世界地质

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常建霖, 张晓妮, 王师捷, 刘桧林, 王玲珑

世界地质. 2025, 44(2): 179-197.

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为了研究古亚洲洋的构造演化过程, 选取内蒙古中部毕力赫地区出露的晚古生代侵入岩为研究对象, 通过岩相学、年代学和地球化学分析, 厘定其形成时代、岩石成因、岩浆源区及所处的构造环境。锆石 U--Pb 测年结果显示, 钾长花岗岩和花岗斑岩的年龄分别为 (263. 7 ± 2. 8) Ma 和 (273. 8 ± 1. 2) Ma, 形成时代为早—中二叠世, εHf ( t) 值分别为 - 8. 5 ~ 4. 0、 - 0. 4 ~ 2. 3; 岩石地球化学数据显示两者具有相对高硅[w(SiO2 ) = 61. 98% ~ 70. 65% ] 、富碱[w(Na2O) = 2. 78% ~ 2. 94% ]及富钾 [w(K2O) = 3. 47% ~ 3. 60% ]特征, A / NK 值介于 1. 30 ~ 1. 75 之间, A / CNK 值介于 0. 86 ~ 1. 10 之间, 里特曼指数为 2. 07 ~ 2. 53, 均属于高钾钙碱系列, 为准铝质--弱过铝质岩石, 两者整体上表现为富集轻稀土及 Cs、 Rb、 Ba、 Th 等大离子亲石元素, 亏损重稀土及 Nb、 P、 Ti 等高场强元素, 弱的 Eu 负异常 (δEu = 0. 62 ~ 0. 67, 0. 49 ~ 0. 54) , 轻重稀土分馏程度中等[ ( La / Yb) N = 8. 10 ~ 8. 30, 6. 80 ~ 6. 92] , 稀土配分曲线呈右倾, 具有火山弧花岗岩的特征。钾长花岗岩和花岗斑岩 Th / La (平均值 = 0. 44) 、 Rb / Sr (平均值 = 0. 65) 、 Th / Nb (平均值 = 1. 35) 比值与地壳相应元素的比值接近, 指示其源岩来自于地壳物质的部分熔融, 其中钾长花岗岩的 εHf ( t) 变化范围大, 同时具有较高的镁值 [w (MgO) = 3. 05% ~ 3. 33% ] , 说明其受到一定程度幔源的影响。综上所述, 推断研究区钾长花岗岩与花岗斑岩应形成于古亚洲洋向华北板块俯冲过程阶段, 在早—中二叠世古亚洲洋尚未闭合, 华北板块北缘处于活动性大陆边缘构造环境中, 区域岩浆活动仍十分强烈。

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吉林安图石人沟辉长岩成因研究

王正松, 孙丰月, 王力, 薛昊日, 惠潮, 陈兴森

世界地质. 2025, 44(2): 198-212.

