充填物的力学响应对裂隙渗流的影响

针对膨胀性充填物对裂隙岩体渗流影响方面研究较少的现状,基于大冶铁矿充填介质的水理性质和蚀变岩体力学参数测试成果,在充填物膨胀压力与蚀变岩体力学参数对比分析的基础上探讨了充填物的力学响应对裂隙渗流的影响。研究表明,充填物的膨胀效应对蚀变岩体力学变形起着重要的控制作用,充填物膨胀产生的拉张效应和剪切效应都导致裂隙渗透性的显著增加,并且充填物的塑化效应和液化效应也明显提高了裂隙的渗透性。

裂隙充填介质对边坡渗流的控制效应

基于裂隙充填物膨胀压力与蚀变岩体力学参数测试分析成果,针对膨胀性充填物对裂隙岩体渗流影响极少开展的问题,探讨了充填物的力学响应对裂隙渗流的影响。研究表明,无论充填物产生的膨胀压力对裂隙来说是剪应力还是拉应力,都将导致其渗透性显著增加。并且,充填物的塑化、液化效应也对裂隙渗流产生重要影响。

天然地应力作用下不同产状岩体裂隙渗流特性研究

为了研究天然地应力作用下裂隙产状等因素对深部岩体裂隙渗流特性的影响,基于单裂隙面渗透性服从负指数变化规律,建立了三维应力作用下不同产状裂隙的渗透系数计算公式,利用Lagrange乘子法分析裂隙面产状变化对其渗透性的影响,并分析了岩体裂隙有、无充填物对其渗透性的影响及敏感性;然后,以我国大陆地区地应力统计规律为例,分析了地表以下5 000 m范围内在天然地应力作用下裂隙渗透性随深度、产状的变化规律。结果表明:裂隙产状的变化对其渗流特性有明显影响,对于浅层岩体,在大主应力大致呈水平方向分布时,随着裂隙面倾角的增加,裂隙渗透系数逐渐降低;但随着深度的增加,在裂隙深度超过约200 m和裂隙面走向与大或中主应力方向大致一致时,裂隙渗透性反而会随着裂隙面倾角的增加逐渐增加,在裂隙面走向与小主应力方向垂直时增加最为明显;对于深部岩体,裂隙的渗透性很小,裂隙面产状的变化对其渗透性影响很弱;对于有充填物裂隙,岩块与充填物的弹模比和充填物泊松比的变化对裂隙渗透性的影响很小。研究结果可为深入研究我国深部岩体渗透特性变化规律提供借鉴意义。

围岩水中玻璃体关键元素动态浸出特性研究

为了获得地下水侵入深部围岩裂隙所致高放玻璃固化体核素释出与迁移参数的变化规律,本研究以高放玻璃固化体中核素在石英石水岩饱和水中的迁移行为为研究对象,开展了动态浸出试验,重点分析研究了元素B、Re和Si在浸出液中的浓度变化以及玻璃的腐蚀情况。结果显示,动态浸出试验150 d后,离子浓度均随反应时间的增加而增大。反应温度为90℃时,地质处置库中流速为40 L/(m^(2)·a)的石英石水岩饱和水中,玻璃柱的腐蚀速率为540 nm/a,3000年后,长1350 mm、直径440 mm、质量400 kg、表面积17 m^(2)的玻璃柱腐蚀深度为1.62 mm,B、Re和Si分别释出元素总含量的12.24%、10.41%和0.18%。

华北石炭二叠纪煤系地层火成岩侵入及形成机制

通过分析华北石炭二叠纪煤系地层火成岩成因、矿物成分,结合地质年代和同位素测年分析,认为影响我国华北石炭二叠纪煤系地层的火成岩侵入形成于中生代和第三纪,火成岩侵入和裂隙充填物对煤层的厚度、结构、煤质以及瓦斯赋存条件影响严重。

