剪节理发育地区球状风化物的成因分析

在系统总结国内外关于球状风化物成因研究已有认识的基础上,针对其中存在的一些值得商榷的问题,结合大量野外图片以及标本分析,对剪节理发育地区球状风化物的成因展开重点研究。提出由于应力作用使岩石内部产生球状细微剪切变动,之后受风化作用的影响形成了球状风化产物的新观点。以此为基础,分析了其他类型球状风化物的形成与力作用的关系。

考虑实际接触三维粗糙度退化的软岩节理剪胀规律预测模型

为预测岩石节理的剪胀变形行为,分析了恒法向荷载作用下实际接触微凸体三维粗糙度在剪切过程中的退化规律,提出了一个适用于软岩节理的剪胀曲线预测模型。在剪切荷载作用下节理法向位移的变化是节理在三角形微凸体侧面爬坡上升行为与爬越一些微凸体顶点后闭合行为的叠加,爬坡行为与闭合行为引起的位移都正比于节理最大可能剪胀角。最大可能剪胀角退化的实质是实际接触节理微凸体平均等效倾角的退化。通过分析初始剪切与残余应力阶段的节理形貌特征,提出了计算初始最大可能剪胀角与残余应力阶段剪胀角的模型。基于软岩节理不发生突然脆性破坏的假设,进一步通过研究剪切过程中节理微凸体退化规律,量化了最大可能剪胀角的变化规律。定量了节理爬坡行为、闭合行为与最大可能剪胀角之间的关系,进而提出了节理剪胀规律预测模型,通过试验验证了模型的有效性。模型可较准确预测软岩节理的剪胀规律,并可合理描述节理初始阶段剪切压密行为。

重庆南川地区页岩节理剪裂角发育特征及控制因素分析

剪裂角是表征岩石共轭节理裂缝形态特征的重要参数,是岩石破裂程度及形态特征的重要体现,论文基于南川地区龙马溪组页岩的发育特征,利用野外观察、实验测试等手段梳理了研究区页岩节理剪裂角的发育情况,并探究了其发育规律。结果表明:研究区节理剪裂角发育具有一定的方向性,构造特征是影响节理剪裂角发育情况的重要因素,构造演化影响剪裂角发育方向,构造条件越复杂,节理剪裂角越发育;页岩成分通过影响页岩脆性系数,影响着节理剪裂角大小的发育情况,两者分布呈负相关关系;岩石力学性质是影响节理剪裂角发育的内在因素,岩石内摩擦角越大,节理剪裂角越小。

节理剪胀耦合的岩体渗透特性数值研究与经验公式

利用UDEC软件,建立岩石节理剪胀导致岩体渗透特性改变的离散元数值模型,探讨节理剪胀效应对岩体等效渗透系数的影响。数值研究表明,在节理法向闭合和节理剪胀两种机制的共同作用下,随偏应力系数的增加,岩体等效渗透系数遵循先减小后增加的变化规律。当偏应力系数较小时,节理法向闭合机制占主导因素,导致等效渗透系数随偏应力系数的增大而减小;当偏应力系数较大时,节理剪胀机制占主导因素,导致等效渗透系数呈数量级增加。在岩体等效渗透系数的流固耦合方程中必须体现节理剪胀因素。提出的裂隙岩体等效渗透系数经验公式考虑了节理法向闭合和节理剪胀对等效渗透系数的贡献,且物理意义明确;最后参考J.ZHANG的实验研究成果验证了经验公式的合理性。

节理抗剪强度综合评价的试验研究

选取不同吻合度自然节理试样,进行干燥状态和饱和状态的JRC-JCS模型和JRC-JMS模型试验研究。结果表明,在节理粗糙度系数的定向统计测量和尺寸效应分析,以及剪切过程衰减折减的基础上,运用JRC-JCS模型综合评价节理抗剪强度可靠性较好,考虑吻合度系数的JRC-JMC模型比JRC-JCS模型具更好的预测能力。

甘肃北山地质处置库围岩节理抗剪强度经验估算

节理抗剪强度参数是地质处置库预选地段工程地质对比和围岩稳定性分析的重要指标。本文在旧井地段英云闪长岩节理分组的基础上,运用定向统计测量方法估测节理粗糙度系数,通过评价节理粗糙度系数的尺寸效应,确定节理抗剪强度经验估算有效长度,由JRC-JCS模型求得各组节理4个方向的抗剪强度参数,并评价了地质处置库围岩节理抗剪强度的各向异性特征。

基于持续屈服节理模型的节理直剪数值试验

根据山西平朔露天煤矿砂岩岩石及节理室内试验确定力学参数,采用块体离散元软件3DEC内置FISH语言编制程序,实现基于持续屈服节理模型的节理直剪数值试验,研究节理粗糙度、初始摩擦角和基本摩擦角差值对剪切强度的影响。研究表明:采用持续屈服节理模型的节理面数值剪切试验能反映节理剪切应力随剪切位移变化的4个阶段,即曲线上升—峰值—软化—残余应力阶段;与室内试验结果相比,持续屈服节理模型能较好地表征节理剪切峰值强度及峰值强度前剪切应力与剪切变形的非线性关系,且能较好地反映峰值强度后应变软化及残余强度等节理面力学性质;随粗糙度增大,剪切峰值强度按幂函数增大;随摩擦角差值增大,节理剪切峰值强度线性增大。

