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西昆仑造山带大红柳滩地区晚三叠世伟晶岩与稀有金属成矿作用关系密切,但大红柳滩岩体内广泛发育的无稀有金属矿化花岗伟晶岩,其形成时代、成因类型及构造背景缺乏系统约束.笔者以阿合栏杆花岗伟晶岩为研究对象,在岩相学观察基础上,开展了 LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学、原位 Lu-Hf同位素及全岩地球化学测试分析.结果表明:阿合栏杆花岗伟晶岩锆石U-Pb加权平均年龄为(204.5±1.4)Ma,形成于晚三叠世印支期;岩石属高分异过铝质花岗伟晶岩,具有高Si、富Al、极低Mg-Fe-Ti的主量元素特征,富集Rb、U、Sr、Sm等元素,亏损Ta、Nb、La、Zr、Ti、Yb等元素,Li、Cs、Ta、Be等稀有金属元素含量低,全岩 ΣREE为 2.090×10-6～9.370×10-6,δEu为0.881～8.577;锆石 εHf(t)值为-7.22～+6.35,二阶段模式年龄 TDM2 为 834～1 695 Ma,指示原始岩浆源以壳源为主,混合幔源组分.结合区域构造背景,认为阿合栏杆花岗伟晶岩形成于后碰撞伸展环境.对比结果显示,产于岩体内部相对封闭体系中的阿合栏杆无矿伟晶岩,其母岩浆经历了更为充分的冷却与分离结晶,熔体粘度增大,就位时已处于岩浆演化末期低热阶段,进而抑制了成矿流体的出溶与元素迁移,流体出溶效率低是该类伟晶岩贫稀有元素的重要控制因素之一.

华北克拉通在中生代经历了显著的岩石圈减薄,引发了广泛的岩浆活动与克拉通破坏型金成矿事件,但对金的来源仍存在争议.太行山地区位于华北克拉通中部,是这类金矿的重要产区,其中的观音堂岩体与金矿在时空上紧密共生.该区域缺乏典型基性岩浆岩,但发育含镁铁质暗色微粒包体的闪长岩,为反演克拉通破坏背景下壳幔相互作用机制提供了契机.本文对太行山中段观音堂岩体中的闪长岩及镁铁质微粒包体进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年、Lu-Hf同位素原位分析,以及角闪石和磷灰石的主量元素测试.结果表明:(1)寄主闪长岩与暗色微粒包体结晶年龄相近,形成于125～129Ma,对应于华北克拉通破坏的峰期;(2)锆石εHf(t)值介于-23.44～-12.78,指示其源区存在古老地壳物质与地幔组分的混合,角闪石地球化学成分也进一步支持了壳幔混合成因;(3)角闪石和磷灰石化学成分指示:观音堂岩体和MME的熔体氧逸度都高于ΔNNO,闪长岩熔体明显富氯,MME熔体明显富硫,指示了良好的金成矿潜力;(4)受太平洋板块俯冲影响,地壳中岩浆房发生了壳幔岩浆混合作用.因此,闪长岩及镁铁质微粒包体的年龄及熔体特征表明观音堂岩体成因与华北克拉通破坏背景下壳幔相互作用有关,壳幔相互作用增强了观音堂岩体的金成矿潜力.