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为进一步加强吉林省铜镍硫化物矿床的研究开发, 笔者选取吉林省东部石人沟辉长岩作为研究对象, 通过对辉长岩岩体的全岩地球化学、锆石 Lu--Hf 同位素和铂族元素 (PGE) 特征进行研究, 查明其岩浆起源、演化、岩石成因、构造背景。石人沟辉长岩主要由辉石、角闪石、斜长石、黑云母等组成。岩石主量元素总体上显示出低硅[ (w( SiO2 ) = 45. 25% ~ 45. 75% ] 、低钛[w(TiO2 ) = 0. 98% ~ 1. 00% ]、高镁[w(MgO) = 19. 66% ~ 19. 90% , Mg# = 63. 52 ~ 63. 97]和贫碱[w(Na2O + K2O) = 2. 91% ~ 2. 98% 、 Na2O / K2O = 2. 23 ~ 2. 31] 的特征, A / CNK 为0. 75 ~ 0. 76, 在 TAS 图解和w (SiO2 )--w (K2O)图解中, 样品落入钙碱性区域。岩石微量元素总体上显示出富集轻稀土元素和大离子亲石元素 (如 Ba、 Rb、 K 等) , 亏损重稀土元素和 Nb、 Ta、 Ti 等高场强元素的特点, Eu 异常不明显, m / f 值为 1. 73 ~ 1. 76, 对铜镍硫化物矿床的形成较为有利。 La / Nb、 Ce / Pb、 Th / U、 Nb / U 比值明显不同于地幔或者地壳, 显示壳幔物质混染的特征。在 (Nb / La) -- ( La / Yb) 图解中, 样品落入岩石圈地幔区域。锆石 176Hf / 177Hf 比值介于 0. 282 674 ~ 0. 282 805, 锆石 εHf (t) 值为 + 0. 80 ~ + 5. 87, 其一阶段模式年龄 TDM1为 907 ~ 646 Ma, 说明岩浆起源于亏损地幔, 并受到了地壳的混染。样品 Cu / Pd = 34. 8 × 103 , 大于原始地幔比值, Pd / lr 为 9. 07, 表明 PGE 的特征主要与岩浆作用有关, 原始岩浆为岩石圈地幔高镁玄武岩。 PPGE 质量分数明显高于 IPGE, 且 Ni / Cu 为 6. 31, 反映出石人沟辉长岩为有利的成矿岩体。结合岩体形成于晚三叠世, 石人沟辉长岩体可能形成于古亚洲洋闭合后的伸展背景。

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吉林大车背沟—富尔岭地区金矿资源潜力评价

刘长纯, 王存柱∗, 张彬, 时林, 时彬, 王刚, 郑大贺, 李国郡

世界地质. 2025, 44(2): 213-225.

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大车背沟—富尔岭地区位于吉林省夹皮沟金矿矿集区北部, 是吉林省重要金矿分布区, 先后发现了幸福、大秃顶子等数个金、锑矿产地, 显示了研究区金矿具有一定找矿前景。笔者通过对吉林大车背沟—富尔岭地区金矿成矿地质背景和典型矿床特征的详细研究, 系统总结了区域金矿预测要素, 建立了金矿区域预测模型, 圈定了具有找矿潜力的最小预测区, 为进一步勘查工作部署提供依据。采用证据权重法, 应用矿产资源评价系统 (MRAS) 软件开展金矿矿产预测, 在形成的等值线图和色块图的基础上, 遵循最小面积具有最大含矿性和最小漏矿率的原则进行最小预测区的圈定, 并应用地质体积参数法估算金矿预测资源量。本次工作共圈定金矿最小预测区13 个, 其中 A、 B、 C 类最小预测区分别为5 个、 6 个和 2 个, 估算金矿预测资源量 36 295. 24 kg, 其中埋深 500 m 以内金矿预测资源量为21 604. 31 kg、埋深 500 ~ 1 000 m 金矿预测资源量为14 690. 93 kg; 各最小预测区均从成矿地质条件、物化探异常、资源潜力及找矿前景等方面进行了综合评价, 建议在植林、大秃顶子、二道甸子、北山、四道沟、幸福屯等 A 类最小预测区部署调查评价工作, 以期探获新的矿产地、实现金矿找矿新突破。

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云南个旧锡矿风流山矿段节理裂隙控矿构造

陈耀坤 , 李国伟 , 何跃飞 , 刘星吕 , 范柱国

世界地质. 2025, 44(2): 226-241.

