花岗岩裂隙诱导电阻变化试验.pdf

气 一 } 托离 缝， 一 花 岗岩裂隙诱导 电阻变化试验 地壳内液体流动是 地质 学 中所有 科 目所 研究的问题，尤其是开发深部热 结 晶 岩 石 热溶岩概念的地热、放射性 域废物处 理 、深埋气体储藏的激发和地震预测研究都 具有重大的作用。结晶岩石生成的液体流动 主要 是通过裂隙和 各种大 小的节 理 发生 的， 在实验模型中，液体传输经过完整花岗岩的 特性是通过微裂 除流动。有一种可能是研究 岩石内水系充填微裂隙两来测量岩石的电阻 率，风干的结晶岩石 如花岗岩显出的电 阻值大约为1 d Q m B e b l o ；1 9 8 2 ，饱和 水 的花 岗岩 的特 点是 其 电 阻 值 在k Om范 围 内，因此，即使相同的花岗岩， 电阻值一般 电不 可忽略其分布一 取决于微裂 隙密度 ， 即 局部 电子环境和 相 同的化 学蚀 变 作 用 的 结 果 。 饱和结晶岩石夹花岗岩的电阻率由布雷 斯及其 它 人 1 9 6 5 、布 雷 斯 和 奥 策 杰 电阻 的作 用， 当微裂 隙闭合时 ，电阻随压力 逐渐 增大，在 不同的应力条件下 ，由于新 的 裂隙 扩容现象的形成，电阻就下降 在 这种情 况下 ，来 自正在闭合 的裂 隙的流体可 以扩散到新的裂隙中，这种作用在煤试件中 已作 了系统 的研究 。从初始扩 张开 始到最终 剪 切裂 隙形成的 电阻变化可能是 由裂 隙的性 质来决定 的。 考虑到两种作 用，我们 从钻 孔G PK1 ／ S o u l t z S o u s 一 1 o r e t s 深 1 3 7 6 2 0 8 0 m取 出 盼 花岗岩试样进行 了电坦率的测量，主要工作 是 1借助于 电阻增大作用 测量微裂 髓 的闭合压力，这样来 证明一定 深度 原始应力 的 推算 。 2在 控 制裂 隙试验期阉测量 皂阻变 化，来描 述岩 石 中裂 隙的性 质，这样就裂 隙 和蚀变作用的鉴别丽论，有助于钻孔电阻率 e ⋯ 0 键。为此，每次爆破均设质量检查员，将每 一 孔的药数记录存档待查，确保大孔装药质 量。 由于矿岩稳固，耙道全部无支护，大块 在漏斗处的二次破碎是造成耙道垮落的主要 原 因，造成矿房 矿量 损失。 因此 ，没有大 的 采矿技术突破的情况下，通过加强各个系统 的质量管理，降低大块产出率是 键唷 必 要 的。 5 结 束 语 寿王茂锯矿进入 深都 开采后 ，一直 没有 放松对井下生产的管理， 1 9 8 8 年，生产矿 量仍达 到 i i 0 万t ，1 9 8 9 年 计 划 转 为 年 产 8 0 万t ，年年超额完成生产任务， 克服了资源 不足、 原材料涨价、 提升运输费用增加的不科 因素，出矿品位保持在铜a ． 2 1 ， 铁1 6 ． 0 ， 仍可获 和 J ， 延 长了矿山寿 命。因此，矿 山后 期开 采， 技术 管理不能忽 视。 应继续加强。 随着阶段的继续延深，下六1 0 0 多万l 矿 量 的永久支柱将崩落处理，随之而来 的问题 是大空区监测，地压管理，大块产出。硬 岩条件下，有底拄分段崩落法合理挤压爆破 参数及覆盖岩 下放 矿管 理 问题，需进一步研 究 解 一 责任编辑王家骧 一 2 4 一 有色矿 一1 5 9 4 ．3 ／ 泛 对 一 越 N 究 删 L - 研 士 口 维普资讯 记录的整理分析。 