上部以凝灰岩为主，顶部出现火山砾岩，根据岩性特征和沉积构造分析，泥盆系的沉积环境为浅海－半深海，以大陆斜坡为主，石炭系的沉积环境为浅海陆棚，滨岸和开阔台地，其中又包括一些小环境，通过沉积环境的分析，可以得出三种沉积相模式。