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南阿尔金木纳布拉克地区巴什库尔干岩群变质岩的锆石U-Pb定年和Lu-Hf同位素特征及其地质意义

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岩石学报 2025年第1期41卷 198-214页

作者：解添合曹玉亭刘良马拓王超康磊盖永升宋里豪山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 大陆动力学国家重点实验室西北大学地质学系西安710069

南阿尔金木纳布拉克地区原划为长城纪巴什库尔干岩群中陆续识别出多类型高压变质岩,以及新元古代和古生代的原岩年龄信息。本文在前人研究的基础上,对木纳布拉克地区巴什库尔干岩群的中-低压浅变质岩进行详细的野外调查,并对三个不同岩... 详细信息

南阿尔金木纳布拉克地区原划为长城纪巴什库尔干岩群中陆续识别出多类型高压变质岩,以及新元古代和古生代的原岩年龄信息。本文在前人研究的基础上,对木纳布拉克地区巴什库尔干岩群的中-低压浅变质岩进行详细的野外调查,并对三个不同岩组的6个样品进行了岩相学、锆石U-Pb定年和Hf同位素组成研究,以期对区内长城纪地层的构造归属划分提供更多的年代学证据。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年测得红柳泉组钾长片麻岩和角闪片岩的原岩形成年龄分别为1459~1577Ma和部残留碎屑锆石的ε_(Hf)(t)值与阿尔金杂岩中各类变质岩的ε_(Hf)(t)值范围一致,且具有相似的二阶段模式年龄,代表了其原岩具有相似的物源。因此,综合年代学和Hf同位素组成分析可以推断,以上3个样品所属的地层不应再归为长城纪巴什库尔干岩群,而归到阿尔金杂岩更为合适。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得扎斯勘赛河组长英质片麻岩、红柳泉组长英质糜棱岩和贝壳滩组斜长角闪岩的原岩年龄介于454~460Ma以及多期变质年龄分别为429~432Ma、400~402Ma和~376Ma。这3个样品的原岩年龄和变质年龄与中阿尔金南缘志留纪中-高压变质岩带内变质岩石原岩和变质年龄具有一致性,且构造位置上均位于木纳布拉克地区西南缘,与阿尔金杂岩以断裂相隔,由此初步推断其与中阿尔金南缘志留纪中-高压变质岩带有关。综上,本文认为南阿尔金木纳布拉克地区原划为长城纪巴什库尔干岩群中南部的贝壳滩组和红柳泉组样品为南阿尔金高压-超高压变质带的西延部分,北部的扎斯勘赛河组和红柳泉组样品为中阿尔金南缘志留纪中压-高压变质作用的产物。

关键词：南阿尔金木纳布拉克阿尔金杂岩锆石U-Pb定年锆石Hf同位素

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随机响应面法最优概率配点数目分析

计算力学学报 2012年第3期29卷 345-351页

作者：蒋水华李典庆周创兵武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室水工岩石力学教育部重点实验室武汉430072

系统地研究随机响应面法采用线性无关原则选取概率配点的优越性,给出了基于线性无关原则选取概率配点的流程图,比较了基于回归方法和基于线性无关原则选取概率配点的优缺点。算例结果表明,基于回归方法选取概率配点时,配点数目应保证Her... 详细信息

系统地研究随机响应面法采用线性无关原则选取概率配点的优越性,给出了基于线性无关原则选取概率配点的流程图,比较了基于回归方法和基于线性无关原则选取概率配点的优缺点。算例结果表明,基于回归方法选取概率配点时,配点数目应保证Hermite系数矩阵达到满秩,此时随机响应面法的计算精度才能得到保证,计算效率也远远高于传统的蒙特卡洛模拟方法。基于线性无关原则选取概率配点的随机响应面法在保证计算精度的同时,其计算效率远远高于基于回归方法选取概率配点的随机响应面法,它是结构可靠度分析一种有效的方法,尤其适用于极限状态方程不能用显式函数表达的复杂结构可靠度问题。研究成果为随机响应面法最优概率配点数目的确定奠定了一定的基础。