两花岗岩体接触带铀系核素迁移的初步模拟

随着世界各国大力发展核电,放射性废料的安全处置已成为当今研究热点和前沿学科。高放废物深地质处置的安全性主要取决于处置库内放射性核素向生物圈的迁移程度。在侵入岩中,放射性核素主要是通过地下水沿岩石孔隙从处置库向生物圈迁移的。为了理解放射性核素在花岗岩体接触带的迁移行为,本文根据两花岗岩体接触带中样品的铀系核素放射性活度比值(^(234)U/^(238)U,^(230)Th/^(234)U,^(226)Ra/^(230)Th,^(230)Th/^(238)U),利用α-反冲(弹射)作用引起的放射性不平衡理论,计算了铀系核素子体(234)U、^(230)Th、^(226)Ra在后期地下水的作用下在花岗岩体接触带及其裂隙内的迁出率、迁入率,并进行了质量平衡的计算。结果表明,经α-反冲作用进入流体的核素的迁出率要远大于因核素自然衰变的消亡率;裂隙充填物及裂隙能阻滞大量核素的迁移,其沉淀核素来自接触带花岗岩;花岗岩能强烈阻滞核素的迁移,可作为阻止放射性核素从核废料地下处置库向外迁移的有利天然屏障。

冀北辽西地区构造形迹的新认识

冀北辽西地区的盖层可分两个构造层,由燕辽复向斜和秦皇岛背形相互叠加,并相应发育两期推覆构造。复向斜范围包括内蒙古地轴和燕辽沉降带,是由长条形的3个背斜和2个向斜相间,及配套的EW向纵断裂、SN向横断裂和NE向、NW向的共轭断裂组成。著名的尚义—宽城—凌源—朝阳—北票断裂是复向斜及其次级背斜的轴部纵断裂,以南大岭组、窑坡组和北票组作为其裂隙充填物。燕山EW向断裂南北对冲现象是复向斜纵断裂放射状排列并向核部推覆的反映。秦皇岛背形以秦皇岛—凌源断裂为轴面,由复向斜的轴面褶皱而成,背形转折端在秦皇岛,呈相对上翘。本区NE向、NNE向断裂的叠加在区域上有不同的表现:冀北段NE向、NNE向褶皱叠加的结果使燕山段复向斜成为短轴褶皱样式,平面图呈NW向排列,符合Ramsay第一类褶皱干涉样式的第二种类型。复向斜的形成机制完全符合纵弯褶皱作用下岩石的变形原理,是西伯利亚板块和华北板块碰撞的结果;秦皇岛背形的形成是后期太平洋板块俯冲在欧亚板块之下所致。

对燕山辽西地区构造格局的认识和讨论

燕山辽西地区的盖层可分两个构造层,由燕辽复向斜和秦皇岛背形相互叠加,并相应发育两期推覆构造。复向斜范围包括内蒙地轴和燕山沉降带,是由长条形的三个背斜和二个向斜相间,及配套的EW向纵断裂、SN向横断裂和NE向、NW向的共轭断裂组成。著名的尚义-宽城-凌源-朝阳-北票断裂是复向斜及其次级背斜的轴部纵断裂,以南大岭组、窑坡组和北票组作为其裂隙充填物。燕山EW向断裂南北对冲现象是复向斜纵断裂放射状排列并向核部推覆的反映。复向斜的形成机制完全符合纵弯褶皱作用下岩石的变形原理,是西伯利亚板块和华北板块碰撞的结果;秦皇岛背形的形成是后期太平洋板块俯冲在欧亚板块之下所致。

综合洗井新技术

以新密市为中心的附近市县,分布着十分广范的石灰岩,由于亿万年的溶蚀、裂隙、溶洞发育,造成了大面积的贫水区。为了农田灌溉和人畜吃水,在石灰岩地区打了许多机井,其中部分出水量小。我们经过了多年实践,创造一套碳酸盐岩井综合洗井新技术。石灰岩的主要化学成分是碳酸盐,这种岩石在地下水的作用下,易于溶解而形成裂隙、溶洞。在石灰岩地区找水是相当困难的,一是渗透于基岩的地下水顺裂隙、溶洞而流走,有些地方根本找不到水;