渗流作用下红层软岩流变力学特性试验与本构模型研究

滇中引水工程隧洞软岩大变形问题是十大世界级技术难题之一.以滇中引水工程柳家村隧道钙质泥岩为研究对象,开展了渗流作用下的三轴流变力学试验,研究了渗流作用影响下钙质泥岩流变变形规律及加速流变特征.结合钙质泥岩在不同渗压作用下的流变特性,引入比奥系数与损伤变量,基于非线性元件模型,建立反映不同渗流压力作用下钙质泥岩损伤流变特性的本构模型,对非线性损伤流变模型进行参数辨识,模型与流变试验结果匹配良好.研究成果对认识和掌握滇中红层软岩渗流流变力学特性具有重要理论意义和实用价值.

铁路隧道浅埋软岩大变形控制施工技术研究

西南地区滇中红层软岩是云南滇中地区的特有地层,隧道长距离穿越该种浅埋软岩地层,将面临软岩大变形等多种施工难题,为此,依托山田隧道,对软岩大变形影响因素进行研究,并重点分析了受力体系转换过程,分析得到上台阶钢拱架是承受围岩沉降的主要结构,初期支护闭合成环后,主要受力部位转变到边墙范围,并提供了一套浅埋软岩大变形控制技术,可取得理想的效果,颇具推广价值。

姚安和马厂箐富碱侵入岩体的地球化学特征

姚安岩体和马厂箐岩体属哀牢山-金沙江富碱侵入岩带的组成部分,位于NW-WNW向哀牢山-金沙江深大断裂东侧。姚安岩体主要为正长斑岩,马厂箐岩体主要为花岗斑岩两岩体化学成分上具有富碱、高钾的特点。岩石富轻稀土和Rb、Sr、Ba、Th、La等大离子亲石元素而亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素。岩石的Rb/Sr、La/Nb和Ba/Nb以及LREE/HREE比值高,铕异常不明显,ISr值偏高,εNd值偏低。研究表明:(1)姚安岩体和马厂箐岩体形成于喜山期大陆弧伸展环境。两岩体的岩浆均起源于富集地幔(EMII),其壳幔混合特征,主要是俯冲带地幔楔内壳-幔物质源区混合的结果;(2)尽管姚安和马厂箐岩体在成岩构造背景、成岩时代、成岩方式和源区特征以及成分上高碱富钾等方面具相似性,但它们在岩性和组成上仍存在较大差异。这种差异可能是由源区物质部分熔融程度不同,以及岩浆结晶时温压和氧逸度等条件的不同所造成;(3)金矿化主要与相对高温、低压和高氧逸度的碱性系列岩浆活动有关,而铜矿化则主要与相对低温、高压和低氧逸度的碱性-亚碱性过度系列岩浆活动有关。

云南红层工程地质特性研究

云南红层分布广泛,对工程建设特别是公路建设影响突出。为此,开展了红层工程地质特性及公路病害调查专题研究工作,较系统地总结了云南省内红层软岩的分布、工程地质特性、红层软岩地区公路建设和运营过程中出现的主要工程地质问题及变形破坏机制,为红层软岩地区高边坡防护设计施工与加固技术研究打下基础,为统筹安排全线边坡的防护与自治工作提供了依据;对保证路堑边坡施工与运营的安全,降低工程造价有实际意义。

滇西保山核桃坪铅锌矿床稀土元素地球化学特征及其成因意义

核桃坪铅锌矿床产于滇西保山古生代地块内,是近年来在西南"三江"地区勘查发现的大型铅锌(铜银)多金属矿床,也是该区为数不多的以断控脉状矽卡岩赋矿为特征的矿床。详细研究了区内铅锌矿体的各种赋矿围岩、蚀变(脉)体及矿石的稀土元素地球化学特征,结果表明:围岩的稀土元素主要富集在粘土矿物中,上侵的矽卡岩流体萃取了围岩中的稀土元素,并使自身稀土元素组成发生改变;当前揭露浅部矽卡岩的成岩流体为中—低温、酸—弱酸性流体,其酸度随流体演化而不断增加。认为核桃坪铅锌矿床可能是一个远端矽卡岩型矿床,矽卡岩及伴生铅锌(铜银)的成岩成矿作用均受控制于隐伏的岩浆-热液系统。