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云南个旧锡矿是一个以锡--铜为主的超大型多金属矿集区, 近年来在岩体内部发现一种蚀变脉状矿体。为了更好的理清这种岩体内蚀变脉状矿体的控矿条件和成矿规律, 为老厂矿田外围寻找新的找矿靶区提供理论依据, 笔者通过对矿山资料综合分析, 对个旧矿区老厂矿田西部凹陷带风流山矿段已知矿体及 3 个中段 (1 800 m、 1 700 m、 1 600 m) 岩体内部坑道工程揭露节理裂隙 (包含矿脉) 进行了详细野外调查和实地测量, 统计了不同方向的节理裂隙数量及倾角以及各组节理裂隙的控矿与含矿性, 并结合矿区断裂构造进行分析。研究结果显示, 风流山矿段岩体内部有 3 组节理裂隙较发育, 分别是北东向、北西向、近东西向, 并且倾角多数在 60° ~ 80°之间, 其特征类似于个旧矿区的断裂分布特征, 不同方向的断裂构造相互交汇, 形成有利成矿的 “X” 型构造。其中近东西向裂隙最为发育, 常充填有电气石--石英脉或黄铜矿--黄铁矿--锡石--白钨矿矿脉, 可能为花岗质岩体在侵位--冷凝过程中形成的放射状张性节理裂隙; 北东向和北西向主要为后期破矿裂隙, 对早期近东西向控矿 (含矿) 裂隙脉破坏。同时测量到的 284 条含矿裂隙主要呈近东西走向, 可推测近东西向的节理裂隙是主要的控矿构造。

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新疆昌吉南部中侏罗统西山窑组沉积相及物源分析

张玉兰 , 刘云华, 高晓峰 , 王硕 , 莫文毅 , 王清璇

世界地质. 2025, 44(2): 242-258.

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在野外调查和剖面测量的基础上, 通过岩相学和岩石地球化学研究, 对新疆昌吉南部中侏罗统西山窑组的沉积相进行了进一步划分, 对物源和盆--山耦合关系进行了探讨。结果表明: 研究区西山窑组主要岩性为红褐色、灰绿色、灰白色泥岩、粉砂岩、细砂岩及粗砂岩, 局部夹煤线/ 煤层、炭质页岩, 属于三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相, 可进一步划分出分支河道、沼泽、水下分支河道等微相。三角洲平原亚相在横向变化较大和不同类型沼泽在空间上呈不连续分布, 导致煤层层数、成煤厚度可对比性差。泥岩样品化学蚀变指数 (CIA) 平均为 79. 89, 指示物源区经历了中等--强的化学风化; 泥岩样品成分变异指数 (ICV) 平均为 0. 72, 反映沉积物经历了再旋回或者在原始沉积时经历了强烈化学风化, 形成于相对稳定的构造环境。花岗岩、流纹岩岩屑以及 A--CN--K 图解指示其源岩主要来自于上地壳的长英质火成岩, 安山岩、玄武岩岩屑的出现及 La / Sc 的比值特征表明有少量中--基性源岩的加入。 La--Th--Sc、 Th--Sc--Zr / 10 和 Th--Co--Zr / 10 判别图指示源区构造背景为大陆岛弧环境, 碎屑物质主要来源于中、南天山, 不存在来自博格达山的物源, 说明此时的北天山尚未隆升, 盆山环境高差较小, 盆地范围较大。

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渤中凹陷西南部明化镇组下段地震波速度异常

姜利群, 左中航∗, 陈文雄, 李德郁, 张志强

世界地质. 2025, 44(2): 259-269.

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渤中凹陷西南部发育一个立体复式成藏的典型, 钻井发现其浅层在明化镇组下段存在明显的地震波速度异常。针对渤中凹陷西南部明化镇组下段地震波速度异常展布不明确、产生原因不清楚等问题, 笔者在查明该速度异常的平面分布基础上, 按照不同的油层组对地震波速度与断裂、岩性、构造之间的关系进行分析, 发现该地区速度异常的影响因素在不同油层组间存在差异, 并首次发现构造对速度异常有规律性影响。笔者利用叠加速度场来求取平均速度场, 并在平均速度场基础上通过去压实来获取平均速度异常, 结合断裂、砂地比等常见引起速度异常的因素展开详细分析, 探究渤中凹陷西南部明化镇组下段速度异常产生的地质原因。研究结果表明, 影响速度大小的主要因素按影响程度依次为断裂、构造幅度和砂地比; 但不同地质条件下这些因素有所差别, 需要综合考量。在断裂发育区域, 断裂带明显使速度异常增高, 越靠近断裂, 异常越大。在断裂不发育的地区, 构造幅度是影响速度的主要因素, 幅度越大, 速度越高; 而对于低幅构造, 岩性是影响速度的主要因素, 砂岩含量越高, 速度越低。

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基于语义分割法的大地电磁与重力二维空间耦合约束反演

张家荣, 张镕哲, 李桐林, 康鑫泽, 邓馨卉

世界地质. 2025, 44(2): 270-284.