关键词：随机响应面法概率配点回归方法线性无关可靠度

考虑多尺度结构的贯通节理岩体损伤摩擦耦合模型

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岩土工程学报 2018年第1期40卷 147-154页

作者：刘武合肥工业大学土木水利工程学院武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室

基于贯通节理岩体结构的多尺度特征,采用两步均匀化方法,给出了节理岩体在复杂荷载作用下的自由焓表达式,建立了节理岩体损伤摩擦耦合本构模型。模型可同时考虑岩块损伤扩展、微裂纹滑移剪胀、法向刚度恢复,节理面多阶凸起体滑移磨损、... 详细信息

基于贯通节理岩体结构的多尺度特征,采用两步均匀化方法,给出了节理岩体在复杂荷载作用下的自由焓表达式,建立了节理岩体损伤摩擦耦合本构模型。模型可同时考虑岩块损伤扩展、微裂纹滑移剪胀、法向刚度恢复,节理面多阶凸起体滑移磨损、剪胀演化以及节理与岩块相互作用等特征,较好地反映岩体内部微裂纹、节理等不同尺度微结构变化对其力学特性的影响。采用Lac du Bonnet花岗岩三轴压缩试验、花岗岩节理剪切试验以及不同节理倾角与不同围压下Martinsburg板岩三轴压缩强度试验等成果对模型进行了验证,模型预测值与实测值相当吻合,论证了模型的准确性。

关键词：贯通节理岩体多尺度结构两步均匀化方法损伤摩擦耦合

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局部约束模式对单颗粒破碎强度的影响

浙江大学学报（工学版） 2018年第7期52卷 1329-1337页

作者：邓璇璇马刚周伟常晓林武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072

为了研究不同约束模式对单颗粒破碎的影响,通过改变颗粒的接触状态(接触点个数、接触角度)设计一系列约束模式.对描述颗粒接触状态的二维矩阵进行奇异值分解(SVD),得到量化颗粒约束状态的特征值.基于Voronoi图生成试样的随机不规则网格... 详细信息

为了研究不同约束模式对单颗粒破碎的影响,通过改变颗粒的接触状态(接触点个数、接触角度)设计一系列约束模式.对描述颗粒接触状态的二维矩阵进行奇异值分解(SVD),得到量化颗粒约束状态的特征值.基于Voronoi图生成试样的随机不规则网格,在连续-离散耦合分析方法(FDEM)的基础上建立颗粒模型,研究颗粒的破碎强度和破碎形式与约束模式之间的关系,建立考虑颗粒约束模式的破碎阈值模型.通过大量的数值模拟结果可以看出,在颗粒破碎过程中,靠近竖直加载轴线的约束部位出现初始裂纹,并逐渐发展成为宏观贯穿裂缝,继而圆周侧向约束部位出现向顶部或底部约束部位扩展的裂纹.颗粒接触点或者配位数越多,SVD分解得到的平均奇异值越大,颗粒破碎阈值越高.在接触点或者配位数相同的情况下,约束模式对应的平均奇异值越高或偏状态程度越低,颗粒抵抗破碎的能力越强.

关键词：颗粒破碎约束模式连续-离散耦合分析方法奇异值分解(SVD) 颗粒破碎阈值

基于微流控技术的重质非水相液体氧化修复机理

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中国环境科学 2024年第8期44卷 4530-4538页

作者：王泽君杨志兵胡冉陈益峰武汉大学水利水电学院水资源工程与调度全国重点实验室水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072

为揭示重非水相污染物(DNAPL)氧化修复中多相渗流−化学反应−相演变耦合过程的物理化学机理,利用新兴的微流控技术开展了高锰酸钾(KMnO_(4))氧化修复三氯乙烯(TCE)的实验.结果表明:当浓度3g/L以上的KMnO_(4)氧化TCE时,二氧化锰(MnO_(2))... 详细信息