滇西上芒岗红色粘土型金矿常量元素地球化学

滇西上芒岗红色粘土剖面中常量元素的垂向分布研究表明 ,K2 O、Fe2 O3 、Al2 O3 在剖面中的变化一致 ,呈双峰曲线变化 ,即在坡积带稍有富集、在残积带明显富集 ;而SiO2 与铁、铝等在剖面中的变化相反。红色粘土与矿区地层和矿化蚀变岩的常量元素对比分析表明了红色粘土可能来源于地层和矿化蚀变岩。常量元素之间的相关性以及常量元素与金的相关性分析表明K2 O、Fe2 O3 、Al2 O3 在红色粘土中为共生元素 ;金的富集主要受红色粘土中褐铁矿和伊利石的吸附影响。红土化参数分析说明了红色粘土剖面经历两次红土化作用 ,残积带相对于其它带经受过较强的红土化作用 ,但整个红色粘土剖面遭受的红土化作用不强 ,红土化程度低 ,仅处于粘土化阶段。

云南省中西部红色风化壳中铂族元素分布特征

近年来,铂族元素以其广泛的地质活动环境受到越来越多的关注,人们对铂族元素的研究也从其在硫化物熔体、硅酸盐熔体和热液流体中的富集成矿行为逐渐延展到其在表生风化过程中的地球化学迁移行为。本文通过对我国云南省中西部潞西菲红、元谋朱布和弥渡金宝山3个具有铂族元素矿化的超基性岩体形成的红色风化壳研究发现,三地风化壳化学风化程度远不及世界上热带、亚热带地区的典型红土风化壳,但是其红土化程度存在依次降低的次序。分别对三地风化壳铂族元素分析表明,随着风化壳红土化程度的增高,铂族元素富集程度也在增高,并且不同铂族元素在同一风化壳的不同位置也具有不同富集程度,表明伴随着红土化过程,铂族元素在地表风化壳中发生了迁移富集和分异作用。研究发现,低价铁离子对铂族元素络合物的还原作用和高价铁氧化物对铂族元素的吸附作用都对铂族元素的重新分配并富集具有重要意义;6个铂族元素不同的地球化学行为导致了其在风化壳中的分异,其中,Rh在红土化过程中的行为和铂族元素整体行为体现出高度一致性,因此Rh可以作为表生作用过程中铂族元素的标型元素;Au和铂族元素在红色风化壳中的分布具有一定相似性,根据粘土型Au矿床的存在,推测也有红色粘土型铂族元素矿床的存在。

个旧西区拉丁尼克晚期基性火山岩铂族元素地球化学特征

关于个旧锡多金属矿床成因,过去多数人持"燕山期花岗岩岩浆期后气化热液成矿"观点。文章作者认为个旧锡多金属矿床的形成和印支期基性火山沉积成矿作用有很大关系,作者分析了个旧西区拉丁尼克晚期基性火山岩铂族元素的地球化学特征。结果表明,该基性火山岩的铂族元素发生了较强的分异作用,Os、Ir、Ru、Rh亏损,Pd、Pt则发生富集,相对配分模式为Pd-Pt富集型;经球粒陨石及原始地幔标准化的铂族元素配分模式为向左陡倾斜型,具有正的斜率,Pd/Ir高于原始地幔、球粒陨石、原始上地幔等,而与地幔低度熔融形成的N-MORB、大陆拉斑玄武岩等接近,表明该基性火山岩的物质来自上地幔熔融程度偏低的玄武岩浆。

云南大保高速公路大箐隧道处理地下涌水和塌方施工技术总结

大箐隧道位于滇西红层区域,隧道的最大埋深为687m。在施工中克服了滇西红层区域地形、地质、水文特点复杂多变,多涌水(实测最大涌水量高达1800m3/h)、多塌方(大小塌方共计十余次),并针对原结构设计中未考虑外水压力的实际情况,经过结构计算、工程类比,先后提出多种处理方案,最终成功地解决了滇西红层区域隧道施工地形、地质、水文特点复杂多变,多涌水、多塌方等不良地质情况。本文主要介绍了在该隧道施工中处理地下涌水和塌方的施工技术。