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重力和大地电磁测深是地球物理勘探中的常用技术, 在矿产资源和地热资源探测等方面具有广泛的应用, 但单一的地球物理反演通常受到观测数据局限性以及反演多解性的影响, 难以对实际地下异常体结构做出详细、全面的地质解释。重力法在横向上能够较好的区分地质构造, 但是在垂直方向上难以区分深层异常与浅层异常。大地电磁测深具有几十到上百公里的测深范围, 在垂直方向上具有较强的深部分辨能力, 但是其在横向地质结构变化上的分辨能力较弱。为了克服两种方法的局限性, 结合各自的反演优势, 笔者提出了一种基于语义分割法的大地电磁与重力二维空间耦合约束反演新方法 (空间约束反演) 。该算法通过对目标区域的特征识别和融合来约束不同物性值之间的相互关系, 从而提高反演精度。与传统方法相比, 该算法只对目标区域进行反演, 非目标区域保持不变, 有效降低了反演解的维度, 降低了反演的多解性, 并减少了计算复杂度。模型试验结果表明, 所提算法能够显著提高反演的分辨率, 并清晰地揭示异常边界信息, 为地质构造分析提供了更加准确的结果。最后, 该方法在黑龙江省多宝山地区的永新金矿区成功识别出了强矿化靶区, 对地下异常体的边界进行了精细刻画, 为后续钻孔定位提供了有力的技术支持。

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探测地下目标的矩形波导天线的研究设计

王令旭 , 曾昭发, 鹿琪 , 闫家贺 , 王浩宇 , 胡传为

世界地质. 2025, 44(2): 285-298.

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为探究特定介质中地下浅层埋设目标的电磁波探测响应特征, 满足城市地下管线管理及未知目标探测的迫切需求, 基于深入分析矩形波导理论, 笔者设计了一款专为探地雷达系统使用的高性能天线。首先, 依据电磁波在矩形波导中的传播特性, 构建了天线的基础模型, 计算了天线的截止频率, 并选定单极子探针作为有效激励源。其次, 利用电磁仿真平台 (Ansys electronics desktop, AEDT) 中的高频结构仿真器 (high frequency structure simulator, HFSS) , 对天线模型进行了数值模拟和优化。通过深入分析单极子探针在矩形波导内的安装位置与插入深度对天线传输特性的影响, 精确调控了天线的 S11 反射系数、电压驻波比 (voltage standing wave ratio, VSWR) 及辐射方向图。最后, 为验证理论分析与仿真结果的准确性, 采用铝箔板材料制作了天线实物, 并在受控的沙槽中使用矢量网络分析仪 (vector network analyzer, VNA) 搭建探地雷达系统进行实地测试, 通过调整天线的探测高度来覆盖不同深度的地下目标。实验结果表明, 该天线能够稳定、准确地识别并成像所有预设目标。基于矩形波导的探地雷达天线, 在精细调节探针的插入深度和其到矩形波导短路面的长度后, 可以实现天线阻抗的最佳匹配, 展现出卓越的定向性、超宽带以及高分辨率等特性, 为城市地下空间管理及未知目标探测提供了一种高效、准确的新工具。

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基于多源数据融合与面向对象影像分析的吉林德惠侵蚀沟提取

徐梦霞, 王明常∗, 王凤艳, 纪雪, 刘星男

世界地质. 2025, 44(2): 299-310.

