盘州地区峨眉山玄武岩组煤夹层储层特征初探

通过松河井田煤层气探井及相关资料,论证了该区峨眉山玄武岩组煤系夹层32^(#)煤层发育情况、煤层特征等;对比分析了玄武岩组煤系夹层32^(#)煤与龙潭组3^(#)煤在煤体结构、煤层厚度、渗透率、含气性等煤储层特征,认为玄武岩组32^(#)煤层气抽采前景较好,可作为龙潭组煤层气地面抽采的有效补充。

唐巴勒蛇绿岩中玄武岩地球化学特征及其构造意义

唐巴勒蛇绿岩位于西准噶尔南部边缘的库鲁木迪地块,岩石组成主要为蛇纹岩、蛇纹石化方辉橄榄岩、二辉橄榄岩、纯橄岩、豆荚状铬铁矿、玄武岩、辉长岩及深海放射虫硅质岩。本次研究对蛇绿岩中玄武岩开展详细的岩石地球化学分析,为蛇绿岩形成环境提供新制约。结果表明,玄武岩的SiO_(2)含量(44.89%~46.46%)较低,Fe_(2)O_(3)含量(10.02%~11.03%)较高,MgO含量(4.76%~7.00%)较低,Mg#为31~46,Na_(2)O+K_(2)O含量为3.69%~4.12%,并且相对富Na(NaO_(2)/K_(2)O=6.7~10.4),P_(2)O_(5)含量(<0.11%)较低,属于亚碱性拉斑玄武岩系列。样品的稀土元素总量较低(∑REE=(63.0~93.1)×10^(-6)),根据其配分曲线可分成两类:①轻稀土元素略微富集而重稀土元素平坦型((La/Yb)_(N)=2.97~4.56),类似于富集洋中脊玄武岩(E-MORB);②轻稀土元素略微亏损而重稀土元素平坦型((La/Yb)_(N)=0.67~0.89),类似于正常洋中脊玄武岩(N-MORB)。所有样品均无明显的Eu异常(Eu/Eu*=0.91~1.07),富集大离子亲石元素(Rb、K、Ba),而相对亏损高场强元素(Ti、Zr、Hf),具有明显的Nb和Ta负异常,具有岛弧玄武岩的地球化学特征。综合研究认为,唐巴勒蛇绿岩中玄武岩形成于俯冲带环境,其岩浆来源于尖晶石二辉橄榄岩的部分熔融。结合区域研究背景,认为西准噶尔在寒武纪处在洋内弧演化阶段。

基于机器学习的不同地幔端元来源玄武岩判别及其元素地球化学特征研究

地幔地球化学是固体地球科学研究的重要组成部分,认识和识别地幔不均一性对于探讨地幔内部物质循环、揭示地球演化规律具有重要意义。目前国际上公认的地幔端元划分方案主要依赖于幔源岩浆岩的同位素数据,但在实际应用中具有一定的局限性。相较于同位素数据,主、微量元素数据的数量更大,实际应用前景更广阔。从数据分析的角度看,幔源岩浆岩的主微量元素有27个指标,远多于常用的Sr、Nd、Pb同位素指标,变量数目的增加可能会提高分类判断的精度,但是也会给分类带来两个问题:一是建模所需的样本数量大大增加;二是传统的二维、三维图版法不再适用。针对上述问题,本文从数据和方法两个层面入手:首先从全球共享地球化学数据库GEOROC和PetDb获取数据;然后采用机器学习方法建立判别模型,最终获得了基于元素特征的玄武岩地幔端元类型逻辑回归模型。该模型不仅具有很好的分类效果,而且有助于分析和总结来自不同地幔端元的玄武岩的元素地球化学特征。该研究对地幔不均一性的精细识别及与其相关的研究工作具有一定的促进作用。

低温下玄武岩纤维混凝土劈拉强度尺寸效应试验

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(温度范围20~-90℃)进行了静态劈拉破坏试验。试验结果表明:不同类型混凝土的劈拉强度均随温度降低而线性增大(最大增幅接近130%),呈现出显著的低温增强效应;玄武岩纤维的掺入能略微强化混凝土劈拉强度的低温增强效应。不同纤维体积分数玄武岩纤维混凝土的劈拉强度均呈现出一定的纤维增强效应,并且随体积分数增加而增强;极端低温作用下玄武岩纤维的主导破坏模式由拔出破坏转变为拉断破坏,导致纤维增强效应随温度下降而变强。劈拉强度的尺寸效应随温度下降而更明显,但玄武岩纤维的掺入能减弱尺寸效应(最大削弱程度达25.8%)。本文研究能为玄武岩纤维混凝土材料在极端低温环境下的大规模工程结构应用提供有效参考。

