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围岩和支护相互作用论文参考文献

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围岩和支护相互作用论文参考文献

围岩压力是围岩与支护间的相互作用力,它与围岩应力不是同一个概念.围岩应力是岩体中的内力,而围岩压力则是针对支护结构来说的,是作用于支护衬砌上的外力.支架与围岩共同作用原理 围岩压力——围岩对支护结构的作用力.围岩压力与支护抗力相等.弹性变形 不需支护能保持稳定.围岩具有自支承能力.塑性变形 需支护才能保持稳定.支护与围岩共同承担围岩压力.可见:岩体作为支护结构的组成部分,与支架构成共同存载体,它们之间互相依存,互相制约,协调变形,共同承担全部围岩压力.

长期以来,国内外学者一直非常重视隧道围岩稳定性问题的研究。由于小净距隧道两洞体围岩相互重叠,隧道开挖后围岩应力和位移调整存在相互干扰,尤其中岩柱是围岩稳定性的最薄弱部位,其稳定性问题比单线隧道要复杂得多,各因素对围岩稳定性的影响规律也较复杂。影响小净距隧道围岩稳定性因素概括起来有:隧道埋深、断面形状及隧道净距等横向因素;围岩级别、地质条件及水文条件等介质因素;开挖方案、开挖顺序及支护方案等纵向因素,现分述如下。

(1)净距问题

上下行分离式隧道(独立隧道)施工时,由于两隧道之间的净距较大,可忽略施工对彼此的影响。小净距隧道施工时,净距大小直接决定了洞室相互之间的影响程度,双洞之间的相互影响不能忽略。净距问题是小净距隧道结构的核心问题,合理净距研究一直是小净距隧道问题的研究热点和难点。20世纪70年代初,日本铁道技术学会发表了“关于平行隧道研究的报告”,指出当把地层当作完全弹性体时,平行隧道的中心距约为开挖宽度的两倍;而在黏土等软土层中,则为开挖宽度的五倍;并且规定平行公路隧道的标准中心距为30m,国铁单线隧道的标准净距是20m[1]。这些规定是在毛洞条件下,通过推导两洞之间不产生相互影响而得到的,并被许多国家所借鉴,我国的铁路和公路隧道设计规范亦借鉴了这一规定。然而,大量工程实践表明,只要两相邻隧道间的岩柱具有足够的强度和稳定性,不致危及两相邻隧道的施工和结构安全,则可认为隧道间的净距是合理的。关于小净距隧道的合理净距问题,挪威的经验是隧道净距与隧道高度相近,对高洞可取隧道高度的0.6~0.8倍,但最小净距不宜小于5m,对扁平隧道其净距则要稍大些;美国经验认为,围岩质量较好时,浅埋隧道净距可取与隧道上覆最小岩石厚度或隧道跨度相等[2];Ghaboussi等通过研究指出,当隧道净距超过2倍洞径,相邻隧道施工引起的位移和单洞隧道施工状况基本相同[3];Fujita和Fang等认为,隧道净距超过1.7倍洞径时,双洞施工将不产生显著影响[4,5];日本在近接隧道施工影响范围划分基础上,针对两隧道不同位置关系,将隧道净距与影响范围联系起来,提出平行双洞隧道影响限制范围为1倍洞径[6]。