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为提高基于遥感数据提取侵蚀沟信息的精度, 提出了基于多源数据融合和面向对象影像分析的侵蚀沟提取模型, 用以提取吉林省德惠市侵蚀沟的分布信息, 以期对侵蚀沟的产生起到预警作用。研究融合了 Sentinel--1 雷达数据、 Sentinel--2 光学遥感影像和研究区地形数据, 采用多尺度分割方法对研究区地物进行分割。基于多尺度分割结果, 提取强度、纹理、光谱、指数、地形和几何特征用以构建多维特征集, 利用随机森林基尼指数对特征贡献度进行评估和筛选, 获取最优特征集。构建基于面向对象影像分析的随机森林提取模型对研究区的侵蚀沟信息进行提取, 采用生成随机点并对其目视解译的方法对提取精度进行评估。为进一步探究多源数据融合对侵蚀沟提取精度的影响, 基于相同的样本数据集, 针对不同数据源对研究区侵蚀沟进行提取并比较其精度。研究结果表明, 基于多源数据融合的侵蚀沟提取总体精度为 94. 03% , Kappa 系数为 0. 839, 表明该模型具有较好的性能。相较于单一的数据源, 多源数据融合具有更高的提取精度, 可为随机森林模型提供大量有效的特征值。结果表明, 德惠市侵蚀沟主要分布在中部和西南部, 侵蚀沟整体呈东北--西南带状展布, 多位于居民地周边并与一定的水系相连, 对其侵蚀灾害需加以重视。

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基于多源遥感数据的植被精细分类方法对比

李雨阳 , 刘舫, 胡文君 , 李芹 , 冯予泽 , 杨长保 , 陈天逸

世界地质. 2025, 44(2): 311-321.

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针对东北虎豹国家公园内独特的温带森林植被, 开展了关于多源遥感影像覆盖分类的研究, 旨在利用现代遥感技术与先进的机器学习方法, 对复杂的植被类型进行精细分类, 从而更好地理解该区域的生态环境状况, 并为东北虎豹国家公园的保护工作提供科学依据。首先采用多尺度图像分割技术, 将原始遥感影像分解成一系列具有相似纹理和颜色特征的小区域, 有助于减少数据冗余并突出植被的不同特征; 接着对这些分割后的图像进行特征优化, 提取能够有效区分不同植被类型的特征参数; 随后将这些优化后的特征参数输入至 3 种不同的机器学习分类器中进行训练和测试, 包括支持向量机、 C5. 0 决策树以及随机森林。实验结果显示, 在分类精度方面, 随机森林精度最高, 达 91. 33% , C5. 0 决策树精度达到 89. 59% , Kappa 系数分别为 0. 90 和 0. 88, 而支持向量机的分类精度较低, 仅为 58. 96% , Kappa 系数为 0. 54。这一结果表明, 对于植被覆盖类型区分以及其他地物的识别, 随机森林算法具有显著优势, 不仅能够在复杂背景下准确区分不同的植被类型, 还能有效识别其他地物, 如道路、建筑物等。

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遥感反演渤海辽东湾海冰厚度及时空分布特征

岳政名, 姜涵哲, 孙晟妤, 孙也涵 , 王紫一 , 蒋立军, 潘军

世界地质. 2025, 44(2): 322-332.

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为探讨海冰时空分布特征对海洋灾害预警、资源开发和全球气候变化研究的重要性, 在海冰厚度遥感反演建模的基础上, 笔者利用多时相遥感数据进行冬季不同月份渤海辽东湾海冰空间分布范围、海冰厚度信息提取及规律分析。首先基于方差分析方法筛选对海冰厚度差异具有显著响应的敏感波段, 并基于回归分析方法构建海冰厚度--敏感波段反射率统计关联模型, 然后利用多时相遥感数据进行渤海海域海冰厚度反演和海冰时空分布特征分析。实验结果表明, Landsat 卫星的红光波段数据在反演海冰厚度方面表现出较高的敏感性, 利用该波段数据所建立的回归统计模型, 其线性拟合回归平方和高达 0. 975 1, 表明模型具有较高的精度和可靠性。采用 Landsat 红光波段数据反演渤海辽东湾海域海冰时空分布结果显示: 从每年 12 月下旬开始, 渤海盘锦和营口等区域率先结冰, 而到翌年 1 月下旬, 渤海各区域的海冰达到最厚、分布面积最大。随着气温逐渐回升, 2 月上旬各区域海冰开始逐渐消退, 至 3 月上旬基本完成消退过程。冬季各月份的薄冰占比普遍较高, 而厚冰则较低; 空间上, 纬度较高或靠近岸边的区域结冰时间较早、冰层厚度大、退冰时间较晚, 反之, 在低纬度区域海冰结冰较晚, 且退冰较早。