云南文山红岩洞岩画研究

作为早期人类的文化遗存,文山红岩洞岩画的发现具有重要意义。在考古发掘相对较少的情况下,红岩洞岩画的发现为民族学、人类学、民俗学、考古学、艺术学等的研究提供了重要的史料。运用考古学的叠压打破关系原理和图像学的风格解析,将红岩洞岩画分为三期:第一期叠压在整个画面的最底层,以铜鼓符号为主,颜色为淡黄色,制作时间约为战国早期;第二期主要分布画面的右侧,以圆头蹲式人形为主,同时出现了卷云纹、牛、犬等动物,颜色为红色,其时间大致为战国中期;第三期主要分布在画面的右侧,以方头蹲式人形为主,同时出现了土字形人、羊、马等动物,颜色为红色,年代约为战国末期。红岩洞岩画再现了早期人类的社会生产活动和宗教祭祀活动,其基本特征与铜鼓文化密切相关,创作的族属应该为百濮民族中的句町濮。

悬臂掘进机在滇西红层隧道中的应用研究

为解决滇西红层隧道支护变形风险高、单线小断面铁路隧道由于空间受限施工速度慢等问题,结合滇西红层以紫红色泥岩、砂岩为主,节理裂隙较发育,围岩强度适中等工程地质特征,依托大瑞铁路秀岭隧道进口平导,在滇西红层小断面隧道中引入悬臂掘进机施工,通过在适应性、设计参数等方面的深入研究,并与钻爆法在投资、施工进度、安全质量等方面进行对比分析,证明悬臂掘进机在滇西红层地区具有较好的适应性,具备较高的推广应用价值。应用研究结果表明:(1)悬臂掘进机适用于围岩强度适中、围岩(较)破碎、节理裂隙(较)发育以及地下水不(弱)发育的隧道;(2)悬臂掘进机对滇西红层围岩扰动小,初期支护可取消系统锚杆,并可以加大钢架间距;(3)悬臂掘进机在滇西红层隧道施工中进度优势明显,特别对于Ⅳ级围岩,进度较钻爆法提高了近67%;(4)悬臂掘进机早期资金投入较钻爆法高,且各级围岩条件下悬臂掘进机开挖单价为钻爆法的4~5倍。

饱水-失水循环下泥岩的剪切蠕变特性研究

为研究滇中红层泥岩在饱水-失水循环作用下的剪切蠕变特性,采用YBL-300剪切流变仪开展了剪切流变试验。试验结果表明:(1)滇中红层泥岩在法向正应力较低时,饱水-失水循环下的泥岩蠕变剪应力相较于饱和状态与天然状态下的分别减少了74%与79%;(2)饱水-失水循环引起了剪切蠕变曲线中出现“台阶”现象,而在同一级蠕变曲线中,饱水-失水循环次数的增多,“台阶”现象逐渐消失;(3)法向正应力较小时,饱水-失水循环对泥岩的剪切蠕变特性影响较大,随正应力增大,影响逐渐减小;(4)通过五元件粘弹性剪切蠕变模型和幂函数型经验模型构建了饱水-失水循环泥岩剪切蠕变应变-时间线方程,并得出与试验相符的应变-时间模拟线。

滇中红层贫水岩层区找水方法探讨

采用"柔脆岩互层受力破碎效应"理论,分析了红层区贫水岩层地下水的形成条件,探讨了贫水岩层地下水的富集规律,提出了一些行之有效的找水标志,并用打井实例说明了"柔脆岩互层受力破碎效应"理论以及贫水岩层找水标志的具体应用,找到了水源抗旱。

云南保山市某地膨胀土工程特性研究

文中以实际项目为例,根据区域地质和场地勘察资料,采取现场试验和室内试验的方法,分析研究场地红黏土层和粘土岩的工程特性,为项目的填筑、建设提出技术可行、经济合理、质量可靠的处理措施建议。