冻融环境下玄武岩纤维增强泡沫混凝土的单轴压缩特性

为了研究密度、纤维掺量及冻融循环对玄武岩纤维增强泡沫混凝土单轴压缩特性的影响,借助X-CT技术以及Avizo软件对试件的孔隙构造进行了研究,对不同冻融环境下的多种密度等级(800和1000kg/m3)及纤维体积掺量(0%、0.15%、0.30%、0.45%)的玄武岩纤维增强泡沫混凝土进行了单轴压缩试验,分析了不同影响因素下玄武岩纤维增强泡沫混凝土的单轴压缩特性,对各因素与抗压强度的关系进行了灰关联度分析,并使用机器学习算法模型对抗压强度进行预测.结果表明:掺入玄武岩纤维能有效提高泡沫混凝土抵抗冻融的能力,体积掺入0.15%、0.30%、0.45%的试件冻融80次后强度损失率分别为75.2%、46.2%、37.8%.密度等级与抗压强度关联度最大,灰关联度为0.799;其次是纤维掺量,关联系数为0.723;灰狼算法优化下的长短期记忆网络模型对玄武岩纤维增强泡沫混凝土抗压强度的预测性能良好.

玄武岩纤维复合材料波纹板力学性能及其套衬结构性能分析

为了解玄武岩纤维复合材料(BFRP)波纹板各向异性对波纹板套衬性能的影响,开展了BFRP波纹板的多轴向拉伸、弯曲和剪切性能试验研究,并通过有限元模型模拟分析了波纹板波高、波距、壁厚、材料等参数对波纹板套衬在正常使用状态和极端情况下挠度、应力峰值的影响。结果表明:纤维方向对BFRP波纹板的拉伸、弯曲和剪切强度和模量有显著影响,垂直纤维方向的弯曲强度比平行纤维方向的弯曲强度低90%以上,最大变形降低68%;在挠度相近的条件下BFRP波纹板套衬比波纹钢板套衬质量减轻40%~60%,结构安全系数提高1.7~1.9倍,结构的弹性变形能力大大提升。

四川盐边二叠纪峨眉山玄武岩底部镓−铌−稀土矿化富集层的发现及对找矿勘查的启示

【研究目的】重点对四川省盐边县东风村一带峨眉山玄武岩底部发现的火山沉积型镓-铌-稀土矿化富集层开展岩石学和地球化学研究,分析成矿物源和成矿条件,探讨成矿机制,为找矿勘查提供新的启示。【研究方法】在野外调查的基础上,采集具有代表性的岩矿石样品,通过镜下鉴定和主量、微量及稀土元素分析开展研究工作。【研究结果】镓−铌−稀土矿化富集层是基性火山碎屑岩强烈风化形成的富铝古风化壳,主要由蚀变凝灰质火山角砾岩、铝土质粘土岩、凝灰质粘土岩等岩石组成,受控于下伏阳新组顶部喀斯特地貌与上覆玄武岩的接触界面。矿化富集层延伸稳定,具有显著的Nb、Ta、Ga、Ti、REE等矿化富集特征且矿化均匀。矿化富集层稀土元素表现为轻稀土元素强烈富集而重稀土元素亏损,Nb、Ta、Ti元素的富集程度随岩石铝质含量增高而变大,Ga元素含量较均匀。成矿物源主要来自峨眉山地幔柱活动形成的玄武岩及基性火山碎屑岩,湿润炎热的古地理环境、平缓开阔的地貌及酸性含氧介质为Ga、Nb、REE等元素的活化、迁移和富集创造了有利条件,成矿元素经历多次溶失、络合、迁移、水解、沉淀和吸附等作用,最终形成矿化富集层。【结论】峨眉山玄武岩底部发现的火山沉积型镓−铌−稀土矿化富集层是一种新型的稀有稀土成矿类型,不但具有良好的找矿前景和巨大的资源潜力,而且对研究成矿理论和拓展找矿思路具有重要意义。