20世纪80年代,我国开始了双洞隧道净距问题的研究。朱敬民等[7]通过研究提出,当两洞中间岩柱的厚度大于23m时,在开挖时将不会产生相互影响;王景春等[1]认为,合理的相邻隧道中心距必须经过综合分析确定,应综合考虑隧道所处的地质条件、断面形状、现有隧道的衬砌情况、施工方法等因素,通过类比初步确定间跨比,再进行分析验证确定最佳相邻隧道中心距。厦门市政建设指挥部等进行了“现代城市双洞、双线隧道修建技术的研究”[8],提出了城市双线隧道最小净距的参考值,在净距优化上有了较大突破;张玉军等[9]结合京珠国道沿线近距离双隧道开挖与支护过程,对比分析了围岩与支护结构的受力、变形及塑性、受拉区的演化状况,提出了双洞净距压缩的可能性。刘伟[10]依托京福高速公路小净距隧道群的工程实践,对两车道小净距隧道净距优化进行了较系统的研究,分析总结了小净距隧道合理净距取值的准则,同时得出了不同围岩级别下隧道最小净距的取值;鲁彪[11]和田志宇[12]也分别对两车道小净距隧道围岩稳定性进行了分析研究,提出了不同围岩级别下隧道最小合理净距取值。刘艳青等[13]研究表明,当两隧道中岩柱厚度为2~3m时,塑性区连通,当岩柱厚度扩大到4m时,塑性区范围显著减小。黄拔洲等[14]比较了净距分别为3m和4m时的隧道力学状态,分析表明当隧道净距在3m时,中岩柱的受力状态要远比4m净距时严峻得多,相应的围岩加固也会增加难度;秦峰等[15]对5m左右的小净距隧道施工特点进行分析并指出了其具体特征;冯升等[16]通过数值分析指出了5m左右的小净距隧道相对连拱隧道的优越性;姚勇等[17]分析不同净距对中间岩柱塑性区的影响,得出当隧道净距2m、3m时中岩柱塑性区完全贯通,当净距为6m时岩柱塑性区显著减小,且不贯通。

从上述研究可以看出,国内外关于小净距隧道划分原则及标准较一致,以上下行并设隧道施工时是否存在相互影响作为区别独立隧道与小净距隧道的原则,并且根据围岩等级不同,净距标准一般在1~5倍洞径之间。净距大于这个范围,则认为双洞之间的相互影响可以忽略,净距小于这个范围则作为小净距隧道问题研究。我国现行《公路隧道设计规范》中,根据两相邻隧道应分别置于围岩压力相互影响及施工影响范围之外的原则,区分上下行独立隧道和小净距隧道的净距标准与上述范围一致。然而,这仅仅是小净距隧道净距问题中的上限问题,对净距下限问题的研究结论则存在较大差异,即在确保小净距隧道围岩稳定的前提下,净距最小可以优化到何种程度。从目前已建和在建的小净距隧道工程来看,绝大部分隧道净距远小于规范中的上限值,但净距取值差异较大。因此,对小净距隧道工程的合理净距研究,目前还没有形成系统的统一认识和结论。产生上述问题的原因,与研究所依托的工程、所采取的研究方法以及所选用的评价准则等方面的差别是有关系的。实际上,在影响小净距隧道围岩稳定性主要因素中,除净距问题外,还有围岩级别、开挖方案和支护加固方案等。理论上讲,合理净距是相对的,只要采取合理的设计和施工措施,较小净距的上下行并设隧道工程均可取得成功。因此,对净距问题的研究应集中在两个方面:一是在线路线型允许的范围内,研究净距调整对围岩应力和位移分布的影响规律,掌握围岩应力和位移发生突变的临界点净距;二是研究一定净距条件下,应采取何种设计和施工措施才能确保小净距隧道围岩的稳定性,并对各种方案做技术经济性比较,保证工程顺利实施。从已有的文献看,对上述两个问题的研究是缺乏系统性的,研究结论也是不成熟的。

(2)开挖顺序与爆破震动研究

隧道的施工从开始到结束必然有一个较长的时间过程,由于隧道的开挖,围岩的物理力学性质和力学平衡状态将发生变化,施工过程中各种合理施工措施的选用则保证了围岩应力和位移状态的平稳调整,达到施工完毕后新的平衡和稳定状态。因此隧道开挖后,围岩稳定性是随时间和空间不断变化的三维问题。从力学角度来讲,开挖和支护都是对围岩施加荷载,由于地层的复杂性,隧道围岩往往是非弹性介质,围岩的最终力学状态必然与应力路径相关,即隧道开挖方法与顺序对围岩稳定性影响显著[18]。其影响主要体现在以下三个方面:①隧道开挖引起了地层应力变化,其应力变化空间路径随不同的开挖加载步距和顺序而不同;②初次支护的本质是改善和提高围岩的各项力学性能指标,开挖过程直接决定了初次支护在空间上的展开顺序;③开挖(爆破)作用引起的震动效应。