云南脉地田心铜矿床地质特征及找矿标志分析

脉地田心铜矿床位于云南省漾濞县,是一个受断裂控制明显的小型铜矿床,矿体分布于白垩系下统景星组下段.矿体呈脉状产于灰白色中厚层状石英砂岩中,含矿岩石类型简单,以褪色蚀变砂岩为主.矿体规模为小型,矿石氧化率为73.61%-92.64%,属高氧化率矿石.初步推测矿床成因为与“滇西红层”中的层间断层构造蚀变带密切相关的沉积-热液改造型铜矿床.

大岭子金矿地质特征及选矿浸出率

大岭子金矿V1矿体赋存于中元古界高黎贡山群变质岩中,受韧性剪切带控制,矿石类型以氧化矿石为主。提出选矿依据。

基于强度应力比的滇中红层软岩挤压变形研究

软岩挤压变形是深埋或高应力隧洞工程建设过程中的一大难题。由于不同类型的软岩特性千差万别,隧洞在不同条件下开挖后所表现出的挤压变形程度各异。根据滇中红层软岩的流变特性及现有软岩挤压变形程度分级方法,提出了滇中红层软岩挤压变形程度分级标准。根据滇中引水工程一隧洞区地应力测试统计结果,确定了隧洞区的最大水平主应力侧压系数及最大水平主应力方向。在此基础上,计算出引水隧洞中滇中红层软岩洞段各地层各挤压变形程度的界限深度,并对引水隧洞的挤压变形程度进行预测。对引水隧洞的最大埋深洞段在不加支护工况下的挤压变形进行了数值模拟,数值模拟结果与基于强度应力比的软岩挤压变形预测结果基本吻合,验证了基于强度应力比的滇中红层软岩挤压变形预测的有效性。

在深覆盖红层地区建抛物线拱坝的设计实践

红层在我国分布较广,但在红层上修建的水工建筑物较少,所兴建的水库大坝多为当地材料坝。随着经济不断发展,近年来水电工程建设越来越多地向红层地区深入,给勘察、设计和施工提出了越来越多新的课题。大多数红层饱和单轴抗压强度小于30 MPa,属于较软岩,其变形模量低、强度低、允许承载力小、易风化、覆盖层深,但完整性好,水文地质条件简单。中小拱坝压应力不大,可利用红层完整性好,水文地质条件简单的优势,对地基稍加处理即可满足修建双曲拱坝的需要。以云南省大姚县渔泡江三级电站工程为例,论述了在红层深覆盖层地区修大坝的可行性。

滇中红层隧洞软岩大变形规律研究

针对滇中引水工程楚雄段6标凤凰山隧洞施工过程中存在的围岩稳定性差、遇水软化以及隧洞软岩大变形问题,首先通过开展区域内典型软岩试样室内力学试验,得到区域内发生大变形的软岩物理力学特征,并通过分析试验岩样的破坏情况,掌握其变形特征;然后采用FLAC 3D数值模拟软件计算大变形段隧洞围岩的应力应变,掌握凤凰山隧洞软弱围岩大变形特点;将FLAC 3D模拟结果与现场监测数据进行对比验证,对比结果在误差允许范围内,证明了数值模拟的准确性。

降雨条件下滇西红层软岩高路堤稳定性分析

以云南施梦公路特高路堤边坡为研究对象,充分考虑滇西红层软岩的工程特性,通过建立FLAC有限差分计算模型,研究不同降雨强度和降雨持时对滇西红层软岩特高路堤边坡稳定性的影响及其形变规律。结果表明:边坡的安全系数随着降雨的持续有所降低,且降雨强度越强,边坡稳定的安全系数降低越多;随着降雨强度增大和降雨持时的增长,滑动面沿坡面浅层发展,由坡中向坡脚发展,边坡稳定安全系数有所降低,且其降低幅度有所增加。其成果将为滇西红层软岩特高路堤边坡防护设计提供依据。