青海省祁漫塔格地处柴达木盆地南缘,隶属东昆仑成矿带,区域广泛发育晚古生代−中生代岩浆活动,产出虎头崖、卡尔却卡、牛苦头等大量铁−铜−铅−锌多金属矿床,已有研究证实多数矿床存在两期成岩成矿作用.野马泉是区内典型矽卡岩型铁多金属矿床,以往研究仅聚焦矿区晚三叠世花岗岩−矽卡岩成矿系统,普遍认为仅三叠纪岩浆活动控制矿化,泥盆纪侵入岩的成矿潜力缺少年代与地球化学约束,野马矿床是否存在两期独立岩浆−成矿事件长期存在争议.以野马泉矿区西部晚三叠世侵入岩、东南部 M13 磁异常区钻孔深部泥盆纪花岗闪长岩及接触带矽卡岩石榴子石为研究对象,开展野外地质填图、岩相学显微鉴定,配套完成锆石与石榴子石 LA-ICP-MS U-Pb 定年、全岩主微量元素测试、锆石原位 Lu-Hf 同位素分析,系统约束两期岩体形成时代、岩浆源区与构造属性.矿区西南部闪长岩、二长花岗岩、正长花岗岩锆石 206Pb/238U 加权平均年龄集中 225.0～223.4 Ma(加权偏差均方MSWD=1.7～2.4),与矿区云母 Ar-Ar 成矿年龄(222±1.3)Ma 高度吻合,限定晚三叠世岩浆及配套矽卡岩成矿时限;M13 深部花岗闪长岩锆石年龄 392.8～392.0 Ma,矽卡岩石榴子石 Tera-Wasserburg 等时线年龄(407.7±5.1)Ma,2组年龄在误差范围内基本吻合,证明早−中泥盆世同步发育岩浆活动与铁多金属矿化.岩石地球化学特征显示两期岩体均属高钾钙碱性系列,晚三叠世岩体为准铝质−弱过铝质,泥盆世花岗闪长岩受成矿流体蚀变钠大量流失,呈强过铝质特征.两期岩浆源区均表现为壳幔混源:原始岩浆来自岩石圈地幔部分熔融,上升运移过程混染地壳物质.两期岩浆分属不同构造阶段:泥盆世岩体形成于原特提斯洋闭合、陆块碰撞后的后碰撞伸展环境,晚三叠世岩体形成于古特提斯洋俯冲结束后的板块内伸展背景.年代学与地球化学数据证实,野马泉铁多金属矿床记录早−中泥盆世、晚三叠世两期岩浆侵入活动,分别诱发两期独立矽卡岩型铁铜铅锌成矿作用.研究成果完善祁漫塔格成矿演化理论,为区域内两期侵入岩相关多金属矿产勘查提供重要理论依据与找矿方向.

以鲁甸−巧家高速巧家特长极深分离式隧道为研究对象,隧址地处乌蒙山区复杂构造带,隧道最大埋深超1 600 m,区域构造挤压作用显著,地应力以水平构造应力为主,有限钻孔测点难以反映全域应力分布,为精准揭示隧址区三维初始地应力空间分布特征、完善深埋隧道地应力反演手段,依托勘察报告中K67+910 钻孔346～637 m深度范围内 6 组水压致裂原位地应力实测数据,系统分析深部岩体三向主应力随埋深的演化规律;采用MIDAS GTS NX有限元软件构建 2 400 m×2 400 m三维地质力学模型,选取地层勘察获取的多组围岩力学参数,分别开展位移约束边界、应力加载边界、混合边界、初始应变能理论边界 4 类边界条件的反演对比试验,筛选匹配实测应力场最优的边界加载方案,再将最优边界应用于全域模型完成地应力反演,并以相对误差±20%为精度标准,对比实测与反演应力值验证方法可靠性.现场测试表明,三向主应力随埋深近似线性增大,应力量级关系为最大水平主应力SH>垂直自重应力SV>最小水平主应力Sh,实测最大主应力优势方向NW32°;数值反演得到最大主应力集中于NW30°～35°,与实测方向高度吻合,各测点应力反演相对误差多控制在 15%以内,均处于允许误差区间,应力随深度增长趋势与实测规律统一,证明基于初始应变能理论的反演模型可靠.研究明确了 4 类边界条件各自适用场景与局限性,证实该应变能反演方法可同时实现自重与构造应力场重构,所得分布规律与量化数据能够为同类型超深埋高地应力隧道的地应力反演、围岩支护优化及施工地质灾害防控提供理论支撑与工程借鉴.

本文系统研究了钻探技术与原位测试技术在岩土工程地质勘察中的集成应用.重点分析了数字钻探监测技术(DPM)与钻进过程指数(DPI)在定量评价岩体完整性方面的创新价值,以及静力触探(CPT)、标准贯入试验(SPT)等原位测试方法的技术特点.通过探讨钻探与原位测试的协同模式,并结合石材矿山与建筑工程地基勘察案例,验证了多技术融合在提升勘察精度与效率方面的显著成效,为岩土工程勘察的智能化发展提供了重要技术支撑.