小净距隧道结构的特殊性决定了施工过程中双洞相互影响显著,开挖引起的围岩应力和变形特点及对围岩稳定性的影响要比普通隧道复杂。在进行小净距隧道施工方案设计时,应考虑加载方式在时间和空间上的展开顺序对围岩最终力学状态的影响。因此,国内外针对开挖方案及开挖力学行为对小净距隧道围岩稳定性的影响展开了大量研究。川田等依托田真新镇干线公路上的尾山大理隧道对小净距隧道设计、开挖方式进行了系统研究[19]。日本在小净距隧道近接施工问题上,于1987年编制了《近接施工的设计与指南》,初步给出了隧道结构相互影响的基本条件、影响范围的分类与划分、影响预测和施工对策[20]。虽然针对小净距隧道日本制定了相关规定,但由于小净距隧道工程的复杂性,日本在进行小净距隧道施工时,结合特殊地质及地形条件,还在进一步采用新的研究手段,对施工期间的开挖支护方法、监控量测基准、支护参数、衬砌结构的安全性等多项内容进行大规模技术研究[21,22]。其他国家对小净距隧道施工的研究则不太系统,仅针对工程事例进行模拟计算方面的探讨。我国在该问题的研究上主要集中在不同围岩级别下合理的开挖方法和开挖顺序选择方面,并取得了较好的施工效果:Ⅰ与Ⅱ级围岩采用超前导坑预留光爆层——台阶法或双洞台阶法、Ⅲ与Ⅳ级围岩采用上下台阶——侧壁导坑组合法、Ⅴ与Ⅵ级围岩采用双洞侧壁导坑法[23,24];靳晓光等应用有限元法对施工方案进行了对比,提出同一围岩条件下优先顺序为双洞侧壁导坑法、上下台阶——侧壁导坑组合法、双洞台阶法[25];晏启祥等用有限元模拟表明要慎重选择后开洞的施工方案,应尽量延迟形成中岩柱的时间[26];刘生秀认为在浅埋软弱围岩段施工时,对后开洞应先开挖中岩柱侧的导洞,超前加固中岩柱[27];龚建伍[28]结合福州国际机场高速公路鹤上大断面小净距隧道工程实际,对双侧壁导坑法、中隔壁法和上下台阶法3种开挖方案进行研究比较,认为上下台阶法相对较为不利,实际施工时在确保安全施工的前提下应根据围岩实际情况,选择施工成本低、施工进度快的开挖方案。

另外,小净距隧道施工特别强调中岩柱的稳定和爆破振动对相邻隧道的影响,这也是小净距隧道与分离式独立双洞隧道的不同之处。小净距隧道施工爆破产生的振动对相邻隧道结构安全的影响一般都比较大,有可能会对相邻隧道造成损伤,如日本的荻津公路初狩隧道、意大利的LocooColin公路隧道,国内的西康线响水沟隧道、湘黔铁路增建11线坪口隧道、流潭隧道等,均发生了爆破振动引起隧道衬砌开裂、剥落等现象[29,30]。因此,在小净距隧道施工过程中,有必要对中岩柱受爆破振动的影响进行相关监测,以减少或避免爆破施工对相邻隧道的损伤。史雅语[31]、刘慧等[32,33]对招宝山小净距隧道施工爆破进行了监测分析,研究了不同爆破方式对隧道的影响,结果表明在中槽爆破中布置预裂孔或防震带,可取得显著的减震效果。阳生权[34,35]对梧桐山小净距隧道开挖爆破振动速度和加速度进行了测试分析,结果指出相同断面加速度峰值拱顶高于边墙;先行洞近中岩柱侧振动加速度峰值显著大于远离岩柱侧,数量上二者相差2~8倍;水平方向加速度峰值基本大于垂直方向;如以加速度峰值作为安全判据,则上下台阶法爆破施工为最优爆破施工法。卓效明[36]结合厦门仙岳山公路隧道分析了小线间距城市公路隧道纵向振速衰减规律、隧道横断面振速分布规律,提出了隧道各类围岩爆破振动振速允许值和隧道振动安全判据。