直剪条件下非贯通节理岩体岩桥力学性质弱化机制及贯通模型初步研究

通过非贯通节理岩体直剪试验的力学特点和理论分析,修正了Lajtai岩桥张拉破坏理论。通过非贯通节理岩体直剪试验中岩桥的应力状态,提出岩桥内部的张拉破坏使岩桥力学性质发生弱化,并进一步分析研究了力学性质可能弱化的区域。分析非贯通节理岩体扩展贯通过程,提出了非贯通节理岩体的贯通破坏模式。通过非贯通节理岩体直剪试验初步验证了修正的岩桥张拉破坏理论和贯通破坏模式。

基于3D打印技术复制砂浆节理的剪切试验及峰值抗剪强度模型

为进一步研究节理三维形貌特征与节理峰值抗剪强度的关系,首先采用巴西劈裂试验获取了自然劈裂岩石表面,通过三维扫描技术获取了节理面形态的高精度点云,通过逆向建模得到了自然岩石表面的立体模型,结合3D打印技术制作出了与自然岩石表面一致的PLA模具,以3D打印获得的底模通过水泥砂浆浇筑了含有自然结构面形貌的相似节理面试样。PLA模具与复制材料差异较大,复制材料在凝结过程中不易与PLA模具黏结,进而使脱模过程较为方便,不会破坏节理面。同时PLA模具可重复进行相似材料复制工作,具有可重复使用的优点。然后进行了具有5组形貌面的20个水泥砂浆节理面在4种不同法向荷载情况下的结构面剪切试验,得到了结构面剪切位移-荷载曲线。研究了结构面峰值抗剪强度、峰值位移、剪切刚度影响因素。节理经过剪切后形貌面出现不同程度的磨损,其磨损范围与等效高差分布范围基本一致,并且在等效高差为剪断破坏模式且成片的区域磨损较为严重。在新粗糙度指标基础上提出了新的峰值抗剪强度模型,经试验对比显示出新模型的有效性。在新模型基础上提出了一个简化模型。对比发现新模型简化后其计算精度较新模型有所降低但由于所需参数减小计算较为方便,新模型简化结果精度虽然有所下降但是还是比Barton公式精度高。

以共轭节理研究矿区构造应力场一例

以共轭节理研究矿区构造应力场一例梁良，刘成东，李建红（华东地质学院，抚州３４４０００）对鸡笼铀矿区进行了系统的共轭节理测量，根据测量成果获得矿区主应力铀方位等密图和主应力轨迹平面图，然后用共轭节理计算应力大小并作成剪应力等值线图和最大主压应力等值线图...

节理构造对石材矿山的影响

节理构造对石材矿山的影响是有目共睹的.节理的发育程度直接关系到石材矿山的荒料率,大块荒料率,以及矿山的可采储量,荒料的开采成本,直至矿山的生产经营.认识和查清节理构造的产状、性质、发育程度、分布规律,对于评价矿山的开采价值,确定矿山开采方法,合理运用开采手段,指导矿山正常生产,最大限度发挥矿山企业的经济效益,都是非常必要的.现就大理石和花岗石两个石材种类的矿山存在的主要节理构造及相关构造的成因类型、构造特征,对矿山的影响叙述如下,供广大石材企业参考.

沁水盆地和顺区块古构造应力场模拟

山西省沁水盆地高煤阶煤层气田具有低压、低渗、低饱和、非均质性强的特征。研究区古构造应力场控制了古地质时期煤储层构造裂隙发育。构造裂隙的发育特征直接影响着煤储层渗透性。本文通过对山西省沁水盆地和顺区块二叠系上石盒子组、三叠系刘家沟组砂岩中29个共轭剪节理观测点的调查,实测了89条节理,据极射赤平投影原理进行分期配套,对中生代以来经历的三期古构造应力场进行了模拟分析,并分析了和顺区块内煤储层裂隙发育特征。

利用擦痕对节理配套的方法及数据自动处理

根据剪节理面上的擦痕与主应力轴的空间几何关系 ,由所测得的剪节理组的产状、剪节理面上的擦痕的方位 ,用定量求解的方法进行节理配套 ,找出与之配套的另一组剪节理。用计算机 C语言设计出程序 。

岩石节理粗糙系数的分形描述

岩石节理粗糙度系数JRC的正确确定对岩体结构面抗剪强度的计算有很大影响。自然岩石节理表面轮廓线可以看作为分形曲线。在某种意义上,应用分形维数来描述岩石节理的粗糙度可以克服粗糙度系数在应用上的某些不足。