玄武岩纤维增强材料对建筑抗震性能的影响

探讨了玄武岩纤维增强材料对建筑抗震性能的影响,特别关注了纤维质量分数如何系统地改变混凝土的结构性能。研究结果显示,混凝土的抗压强度和抗拉强度随着玄武岩纤维质量分数的增加呈现出先上升后下降的趋势,抗压强度在玄武岩纤维质量分数为1.0%时达到最大,抗拉强度在质量分数为1.5%时达到最高,此时7d和28d的抗拉强度分别为5MPa和6.5MPa。阻尼比分析表明,随着玄武岩纤维质量分数从0增至2.5%,阻尼比上升至最大值0.045。振动台测试进一步证实,抗震性能评分在玄武岩纤维质量分数为1.0%时达到峰值8.4,但超过此质量分数后,评分逐渐下降并趋向平稳。

玄武岩-木质素纤维对SMA-13沥青混合料路用性能的影响

为探究沥青混合料中复掺木质素纤维和玄武岩纤维的效果,明确复掺玄武岩和木质素纤维的最佳复掺比例,设计室内试验,取不同比例玄武岩纤维和木质素纤维并分别制备纤维改性SMA-13沥青混合料,测试各组沥青混合料的路用性能。试验结果显示:高温性能方面,玄武岩纤维改良效果相对更佳,低温性能方面,木质素纤维改良效果相对更佳;综合考虑沥青混合料路用性能,认为玄武岩与木质素纤维复掺质量比为1∶1时效果最佳。研究结果为复掺两种不同成分纤维的SMA沥青混合料设计提供了应用指导。

玄武岩纤维制品在老码头加固修复中的应用

针对20世纪建设的大量码头因长期运营于恶劣环境而产生的钢筋混凝土劣化问题,依托宁波舟山港二期码头加固修复工程,设计不同的玄武岩纤维制品进行针对性加固修复,包括采用双层玄武岩纤维布(300~380 g/m^(2))结合粘接胶对面板进行加固、植入玄武岩纤维筋结合钢套筒支模灌注C40水下不分散混凝土进行加大截面法加固、掺入玄武岩纤维网格结合混凝土进行面层控裂加固等,结合施工工艺流程实现了将玄武岩纤维布、筋、网格在老码头中的综合应用,并对施工后约2年的应用效果进行评估。结果表明,玄武岩纤维布未出现鼓包、剥离等现象,玄武岩纤维网格、筋复合混凝土结构未产生有害裂缝,总体外观质量良好。

玄武岩纤维微表处技术在阿永高速公路养护中的应用

本文通过工程案例,详细介绍玄武岩纤维微表处混合料配合比设计、施工情况、施工效果评价及应用情况。旨在推广玄武岩纤维微表处在类似地区高速公路路面预防性养护中广泛应用。

预制裂隙玄武岩纤维混凝土三轴力学性能试验研究

采用三轴加载装置对预制裂隙玄武岩纤维混凝土开展了不同围压下的压缩试验,并分析预制裂隙角度、玄武岩纤维掺量及围压对试件峰值应力、黏聚力、弹性模量及体积应变的影响规律。结果表明:1)当围压及纤维掺量一定时,试件峰值应力和极限应变承载能力μ随着裂隙角度的增加均先降低后增加,其中,角度为0时影响最小;30°~45°左右时影响最明显;2)试件的峰值应力与围压呈线性正相关;3)纤维掺量的增加使试件峰值应力、弹性模量均先增大后降低,其较优的掺量为0.2%;4)围压越大试件体积应变越低,且不同预制裂隙角度的试件其极限应变承载能力均随着围压的增大而降低。

玄武岩纤维增强复合材料现状及发展前景研究

玄武岩纤维(BF)具有绿色环保、高强耐腐、隔音隔热等优点,广泛应用于各类玄武岩纤维复合材料(BFRP)的研发中。目前BFRP还存在制备工艺不足、产品质量不稳定、改性混掺工艺不足等问题,针对上述问题的研究缺乏系统性总结。为此,研究了当前BFRP的制备与生产工艺、增强机理及应用现状,总结并提出了BFRP的发展及应用困境,并给出了相应的建议和研究展望。研究表明:当前基于最优单掺纤维的BFRP不断应用于土建交通、石油运输、航空航天等领域中,并呈增长趋势;但高性能BF生产、纤维混掺、BF界面改性等新型BFRP制备工艺还存在生产成本高和成品质量不稳定等问题,制约了高性能低能耗BFRP研发;BFRP生产应用全过程的规范标准仍然不健全,限制了BFRP的推广应用。随着新工艺不断发展和高性能BF的陆续研发,BFRP性能将更优异、能耗更低,未来将是BFRP深度应用的时代。研究对于高性能低能耗BFRP的研发及应用具有一定参考价值。