综上所述,由于小净距隧道结构的复杂性和新颖性,在设计和施工之前必须对隧道施工力学行为进行分析研究,掌握围岩稳定性处于最不利状态的具体部位。通过对施工方案的比选,分析各种施工方案对围岩稳定性的影响程度,据此选用合理的施工方法以减小对围岩的扰动。研究人员针对这些问题进行了大量有意义的实践和探讨,并基本形成了一些共识和结论:依据围岩级别采用不同的开挖方法和开挖顺序;开挖方法和开挖顺序的选择应尽可能减少中岩柱的塑性区面积或减少洞周特征点位移量;考虑到相邻隧道的相互影响,应将双洞开挖掌子面保持一定距离。

(3)支护结构

隧道作为一种特殊的工程结构体系,在整个施工过程及运营期间,其力学特性和稳定性不仅受到围岩地质环境、隧道形状和开挖方法等因素的影响,还受到作为隧道结构组成部分的支护结构的影响,支护方案的合理与否在一定程度上决定了隧道建设的成败。合理支护结构的设计依托于围岩与支护的相互作用理论的发展及支护技术的进步。20世纪早期,以普氏为代表的古典地压理论,认为巷道支护的压力就是拱内岩石重量,坍落拱的高度与地下工程跨度和围岩性质有关,而与隧道埋深无关;20世纪50年代,人们开始用弹塑性力学来解决隧道支护问题,逐渐意识到埋深对地压的影响以及围岩具有自承能力,20世纪60年代提出了新奥法设计施工理念,即“利用隧道围岩的自承能力来支撑隧道,促使围岩本身变为支护结构的重要组成部分,使围岩与构筑的支护结构共同形成坚固的支承环”。该理念被广泛应用于岩石工程,在工程界产生了广泛影响。随着隧道围岩与支护的相互作用理论的发展,隧道支护技术也从以传统棚式支护技术为核心的被动式支护发展到以锚杆支护技术为核心的主动式支护。为正确设计和应用锚杆支护,众多学者提出了悬吊作用、组合梁作用及组合拱作用等锚杆支护理论,这些理论以一定的假说为基础,从不同的角度阐述了锚杆支护的作用机理,虽然各有差异,但在锚杆支护强化了围岩这一结论上是一致的。

作为新型结构型式的小净距隧道,其围岩和支护共同体的受力特征和稳定性问题与分离式隧道相比远要复杂,设计时其支护结构形式一般考虑采用复合式衬砌,即初期支护采用锚喷支护,起到强化围岩强度的作用,促进围岩自稳,二次衬砌采用模筑混凝土,作为承载结构或者安全储备。而对小净距隧道支护结构的研究基本围绕着支护类型、支护参数、支护时机以及中岩柱的受力特征和加固措施等问题展开。万明富[37]对小净距隧道岩柱受力特点进行分析指出,中岩柱侧壁必须及时施加足够的侧向约束,且无论岩石好坏,中岩柱初期支护都要配置钢筋网,以使预应力锚杆施加的压力能够更好地扩散。同时,对中岩柱围岩较差段必须进行注浆加固处理,以保证在两洞开挖之后初期支护和侧向约束施加之前,能有足够的稳定时间以支撑其顶部荷载。黄拔洲[14]、杨转运[24]、姚勇[17]等,通过对不同级别围岩中间岩柱加固方式等进行有限元分析,指出软弱围岩必须通过注浆、对拉锚杆等对中间岩柱进行加固以确保中间岩柱的稳定,而对质量较好的围岩设计时只需要考虑加长锚杆,一般在系统锚杆基础上加长0.5~1m即可。秦卫[38]等认为,中间岩柱在4~6m时宜采用直径为25mm的水平对拉预应力锚杆进行加固,若地质条件差,可加设小导管对岩柱进行注浆加固;岩柱净距在6~10m时宜用胀壳式低预应力锚杆进行加固,当地质条件较好时,可采用加长中空注浆锚杆或砂浆锚杆进行加固。刘明高等[39]对小导管注浆、系统锚杆及水平贯通预应力锚杆三种应用比较广泛的岩柱加固技术进行了归纳,认为小导管注浆对提高低类别围岩力学参数效果明显,更多适用于低级别的围岩预加固,对高级别围岩选择系统锚杆加固技术较为合理,而水平贯通预应力锚杆可独立用于较好围岩。夏才初等[40]针对大断面小净距隧道的特点,对福建省鹤上隧道进行地表下沉、围岩内部位移、拱顶下沉和衬砌内力等项目的监测工作,提出小净距隧道衬砌支护的最佳时机,并为支护体系的优化提供依据。杨建平等[41]结合沪-蓉-西高速公路漆树槽分岔隧道小净距段的施工特点,开展了在不同荷载释放比例下支护时机对围岩稳定性影响的研究,认为支护越早衬砌和锚杆承担的荷载越大,围岩的塑性变形和塑性区范围越小。

