强震条件下巨型滑坡滑带碎裂机制物理模拟研究

汶川地震诱发了大光包滑坡,其特征独特倍受关注.通过野外调查、勘探测试和室内试验等对该滑坡滑带的岩体碎裂特征进行分析,结合振动台模拟试验还原滑带岩体地震中裂化情形,对强震巨型滑坡滑带碎裂机制做了一定程度的理论分析和试验验证,得出滑带岩体损伤碎裂化是内因外因综合作用的结果,为地震荷载诱发岩体内部缺陷动态演化的累进过程.模拟试验效果较好,生动再现损伤过程,揭示地震致滑带岩体碎裂机制,相比单一的理论分析更为有效.

高电荷态离子引起的富勒烯离子的碎裂

离子在与富勒烯的相互作用过程中会导致C60分子的激发。处于低激发态的C60r+离子通过发射中性C2分子或带电的轻团簇碎片Cn+等非对称碎裂方式来耗散激发能,但如果激发能很高,笼形的C60r+离子可能会彻底崩溃,而发生多重碎裂。C60r+离子的碎裂过程与其电荷态r及分裂势垒密切相关。低电荷态的C60r+(r≤3)离子蒸发一个C2分子需要克服10.3 eV左右的势垒。随着电荷态的升高,发射带电的Cn+会变得越来越容易,并逐渐过渡到多重碎裂过程。另一方面,C60r+离子的碎裂机制还与激发方式有关,在直接正碰过程中,将C60分子当作固体薄靶来处理,通过分析不同价态的C60r+离子的碎片谱,发现母核的初始电荷态决定碎裂方式,由此获得一个可以表征激发能大小的可观测量——发射电子个数。

中能Ne^(4+)离子诱导的羰基硫分子三体碎裂动力学分析

利用反应显微成像谱仪开展了56 keV/u的Ne^(4+)离子与羰基硫(OCS)气体的交叉碰撞实验,研究了Ne^(4+)离子诱导的OCS^(3+)的碎裂动力学.通过符合探测三个末态离子,重构了OCS^(3+)离子三体碎裂对应的牛顿图和Dalitz图,并明确区分了直接解离和次序解离两种碎裂过程.重构了OCS^(3+)离子解离过程的动能释放(KER)分布,发现其峰值在25 eV处,同时在18 eV处有肩膀结构的存在,其中25 eV左右的峰来源于直接解离过程,18 eV处的肩膀结构来源于次序解离和非次序解离两种过程.通过分析不同能量和不同电荷态下重离子碰撞实验所得到的KER谱,发现微扰强度不是影响态布居的主要因素.OCS^(3+)次序解离中的第二步KER的峰值在6.2 eV处.结合以往的实验结果,我们得出结论:多电离态的分子发生次序碎裂的根源在于二价离子碎片存在亚稳态,而重构得到的第二步KER可以反映亚稳态离子的电子态信息.

CO_(2)^(q+)(q≤4)在强激光场中的碎裂动力学研究

分子碎裂动力学的研究在物理学、化学和生物学等研究领域受到广泛关注,在实验和理论研究方面已开展了大量的工作。利用强飞秒激光脉冲诱导CO_(2)分子的解离,通过冷靶反冲离子动量谱仪测量获取离子碎片的动量信息。进一步通过光离子-光离子符合(Photoion-Photoion Coincidence,PIPICO)技术和光离子-光离子-光离子符合(Photoion-Photoion-Photoion Coincidence,PIPIPICO)技术精确识别两体和三体解离通道,研究CO_(2)分子碎裂动力学机制。实验观测到了CO_(2)^(q+)(q=2~4)4个两体解离通道,揭示了动力学准直机理在所有两体碎裂通道中都占据主导作用。对于三体解离通道,通过氧离子碎片动量关联图、牛顿图和动能释放谱对CO_(2)^(q+)(q=3、4)的顺序和非顺序碎裂动力学过程的细致研究,结果显示在顺序碎裂过程中,作为中间体的CO^(2+)离子起着重要作用,表明CO^(2+)离子的旋转先于顺序碎裂过程的第二步碎裂发生。