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。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。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。

考虑真实接触微凸体的岩石节理三维粗糙度指标

节理在压剪作用下,仅仅是一小部分较陡微凸体发生接触而相互作用。以往在描述粗糙度时是考虑整个形貌面微凸体的分布特点,这使得所得粗糙度指标弱化了较陡微凸体作用而强化了较平缓微凸体对剪切强度的作用(实际上大多平缓微凸体在剪切过程中未接触)。为考虑实际接触节理的粗糙度,基于Grasselli视倾角分布函数研究了不同视倾角的面积比含量,分析了较陡接触微凸体对节理抗剪强度的作用。对于完全耦合的并且没有填充物的节理,当承受法向荷载时,节理少部分接触微凸体会发生弹性变形,在最初接触的微凸体部分会发生屈服。随着法向应力继续增加,会有更多的微凸体相互接触并发生屈服,这一过程会连续发生直至相互接触的微凸体面积足够大能够承受给定法向荷载的作用。因此,所有接触微凸体中的最小倾角为在一定荷载作用下刚好屈服的微凸体的倾角。对于岩石节理在法向应力下的剪切问题,实际接触面积可以近似认为是作用在节理面上法向荷载除以岩石的单轴抗压强度。考虑实际接触部分节理微凸体分布特征,获取了实际接触节理微凸体平均有效视倾角,得到了合理的三维粗糙度指标。采用巴西劈裂试验方法获取岩石节理面,扫描并获取了节理形貌坐标数据,用以研究节理表面粗糙度。节理峰值剪胀角反映了在某一法向应力下节理的剪切性质,并且可以准确的反映节理峰值抗剪强度。对比分析了实际接触节理粗糙度与节理峰值剪胀角趋势变化,结果表明节理粗糙度新指标可以与节理峰值抗剪强度很好地联系起来。

隐伏花岗岩体上覆地层中剪裂角的特征

剪裂角是指岩石受外力剪切作用而形成的两个共轭剪切面之间的夹角。广西三个地区五个已知隐伏岩体上覆地层的共轭节理剪裂角的研究表明,在正常地层中剪裂角多为锐角,而在隐伏花岗岩体上覆地层中则多为钝角。

鄂尔多斯盆地东缘中—新生代构造特征及构造应力场分析

对鄂尔多斯盆地东缘黄河沿岸一带中—新生代构造特征的研究表明:盆地东缘中—新生代构造变形与印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动密切相关。印支运动对东缘构造影响相对微弱,受扬子板块和华北板块碰撞的影响,区内形成了一套挤压应力近NS向的共轭节理。燕山运动对东缘的形成演化意义重大,其基本构造形态就是在这一时期形成的。受古太平洋板块与亚洲大陆俯冲产生的远程构造效应的影响,区内发育NE—NNE走向的褶皱带;离石断裂受到SE—SEE方向的挤压,以脆性变形为主;节理解析获得的燕山期构造应力场以NW—SE向挤压为特征。喜马拉雅运动期间,盆地东缘的挤压方向转变为NE—SW向,其动力主要来自印度板块向欧亚板块的碰撞及碰撞期后陆内俯冲所产生的远程效应。

鄂尔多斯盆地构造应力场特征及其构造背景

通过大量断层和褶皱的野外观测以及构造形成序列的确定,同时考虑盆地形成演化过程中板块动力学背景,并结合前人的研究成果,开展了鄂尔多斯盆地古构造应力场的研究。研究表明盆地区域主压应力场方向在加里东期呈NNE-SSW向和近SN向,主要是晚奥陶世以来秦岭洋盆向北俯冲并与华北板块碰撞的结果;印支期主要呈NW-SE向和NNE-SSW向、SN向,主要受中特提斯构造动力体系中羌塘地块与欧亚大陆碰撞拼贴产生的远程构造效应影响;燕山期主要呈NW-SE向,主要受古太平洋大陆板块与欧亚大陆板块碰撞远程构造效应影响,盆地西南缘呈NE-SW向;喜马拉雅期呈NNE-SSW向,主要受新特提斯构造动力体系和今太平洋构造动力体系联合作用影响,即今太平洋板块和印度板块与欧亚板块俯冲碰撞有关。

鄂尔多斯盆地中新生代构造应力场与油气聚集

在前人研究的基础上,通过大量野外、井下节理、断层和褶皱观测以及构造形成序列确定,开展了鄂尔多斯盆地中新生代构造应力场研究,并分析了构造应力场与油气聚集的关系。鄂尔多斯盆地印支期主压应力场主要呈NW—SE向、NNE—SSW向和SN向,控制了古生界油气的第一次运聚与成藏;燕山期主压应力场主要呈NW—SE向,盆地西南缘呈NE—SW向,控制了古生界油气的第二次运聚与成藏;喜马拉雅期主压应力场主要呈NNE—SSW向,该时期为油气运聚调整和最终就位期。