狮子岭花岗岩型钨锡矿床是南岭稀有金属成矿带西段栗木矿田四大核心矿床之一,为典型的隐伏花岗岩型钨锡矿床.为研究钨锡矿床地质特征,为找矿预测提供一定的帮助,通过系统的钻探工程编录、岩矿显微鉴定、地球化学测试、原位微区分析及构造-蚀变-矿化空间耦合解析,系统建立了狮子岭矿床垂向五级蚀变-矿化分带序列,厘清了从岩体深部到浅部的矿化类型与元素分异规律,明确了矿体空间分布的主控因素.厘定了F、Li喷气晕、锂云母-萤石细脉带为矿区直接找矿标志,构建了"岩体顶凸构造+蚀变分带+地球化学异常"三位一体的综合找矿模型.圈定的隐伏岩体顶部凸起部位及其边部、断裂构造交汇区为核心成矿有利靶区,为矿田深部及外围同类型隐伏矿床的找矿突破提供了理论依据与勘查指导.

三峡库区危岩具有隐蔽性、突发性、破坏力强、危害性大等特点,库水位周期性变动引起的岩体损伤(劣化)已成为威胁库区危岩长期稳定的关键.近年来,许多学者针对水位变动影响下岩体损伤致灾机理、危岩失稳模式和稳定性计算方法等开展了大量研究.综合分析研究表明,针对水-岩作用引起的岩体损伤(劣化)试验方法、测试技术和设备等逐步发展,水位变动影响下岩体劣化致灾机理和危岩失稳模式研究更加深入,危岩稳定性计算方法更加科学.未来仍有 6个方面的问题需要深入研究:涉水危岩的成灾机理和破坏特征;复杂动态力学环境下的室内模拟实验、原位试验、大型结构面探测;岩体损伤(劣化)规律与空间表达;复杂动力条件下的危岩失稳模式研究;累积损伤和长期稳定性研究、涉水危岩的失稳破坏模式;遥感技术和机器学习方法的应用.

针对丘陵区某道路高挖方边坡工程,结合钻探、原位测试及室内试验开展场地地质条件与地震效应评价;采用极射赤平投影分析结构面组合特征,运用毕肖普法与M-P法完成多工况稳定性定量计算与分析.结果表明:场区整体构造稳定、属Ⅱ类场地,边坡整体安全储备充足.但由于节理交叉切割,叠加砂泥岩遇水软化效应,存在局部掉块与楔形危岩体失稳风险.综合制定"坡面整理+格构锚杆+挂网喷浆+截排水"协同防护方案.后期变形监测数据显示,边坡水平与竖向位移均小于控制限值,变形逐步收敛稳定.实践证明,该综合治理体系安全可靠,可为丘陵区砂泥岩地层深挖方边坡勘察评价与支护设计提供参考.

为满足清洁能源工程中地下洞室稳定性设计的关键需求,以德尔西水电站竖井工程为例,结合国际岩石力学学会建议与 ASTM-D4645 国际标准采用水力压裂地应力测量技术(HTPF/HF 测试方法)及具有较好技术保证的 HJ 测试方法,在竖井 ZK38 位置钻孔,并在深度 400.2 m 实施系统的原位应力测试.通过分层测量75 m～380 m 深度,获取三维地应力场分布及岩体水力压裂强度,其强度范围处于 4.2 MPa～6.9 MPa 之间.该研究成果可为水电站地下结构的优化设计提供关键的地质力学参数,有助于降低建设成本并提升工程安全性,具有重要的理论与实践价值.

为掌握某悬索桥重力式锚碇的抗滑稳定性,需准确获取其基底混凝土与岩体接触面的抗剪强度.本文在该悬索桥锚碇平台、基坑底部采用平推法开展了 4 组岩体、6 组混凝土-岩体接触面直剪原位试验,从试样制备、高强反力系统构建、分级加载控制等方面详细阐述了直剪原位试验全套试验方法.结果表明:混凝土-岩体接触面抗剪断摩擦系数为 0.91~0.97,黏聚力为 263~313 kPa;岩体自身抗剪断摩擦系数为 1.06~1.30,黏聚力为 274~287 kPa.所有实测值均显著高于设计值,充分验证了锚碇基底具有充足的抗滑安全储备.本试验形成了一套完整可靠的原位测试程序,可为同类桥梁锚碇工程的设计与评价提供可靠工具.