大倾角工作面飞矸冲击破碎特征研究

飞矸灾害长期威胁大倾角、急倾斜煤层长壁工作面人员和设备安全,单一飞矸迁移过程碰撞破碎衍生出大量“子矸”,其动力损害具有突发性,揭示冲击载荷作用下煤岩体破碎特征是准确掌握飞矸动力损害的重要前提。综合运用分离式霍普金森压杆试验、数值SHPB试验和物理模拟开展冲击载荷作用下煤岩体破碎特征与碎裂机制研究,得到以下主要结论:高速冲击作用下煤岩破坏模式分为相对完整、单一劈裂和完全粉碎,破碎程度随着加载应变率增加而增加,分形维数D与应变率呈对数函数关系。相同应变率水平,煤岩抗压强度越小分形破碎程度越高;煤岩分形维数D与其几何尺度负相关;圆盘和立方体煤岩分形维数D与应变率均呈对数函数关系。立方体煤岩累积碰撞作用下内部节理裂隙发育,应力波传播呈现弥散性,在边缘应力集中并诱发破坏,即不规则形状煤岩外缘易率先与主体破坏分离从而导致其球形度增加。相反,飞矸运动过程棱角处更易受到碰撞而承受直接应力冲击而产生局部崩解。研究成果可为大倾角、急倾斜煤层飞矸灾害防控实践中挡矸网形状以及网格大小的选择提供一定的科学指导。飞矸涉及材料、几何等多源不确定因素,内部层理、裂隙分布及发育程度受开采扰动影响较大,其破碎分形特征更加趋于复杂,下一步将考虑以上因素对飞矸破碎特征的影响。

峨眉山大火成岩省成都-简阳地区火山碎屑岩格架的新类别划分、成因及其油气储集效应

二叠纪峨眉山大火成岩省岩浆喷发是我国显生宙最大的岩浆喷溢事件。四川盆地中二叠世最新油气勘探成果显示,在峨眉山大火成岩省北缘成都简阳地区,发育大量以火山碎屑岩为主的全新岩性格架。本文首次对该区域岩性格架展开了详细的火山学解译。在优势储集层段中识别出熔结凝灰岩、自碎裂角砾岩和溅积集块岩三类关键岩性,分别形成于溢气爆发陆上火山碎屑流机制、溢流喷发自碎裂角砾化机制以及斯通博利夏威夷涌溅式喷发机制。这是首次对峨眉山大火成岩省中上述岩性的成因机制进行正式确认。在这些岩性中,储集空间以溶蚀孔和交代孔为主。上述岩性的喷发机制,对其储集空间的发育提供了全方位的关键制约因素:(1)有利于产生大量浆源碎屑;(2)堆积方式有利于维持大量相互连通的原生孔隙,使热液流体得以广泛接触碎屑堆积骨架;(3)堆积于火口近源区域,受异常热流值作用强,有助于维持流体的高效活性。上述三方面最终导致流体对岩石骨架进行深刻的溶蚀交代改造,为规模性储集体发育奠定前提。

分形理论在耐火材料生产中的应用

介绍了分形理论在耐火材料生产过程中的应用 ,提出 :(1)在耐火材料破粉碎工序之前加一个冷却处理工序 ,应用分形理论研究矿石碎裂机制 ,可提高耐火原材料尤其是硬质耐火原料的破粉碎效率 ;(2 )研究粉体颗粒的分形结构 ,既可以预测超微粉体的流动性 ,也可以预测粉体在压制过程中的充填状况 ,从而改良粉体的制备、存储、输送和运输等过程 ;(3)建立受压状态下矿石的分形裂纹结构、矿石构造特征以及施加给矿石的应力应变方式这三者之间的联系 ,对完善磨矿工序中的前馈质量控制有帮助 ;(4 )确定分形级配的颗粒配比 ,将有利于提高材料的性能 ;(5 )在耐火材料中添加分形结构的弥散粒子或纤维 ,能有效提高耐火材料的强度和韧性 ;(6 )加强吸入粉尘分形结构研究 ,防治耐火材料行业的职业病。

石灰岩高速滚动摩擦特性

滑面的摩擦特性是高速岩质滑坡动力学研究的关键问题之一。以典型脆性灰岩为研究对象,借助滚动磨损试验设备,开展不同压力和转速条件下干燥和湿润灰岩的滚动摩擦试验,研究岩石动态摩擦特性(摩擦系数和磨损率)。试验结果表明,干燥和湿润岩石的滚动摩擦系数分别与摩擦速率呈负相关和正相关,与法向压力关系不明显。对于干燥灰岩,滚动试件(滑体)和静止试件(滑床)的磨损率与摩擦速率分别呈正相关和负相关。对于湿润灰岩,磨损率与摩擦速率呈正相关。基于Hertz弹性接触理论,推导出摩擦斑处的最大压应力和拉应力,进而提出相应条件下脆性灰岩的摩擦碎裂机制。结论可为灰岩高速滑坡防灾减灾提供设计参数。

60AGeV^(16)O诱发乳胶核反应α射弹碎片发射研究

对 60AGeV16 O诱发乳胶核反应射弹α碎片的发射进行了研究 ,得到α射弹碎片多重数分布服从KNO标度无关性 .在边缘作用下 ,α射弹碎片的产生与靶核碎片的产生存在线性关联 ,靶核碎片平均多重数随α射弹碎片数的增加线性减小 ,它可以很好地利用核作用几何模型来解释 .