2 试验方法 用金刚石钻觇从G P K1 花岗岩芯材 料 中 诹 出1 3 块直径为 3 0 ram，长 度 约7 0 ram 的 微 型岩芯 ，放 置在 地表面和 类似 的地方，然后 在 0 ℃条 件下 烘干4 8 小时 ，贮存在 真空容器 中，为了确保焊接点完好地连接，用银糊剂 ．涂满 试件的端面 。 在试验中，试件用蒸馏东饱和。饱和的 过程在 汤麦卡一莎琼和 拉曼 1 9 8 8 和论 文 中进 行了详细描述。 通过风于和钩和试件舶重量期 9 定来确定 吸收水 的量 ，饱 和度 定义 为吸 收水的体积 与 验 件体积的比率。 圈 1 在轴向压缩情况 下测量 、 电阻率的试验 装置 电阻率测量是根据图 1 的试验装置进行 霸，为避免两极分化的结果，使 用 频 率 为 3 7 G Hz 的交流电进行测量，在频率为5 0 Hz 和 1 KHz 范 围内测量 电阻后 选择了这个 频 率， 这些试验已经证明了，在这种范围内的频率 钓 相 关性只有几个百 分点 见图 2 。 电阻率的铡量是在嗣压为 4 0 Mp a ，主应 力 与S o u h z 地区2 k m 深相吻合的条件下进 行 的， 试件被套上加热可 收缩的管子， 在 三维试 验 中， 电阻测量 装置如图3 所 示。_ 通过快速反 应 随动控制 电液加载 系统与轴向位置位移 控 制施 加轴向应力，轴 向变 形率 5 1 0 ／ s 。 表 1 归纳了试验前试件的特 性 曲线，简 述 了风干件比重、 。 风 千。的树始 电 阻’ 用 直 流 电试验单 轴应 力和饱和度 完 整 花 岗 岩 8 7 言 占 8 - 2 畦 掣 7 7 7 2 5 q 3 o o 5 5 0 8 帅 鞭 率 H 圈2 在 I MPa 恒定轴 向应 力耐 电 阻率 与应 用 的交 流频 率的函数 关 系 囝3 三维试验时的电阻测量装垦 i 一 试 件 ；2 一上 吕电报 ；3 一 绝 缘体 Al 2 0 a 一 陶瓷 材料，4 一活塞 的风 于密度 为2 ． 6 7 g ／c m ，对于在 1 3 7 8 m花 岗岩的 上部和大约在 1 8 1 5 m蚀变 带附近 的 变 质花岗岩的风干密 度 分 别 为2 ． 6 1 g ／c m 和 2 ． 5 0 g ／c m。 来自1 9 9 5 m 深的试样的低密度 值 日前不能 解释清楚 。风干试 件的 电阻在 ／ ／ f 2 r a 范 围内，饱 和试 件的 电阻 率 在k Qr n 范 围内，来 自花岗．岩上部附近1 8 1 5 m附近的 蚀 变带的试件的电阻为低值。完整花岗岩的饱 和度大 约为0 ． 5 ％，来 自上部 分段 成品 试件 花肉岩裂照诱导电阻变化试验s． TO ME CKA S UC HON 维普资讯 裹 1 取 自钻 孔GPKI S o u l t z 花崩岩试件 的参蕺 的值 为2 ． 1 4 ，在 蚀变 带周 围1 8 1 5 m附近 的 试件，其值为6 ． 1 在大多数情 况 下，饱 8 D D 0 O ∞ 0 5 D 0 4 0 0 丢 3 口 口 2 0 0 1 0 O 0 和试件电阻的低值与饱和状态的 高 值 相 吻 合。 3 结 果 0 ． I 应力一 应变特 性 在围压为4 0 MP a 的条件下进行 三 维 试 验，花 岗岩试件 的应力一 应变特性 蛆线 如 图 4 a 所示 全部特性 曲线证 明初始 加载期间表 现 为线弹性 应 力一 应 变 特 性。 