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高密度电阻率法在采空区探测中的应用

袁浩伦 , 李赛 , 彭海洋 , 刘晨阳 , 杜立志

世界地质. 2025, 44(2): 333-341.

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高密度电阻率法是一种基于介质电阻率差异的地球物理探测方法, 因其无损和高效的特点, 广泛应用于地下异常体的探测与评估。笔者以金矿采空区为研究对象, 通过数值模拟对采空区可能存在的异常特征进行模拟分析, 并结合实地探测验证了高密度电阻率法在采空塌陷区探测中的适用性, 为采空区治理提供科学依据。针对温纳、偶极--偶极、温纳--斯隆贝格和单极--单极 4 种电极排列方式, 利用 RES2DMOD 正演软件分别建立单一孤立低阻异常体和半高阻半低阻异常体模型, 模拟采空区完全充水和不完全充水的情况。通过 RES2DINV 反演软件进行数据处理, 采用最小二乘法反演计算。结果表明, 偶极--偶极装置在完全充水异常体的反演中表现最佳, 能够清晰定位和准确描述低阻异常体的几何形状和电性特征, 显示较高的分辨率。对于不完全充水的半高阻半低阻异常体, 各装置的反演精度有所下降, 其中偶极--偶极装置的表现仍优于其他装置, 能够较好地反映异常体的分布特征。在实际探测中, 采用偶极--偶极装置进行探测, 采集数据经过处理后, 结果显示在研究区域的 115 m 处 (深度约 30 m) 存在低阻区。结合地质和水文地质条件, 推断该区域为采空塌陷区。探测结果表明, 偶极--偶极装置能够有效反映采空塌陷区的范围和特性, 对采空异常体的大体范围推测和发育深度估算具有重要意义。

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含水条件下泥质粉砂岩蠕变特性及模型研究

郝艳凯 , 杜鹏飞, 杨晋文 , 程钰翔 , 张延军

世界地质. 2025, 44(2): 342-350.

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在大中型水电工程建设中, 软岩作为复杂的岩石力学介质, 其塑性变形特性给水电工程带来岩石力学问题, 其遇水蠕变特性对岩体稳定性影响较大。为探讨含水条件下软岩蠕变的规律, 笔者以毫州某发电站区域内的不同含水状态的泥质粉砂岩为研究对象, 开展了干燥、天然和饱和 3 种不同含水状态下的三轴压缩蠕变试验, 分析含水率对泥质粉砂岩蠕变速率与蠕变阶段的影响。根据岩石稳态蠕变与加速蠕变试验曲线的特征, 在现有的西原蠕变模型基础上, 建立了一种考虑含水率影响的泥质粉砂岩的改进蠕变本构模型。研究结果显示: 水的存在影响泥质粉砂岩的蠕变变形, 随着含水率的提升, 岩石的瞬时应变和蠕变应变均呈现出持续增加的趋势, 相同应力水平下, 含水率越高, 泥质粉砂岩的长期强度越低, 进入稳态蠕变阶段需要的时间越长, 蠕变变形量越大; 当轴向应力未达到粉砂岩的长期强度时, 泥质粉砂岩先产生瞬时应变且最终处于稳态蠕变阶段, 当轴向应力超过粉砂岩的长期强度时, 则会出现加速蠕变阶段; 通过引入非线性黏塑性元件, 将传统的西原体蠕变模型与之串联, 构建的非线性黏弹塑性优化蠕变模型能够更准确地描述软岩的加速蠕变阶段, 并具有更好的适用性。

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2025年, 第44卷, 第2期　
刊出日期：2025-05-25

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