硅烷偶联剂改性的短切玄武岩纤维增强三元乙丙橡胶复合材料的研究

将玄武岩纤维(BF)用硅烷偶联剂KH570改性后,制备了玄武岩纤维增强三元乙丙橡胶(E-BF7)复合材料,研究了玄武岩纤维用量对复合材料力学性能、热稳定性、动态热力学性能、耐水性能以及耐化学液体性能的影响。结果表明:与未加纤维的三元乙丙橡胶相比,添加15份KH570改性的玄武岩纤维BF7得到的三元乙丙橡胶复合材料E-BF7-15,拥有更好的综合性能。其拉伸强度从12.49MPa提高到14.50MPa,提高了16.1%,撕裂强度从41.47MPa提高到51.67MPa,提高了24.6%,其耐水性和耐化学液体性能也得到明显提升。

复合绝缘材料用连续玄武岩纤维老化特性及机理

探究连续玄武岩纤维在各类介质环境下的稳定性对于拓展其在复合绝缘材料上的应用至关重要。为此,文中比对了10组不同产地的连续玄武岩纤维与无碱玻璃纤维在酸性环境、碱性环境、富盐环境以及高温富盐环境下的老化特征差异,分析了连续玄武岩纤维的老化机理,通过灰色关联分析明确了构成玄武岩纤维耐候性的关键成分。结果表明:超过50%的玄武岩纤维样本拥有优于无碱玻璃纤维的耐盐碱环境的能力;碱性环境下,Si、Al、B元素与OH−的反应性造成两类纤维损伤,其中玄纤由于内部高含量的Ca、Mg,更易形成氢氧化物附着于纤维表面,降低了损伤程度;富盐环境下纤维表层的Ca、Na、K等元素扩散至溶液,导致了纤维表层结构疏松,且在介质渗透溶胀的作用下形成缺陷,致使两类纤维强度同步下降,但在老化周期内玄武岩纤维仍呈现出更高的力学特征。综上,玄武岩纤维更适于应用在盐碱重污秽地区的中低压复合绝缘产品或高力学需求的电工材料。

准噶尔盆地西北缘晚泥盆世的岩浆作用及构造意义:来自红山梁组玄武岩的岩石地球化学证据

红山梁组是准噶尔盆地西北缘包古图构造带新发现的一套最老地层单位,时代为晚泥盆世,以红色硅质岩、凝灰质硅质粉砂岩、玄武岩、安山玄武岩为主。前人有关区内火山岩的岩石地球化学特征及构造演化研究仅限于石炭纪—二叠纪,而红山梁组玄武岩则提供了前石炭纪的重要信息。本组玄武岩可细分为拉斑玄武岩和碱性玄武岩两类。拉斑玄武岩普遍具有较低的TiO_(2)(0.30%~1.16%)、Al_(2)O_(3)(12.80%~18.46%)、较高的TFe_(2)O_(3)(8.97%~13.57%)含量以及Mg^(#)值(42.23~64.37),显示右倾的稀土模式,亏损Nb、Ta、Ti,具有N-MORB和IAT特征,是弧后盆地环境下经俯冲流体交代的尖晶石二辉橄榄岩,在亏损地幔源区发生5%~10%的部分熔融而成;碱性玄武岩普遍具有高TiO_(2)(1.74%~1.88%)、Al_(2)O_(3)(15.92%~18.07%),低TFe_(2)O_(3)(6.39%~7.62%)和Mg^(#)值(41.84~47.13)特征,无明显的Nb、Ta负异常,与OIB极为相似,是石榴子石+尖晶石二辉橄榄岩发生5%~10%部分熔融的产物,可能源自海山/洋岛环境。结合前人研究成果,本文认为准噶尔盆地西北缘在泥盆纪同时发育弧后盆地和海山/洋岛环境两类岩浆活动。