为揭示重非水相污染物(DNAPL)氧化修复中多相渗流−化学反应−相演变耦合过程的物理化学机理,利用新兴的微流控技术开展了高锰酸钾(KMnO_(4))氧化修复三氯乙烯(TCE)的实验.结果表明:当浓度3g/L以上的KMnO_(4)氧化TCE时,二氧化锰(MnO_(2))固相产物会在流道深度方向上产生“固体墙”,后续MnO_(4)^(−)只能缓慢渗入墙内对TCE进行氧化,此时MnO_(4)^(−)成为限制性因素并转化为Mn^(2+),而Mn^(2+)扩散出墙外后再次被氧化为MnO_(2)固相,形成一个负反馈系统并造成修复效率急剧降低.当3g/L以下的KMnO_(4)氧化TCE时,MnO_(2)固相产物附着在流道壁面上,后续MnO_(4)^(−)可以和TCE持续反应并生成MnO_(2),KMnO_(4)溶液−DNAPL界面不断后退且修复效率较高.当加入磷酸氢盐后,MnO_(2)固相产物被显著抑制从而提高了修复效率,且1~2g/L是孔隙尺度TCE修复的理想KMnO_(4)浓度.

关键词：非水相液体氧化修复多相渗流三氯乙烯微流控

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水下爆炸下高拱坝坝面冲击荷载特性研究

水利学报 2024年第5期55卷 607-618页

作者：黄宇峰卢文波王高辉王洋刘杰武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072

确定爆炸荷载是高拱坝抗爆性能评估和抗爆设计的前提。为此,开展了高拱坝水下爆炸模型试验,并结合数值模拟方法,研究了高拱坝水下爆炸冲击荷载特性。以原型拱坝按1∶200缩比设计和制作了拱坝模型,测量了水下爆炸作用下库中以及拱坝表面... 详细信息

确定爆炸荷载是高拱坝抗爆性能评估和抗爆设计的前提。为此,开展了高拱坝水下爆炸模型试验,并结合数值模拟方法,研究了高拱坝水下爆炸冲击荷载特性。以原型拱坝按1∶200缩比设计和制作了拱坝模型,测量了水下爆炸作用下库中以及拱坝表面的冲击荷载;采用Abaqus软件进行了拱坝水下爆炸数值模拟,结合试验数据验证了数值模拟的可靠性。研究结果表明,高拱坝水下爆炸冲击荷载可分为三个部分:首波爆炸冲击荷载、岸坡反射爆炸冲击荷载以及基底反射爆炸冲击荷载;对于库中起爆工况,高拱坝中心区域受到首波冲击的影响较大,而底部和靠近岸坡的区域则受到反射波的冲击较大,反射波在这些区域引起了较大的速度响应,在高拱坝的抗爆设计以及性能评估中,应考虑反射爆炸荷载的影响。研究成果可为高拱坝抗爆设计以及抗爆性能评估提供参考。

关键词：高拱坝水下爆炸坝面冲击荷载反射波模型试验

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复杂岩石块体识别的单元重构–聚合方法

岩石力学与工程学报 2012年第3期31卷 507-523页

作者：张雨霆肖明丁秀丽邬爱清长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072

为解决工程岩体开挖中含有复杂开挖边界时的块体识别问题,提出岩石块体识别的单元重构–聚合方法。首先,引入成熟的网格划分技术,通过建立网格模型(如有限元模型),实现对复杂开挖边界的精确模拟;其次,采用基于单元重构技术的结构面建模... 详细信息