因 此 ，除 十 别试件外，不均匀的最高强度变 化 大 约 为 I o o MPa 刊5 0 0 MP a 。 在p o s t p e a k 范 围内简述 花岗岩脆 性 的 特性， 高强度 范围花岗岩 的强度 一般 增 长迅 速 。在 比较 中，来 自上部花 岗岩 分段 和 1 8 1 5 m蚀变带为低强度花岗岩，几乎不变的不 均 匀应力在达到最高强度后，花岗岩的变形类 似于 塑料 。 3 ． 2电阻草 变化 在继续 轴向变形 的电阻 变 化 如 图 所 示。电阻数值相对于在不均匀应力为零时饱 ＆变【 蝴 4 a 国压4 0 MP 4 条件卞花I嘲岩 的 不均匀应力一 轴向鹰变蒋性曲线 I --K5 B2 --K8 一 ‘}3 一K t O 一1 K1 t 1 1 5 -- K1 1 4 2 ’ }日 ～ K1 3 - 2 7 -- K1 5 1 8 一 盖 i 8 一“9 一 盖 ， 7_j I 2 0- K I 8 -8 i -- K 一 0 } 2-- X2 - 2 ， ，一 K2D一 3 】 4一 K20 一 2 6 一 有色矿山一1 e g 4 ． 维普资讯 和 试件的 电阻值是标准 的， 它可 以根据 以下 一 般特性做出判断， 1在 大多数 的情 况下 ，在最 初不 同 的压缩期阀 ， 电阻率大约为i 0 2 0 。在 大 约0 ． 5 的轴向变形 的条 件下观测 到 塌 大 电 2 ． 0 i - 6 丹 目 吾 韶 I 、 0 阻，这种变 形与大约2 5 0 MP a 的不均 匀 应 办 的变形相吻合。 2 随后 的变 形具有 非偶 然的单漏 电 阻递减特性。 为了获得初始简单的图形，在观察到最 应变 圈4 b 围压4 0 M Pa 条 件下花 岗岩 的 相对 电阻～ 轴 向应 变特性 曲线 1 一 K 5 6 j 2 一 K 8 一 ；3 一 K1 0 一 I 4 一KI 1 - 4 I ，5 一KI i 一 2 t 6 一 K1 3 I T K1 5 一 l 2 8 -- K 1 6 -1 I口 一 K 1 7 - 1 3 I 1 O K 1 8 “ - 8 I 1 1 一 K 1 1 0 ； 1 2 一 K2 0 - 2 I 1 卜 一 K2 0 一， { 1 4 一 K2 0 q 大 电 阻的地 方，我们可 以把应力 值与最高强 度和每块试件的应力一 应变线性应力边 界 进 行 比较，这 种相 互比较列于表 2，但 没 有得 出任何清楚的关系。因此，建议把所有试件 的澎力一 应变的电阻- 应变特性的特殊形状做 直接 比较，其 结果见 图 5。 ． 对 于S o u l t z 地 区花岗岩 1 5 1 2 号 试 件 和取 自1 8 1 5 m蚀变带的变质 花 岗 岩 1 9 1 0 号试件。两种典型花岗岩的详细说明分别见 图 6 和图7。在l大约2 5 0 MP a 的碰力 值_的直 线压缩状态，完整花岗岩出现一个 明显的电 阻最大值，对变质花岗岩 的初始不均匀加载 电阻继续增大 电阻俯帮 同特性与两种花鲻 岩试件 即I o o MP a 应力F 不变质 花 岗 岩 l出 表2三维试验 结果 。 。 ● _ - _ _ 。 。 - _ _ _ _ _ ● - 。 。 ● _ _ _ _ _ _ ● _ _ _ _ _ _ - ● 。 _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ __ _ _ ● _ - 。 。 _ _ _ _ _ _ _ _ 一 试 件 号 鲺 毒 度 毋 i 唇 警 庭 考 查 导 矗 整 蜘 花岗岩裂踪诗 导电阻变化试验 s ． TO ME C KA S UC HO N 一 2 卜 踮 m一 姗 北 。 三三。 卅m 啪小m枷m ． 螗mⅢⅢ 如 柚 柚 ∞ 们 蛐 蛐 柚 妄 j m m Ⅲ 叭 ㈣Ⅲ 嚣 嚣 维普资讯 苫 善 耵 应变 围6 不均匀应 力与递增最大 应 变的函数关 系 I l 1 0 号试件 1 2 1 5 1 2 号试 件 围7 标准电阻率与递增量丈 应 变的函数关系 卜 ‘ l 0 号试件 I 2 一 | 5 - 2 号试 件 现最 高强度和变质 花岗岩 出现类 似于可塑变 形 的不何 应力 一 应变特性相 吻合 。 3 。 3 整理 分析 电阻变化的特性 是对 岩石裂 隙作用了解 的基础上进行 讨论 的 如 R u mme l ，1 9 8 2 t 1 弹性状态岩石基岩构弹性压缩 和 微裂 隙的 闭} 2开 始形成裂 隙与岩石扩 张有联系 的’ 3裂 晾相互作用和 微裂 隙的形成I 4伴生 剪 切微裂 隙。 由于裂 隙排水 和 固体 流体 分界 面传 导 电 阻增大，就应用应力而 言，基岩 的弹性压缩 和微裂 隙的闭合是起促进作 用 的。正 在 闭 合 的裂 隙排水也许 出现 液体 流动到裂 隙与施 加平 行应力 有关，结果 在这些裂 晾内压力 上 升，这种 压力 上升增加 了在这 些裂 隙内压力 上升，这种压力上升增加了在这些裂 隙端部 的极 限应力 集 中，接 着形成裂 隙，更确 切地 说低 的不 均 匀应力 与在 风干花 岗岩 中开 始扩 张相 同。 电阻的减 小则 由形成裂 隙和 相 邻微 裂 隙的 发育 、连 贯、裂 隙 网状的形式 等相 互 制约来解释。在变质花岗岩的情况下，有一 个大的裂 隙孔 昧，这样 ，水 已充满 已经存在 的相互连 接的裂 隙网， 以及 任何不均 匀应力 将仅增加 流质 的连通性 和降低 电阻 。 4 结论 在饱和曲花岗岩中，。由于应力在经过轴 向加载期间电阻增大时， 擞裂隙的闭合过程 能够观测到，在电阻达到撮 大值时应力可以 通过裂 隙闭合进 行测量 。在 当今的研 究中， 裂 隙闭合在 2 5 ～2 s O MPa 之 间的不均 匀 应 力 范围内可以被发现，因尴，|由于是在应力释 放后的岩芯上进行 电阻捌量，这个研究结果 不允许我们在假定原始应力上推测。 电阻开始在相对较低的不均匀应力的情 况下有趣则地减小， ，也就是说，对于已经饱 和永的花岗岩早期开黼 t 张，这个鳍呆 在迄 令构文献著作中还没有描述。 下转第3 1 更 ， 、 一 ． 有色矿啦l 卵4 ， 。 嚯 ； 维普资讯 V。 燃 烧 室容积 。 假 定气 缸总容积V． 为 近似 定 值 ，如 果 燃烧 室容积 V 值逐渐增大的 话，显 然 压 缩 比8 值必相对 减小 。引起燃烧 室容积V。 变 大 的原因，一般陆了是因曲柄连杆备部件修理 加 工不 合规 格和因磨损使尺 寸偏 小外，通 常 是困组装后活塞顶平面至气缸盖平面的距离 偏大和气门与气门座的磨损使气 门 下 陷 所 致 。