玄武岩筋混凝土桥面铺装试验研究

目的研究玄武岩筋替换桥面铺装层中传统钢筋的抗弯性能,为该类加铺玄武岩筋混凝土铺装层提供参考。方法笔者制作了7根玄武岩筋混凝土桥面铺装试验梁和3根普通钢筋混凝土梁对其进行四点加载试验,研究钢筋直径、数量以及铺装层厚度等对试验梁抗弯性能的影响。结果只改变铺装层纵筋类型,铺装层纵筋为玄武岩筋的矩形梁屈服荷载提高了1.23%~8.96%,抗弯承载力提高了0.6%~2.65%;相同筋材类型,随着钢筋直径增大到10 mm,普通钢筋混凝土梁的抗弯承载力提高了13.86%,玄武岩筋混凝土梁的抗弯承载力提高了16.17%;铺装层纵筋数量的改变,对梁的开裂荷载、抗弯承载力的作用较小;只增加铺装层厚度,玄武岩筋混凝土桥面铺装试验梁开裂荷载最大提高了50%,屈服荷载最大提高了14.47%,极限荷载最大提高了11.43%。结论在一定的铺装层厚度和纵筋根数条件下,将铺装层中玄武岩筋代替普通钢筋,不仅可以发挥玄武岩筋抗腐蚀的特点,还能提高抗弯承载力。

高温后冷却方式对玄武岩纤维混凝土力学性能的影响

高温处理后混凝土力学性能是工程建设中评价混凝土结构安全性能的重要指标之一。对不同玄武岩纤维(BF)掺量混凝土的力学性能进行了测试,将最优掺量的玄武岩纤维混凝土(BFRC)与普通混凝土(OC)进行高温处理(200、400、600、800℃),研究不同冷却方式(自然冷却和喷水冷却)对高温后BFRC性能劣化的影响,分析BFRC在不同温度和冷却方式下的力学性能变化规律。结果表明,当BF掺量为0.05%(体积分数)时,BFRC抗压强度、劈裂抗拉强度达到最大值,分别为50.2、3.5 MPa,较OC分别提高了14.87%、34.62%。BF的掺入能够有效增加混凝土的韧性以及抵抗开裂变形的能力。随着温度增加,BFRC试件的弹性模量减小但始终大于OC试件。同一冷却方式下OC的峰值应变均大于BFRC,不同冷却方式下的延性指数较常温均有所提高。

短切玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响

为了提高混凝土的力学性能,研究短切玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响规律。把不同体积掺量(0.25%、0.5%、0.75%、1.0%、1.25%)、不同长度(6 mm、12 mm)的短切玄武岩纤维掺入以C40混凝土为主的不同基体强度等级的混凝土中,进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度试验,分析短切玄武岩纤维对混凝土力学性能产生的影响,并拟合出C40混凝土抗弯强度与短切玄武岩纤维体积掺量的数量关系。结果表明:同一掺量下,12 mm短切玄武岩纤维比6 mm短切玄武岩纤维提升混凝土力学性能效果更佳;C40混凝土在12 mm短切玄武岩纤维掺量为1%时,其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、拉压比和抗弯强度对比未掺入玄武岩纤维的混凝土分别提高7.11%、30.00%、21.34%和24.89%,此时混凝土力学性能提升效果最佳。

玄武岩纤维棒聚合物混凝土的弯曲韧性

研究了玄武岩纤维棒(BFB)的纤维增强指数I_(R)对玄武岩纤维棒聚合物混凝土(BFB-PC)韧性指标T_((2(n-1)))(n)的影响,通过分形理论探究了T_((2(n-1)))(n)与裂缝形貌的关系,并建立了弯曲韧性计算模型.结果表明:当IR=90.0时,BFB对BFB-PC的增韧效果最优,此时BFB-PC的弯曲韧性比未掺BFB时提升了8.39倍;BFB的增韧阈值为IR=37.5和IR=90.0;当IR相同时,与未掺聚合物的混凝土相比,聚灰比为0.06的BFB-PC T_((2(n-1)))(n)更高;IR越大裂缝形貌越复杂,T(2(n-1))(n)与裂缝分形维数呈二次函数关系;本文提出的弯曲韧性计算模型准确描述了BFB对PC梁的增韧作用,其试验值与理论值的相对误差小于15.00%.