为解决工程岩体开挖中含有复杂开挖边界时的块体识别问题,提出岩石块体识别的单元重构–聚合方法。首先,引入成熟的网格划分技术,通过建立网格模型(如有限元模型),实现对复杂开挖边界的精确模拟;其次,采用基于单元重构技术的结构面建模方法,将分布于岩体内的结构面建入网格模型;然后,提出基于单元聚合技术的块体构建方法和考虑有限性结构面时的单元组处理方法;最终可实现基于网格模型的复杂岩石块体识别。该方法识别所得的块体系统基于网格模型,块体的所有特征信息均可通过模型的单元和节点提取,块体的可视化也可在既有网格模型图形显示平台上实现。算例验证表明,当将结构面分别考虑为无限延伸和有限延展时,该方法的块体识别和稳定分析成果均与通用块体分析软件的结果一致。进一步将该方法应用于水电站大型地下洞室群的块体识别,可证明其应用于复杂岩石块体识别的有效性和优越性。因此,该方法是一种能够考虑复杂工程岩体开挖边界的岩石块体识别的新方法,其实现过程独立于基于拓扑原理的传统块体识别思路,为块体稳定分析提供了新的实现途径。

关键词：岩石力学块体识别单元重构单元聚合结构面建模网格模型

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大体积混凝土水下接触爆炸破坏分区特征分析

爆炸与冲击 2023年第10期43卷 13-27页

作者：蒋宏杰卢文波王高辉刘义佳王洋武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072

为探究大体积混凝土水下接触爆炸破坏分区特征,基于水中爆炸冲击波与混凝土的相互作用过程分析,建立了综合考虑爆炸冲击波冲击破碎和爆轰产物准静态压拉致裂机制的混凝土爆炸破坏分区计算方法,并与有限元数值模拟和试验实测数据开展对... 详细信息

为探究大体积混凝土水下接触爆炸破坏分区特征,基于水中爆炸冲击波与混凝土的相互作用过程分析,建立了综合考虑爆炸冲击波冲击破碎和爆轰产物准静态压拉致裂机制的混凝土爆炸破坏分区计算方法,并与有限元数值模拟和试验实测数据开展对比验证。结果表明:与空中接触爆炸相比,水对爆轰产物膨胀起抑制作用,使得爆炸荷载持时增加、作用于周围介质的冲量增大;采用建议的环向压碎判据计算破碎区,并将开裂区分为动态压裂、准静态压裂和准静态拉裂区的计算方法能够很好地预测混凝土水下接触爆炸破坏分区范围;炸药类型和起爆水深一定时,混凝土的抗拉强度和抗压强度比对开裂区范围起重要影响。

关键词：水下爆炸混凝土接触爆炸破坏机制破坏分区

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堆石体三轴剪切试验的三维细观数值模拟

岩土工程学报 2011年第5期33卷 746-753页

作者：马刚周伟常晓林周创兵水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072

从细观角度出发,采用随机模拟技术建立堆石体的三维随机颗粒模型,基于修正的增广Lagrangian算法的非线性接触算法模拟颗粒间的相互接触,采用损伤软化模型描述细观单元的应力应变关系,当细观单元的损伤度超过损伤阀值时删除该单元,采用We... 详细信息

从细观角度出发,采用随机模拟技术建立堆石体的三维随机颗粒模型,基于修正的增广Lagrangian算法的非线性接触算法模拟颗粒间的相互接触,采用损伤软化模型描述细观单元的应力应变关系,当细观单元的损伤度超过损伤阀值时删除该单元,采用Weibull概率分布描述堆石体材料物理力学性质的非均匀性。以水布垭面板堆石坝茅口组堆石为研究对象,进行其三轴剪切试验的变形体离散元细观数值模拟,采用应变控制加载,再现了堆石体的颗粒变形和运动规律。数值计算结果表明,数值模拟能够较好地反映堆石体三轴试验的变形规律,得到的轴向应变-偏应力曲线和轴向应变-体积应变曲线接近试验曲线。从能量角度分析了颗粒变形、颗粒间的摩擦、颗粒的损伤破碎、颗粒运动在加载过程中对系统的贡献。

关键词：堆石体变形体离散元细观力学随机模拟非线性接触损伤软化模型非均匀性