基于上 述情 况，大 修时在 活塞顶 与气 缸 盖 平 面、气 门与活塞顶不发 活碰 撞 的 前 提 下 ，应尽 可能保持 活塞 顶与气 缸盖平面的距 离不太于制造厂规定的距离，尽可能缩小气 门凹入 气缸盖平面 的数值 ， 以期 使压 缩 比不 致下 降 ，使气缸压力 和柴油机功 率 有 所 增 加 。 4 进 气 量 柴油机 中的燃 烧过程是 由空气 和燃 油在 燃烧室中完成的。燃油只有完全氧化燃烧才 能发出全部热量。在大马力柴油机中，向气 缸供给充分空气 比供给充分柴油 要 困 难 得 多 所 以柴油机气缸 中燃烧 发出的功率 大小 取决于送进气缸可供燃烧的空气量的多少。 在 增压柴油机 中，提 高涡轮增压器总效 率， 向气缸 中供应充足 空气对提 高输出功率 ，降 低油耗、降低排温与黑烟起着极大的作用。 在大修过程中，我们有些修理人员忽视空气 供 给系统的重要性，不做好仔细的检查和处 理，影响空气供 给，导 致 柴 油 机 功 率 下 降。 大 修时 ，要 注意 检修涡轮增压器供气 压 力和供气量是否达到规定，各进气道是否畅 通，带 中冷器 的柴油机还要 注意中冷器 的冷 却效果和 空气流经 中冷器 的流动 阻力， 以确 保气缸 有充 足的进气量。 5 磨合 ．凡 是经过大修 后的柴油 机，在正常 使用 之前 均应按 照一定 的规范 和要求进行 磨合与 调 试，其 目的在于 1逐步扩大相互摩擦零件的实际接 触 面积，消 除接 触面积微 观不平 、加工痕 迹 和形 位谩差， 以便保证柴油机在 额定 载荷下 能正常运行。 2检查柴油机修 理加 工及 装配质量 的优劣，发现问题及时处理，消除隐患。 3 降低 初始阶段 的磨损量， 以延 长 柴 油机 使用寿 命。 4鉴定柴 油机性能指标 的 恢 复 程 度， 以便得 到最 良好 的动力性和经济性， 达 到应有 的功 率。 柴油机大 修后 必须经过 一定 时间 的磨合 试运 转，才能正 式投 入工作运行 。在实际工 作中发现很多修理 人员往往在 这方面做得不 够 ，致 使柴油机大 修后 无法 发出 应 有 的 功 率。根据实践体会，我们认为柴油机大修后 的磨合时 间应不 少于6 h 。 发动 机的磨台，首 先是冷磨合 ，也就是依 靠外 来动力， 带动发 动机作一定转速旋转，然后再在各种转速下 进行无负荷运转，最后是在各种负荷和各种 转速下运转。在磨合过程 中，开始运转时， 虽然零 件表 面间的接触 面积 较小，但 由于 负 荷 很小，表面 压力 不大，使表 面接 触 的凸点 逐渐磨平或压平，使接触面积不断增大。然 后再将负荷加大，又将接触点磨平或压乎一 部分，使接触面进一步扩走 这样逐渐增大 负荷，使接触面逐渐增太，最后使摩擦表面 能够承受和传递正常使用的载荷，而不致损 伤支承 面。因此，柴 油机大修后 的磨 台，是 延长机器寿命和提高功率的必要技术措施。 责任 编辑王 家骧 1 9 9 2 ， 2 9 6 l 5 8 3 5 8 7 ． 徐敏 芳校 责任编辑王家骧 上接第2 8 页 考参 文献 略 郭垒峰译 自I n t ． J ． R o c k Me c h ． Mi n ． S c i ＆ Ge o me c h． Abs t r ． 提高矿用大马力柴油机大修 卑的有效造径博建平 一 3 1 维普资讯