综上可知,现有对小净距隧道支护方案的研究重点在中岩柱保护方面,一般认为中岩柱厚度较小稳定性较差,在施工中应加强对其保护,以最大限度地保证其完整性,提高开挖过程中围岩的自承自稳能力。然而,现有的研究基本建立在这样一个假设之上:一定的支护材料类型和参数与围岩体强度强化之间的定量关系是明确的,在此基础上研究小净距隧道整体支护效果与支护类型、支护参数及支护时机之间的关系。事实上,以相似材料模拟实验、原型试验、数值计算及解析理论等手段对锚杆支护机理的研究及认识尚未统一,锚固体强度强化的定量指标研究远未成熟,建立在强度强化定量关系上的隧道围岩-支护结构的支护效果研究是有缺陷的。另外,对小净距隧道围岩支护体系的设计,没有考虑不同部位围岩的受力特征,除中岩柱部位外,小净距隧道不同部位围岩的支护材料类型和参数等都是相同的。实际上现有研究对中岩柱的划分范围是不明晰的,且除中岩柱部位外其他部位围岩的受力特征差异是较大的,支护参数应与此相适应,采用不同值,因此从围岩稳定性效果和经济合理性方面看,上述研究结论是有待商榷的。

(4)其他因素

在小净距隧道围岩稳定性影响因素中,除净距问题、开挖问题及支护结构外,还有隧道断面形式与几何尺寸、隧道埋深、围岩级别等因素。其中的隧道断面形状及几何尺寸不仅决定了围岩应力的集中程度和衬砌结构的受力条件,也直接影响了隧道内净空利用率和隧道断面工程量。由于小净距隧道结构形式在近十年才在我国得到普遍应用,对小净距隧道断面优化问题的研究甚少,王辉等[42]利用大型有限元分析软件ABAQUS对某拟建大跨度小净距隧道不同扁平率及其间距进行参数化设计,认为优化方案可以明显降低围岩变形,改善衬砌受力,提高围岩的稳定性。李之达[43]利用数值模拟,对不同围岩等级下的仰拱设置进行了研究,结果表明在小净距隧道边墙下部为整体性好的Ⅲ级围岩时,不设置仰拱对围岩的稳定性和初衬、二衬的受力影响并不大,因此可以取消仰拱的设置,简化设计与施工。更多的研究主要集中在分离式独立隧道的断面优化上。曾宜江等[44]通过对单拱四车道公路隧道断面的优化认为,扁平率应控制在0.61~0.63对单拱四车道公路隧道是合理的,这既能满足初期支护条件下围岩稳定性要求,又能提高隧道建设的经济效益。王飞[45]认为大断面隧道的扁平率要控制在0.6~0.7;镇亦明等[46]通过对某隧道最大埋深地段不同断面形式引发的岩爆活动进行数值分析后认为,在相同的应力条件下,采用的断面形式不同,将会导致不同的岩爆结果。韩现民[47]通过有限差分法(FLAC3D)数值计算和现场试验对马蹄形断面和大曲率边墙、似圆形断面形式下隧道的支护受力和围岩变形特征进行了对比分析,得出采用似圆形断面可以有效地控制围岩的变形量和变形速率,尤其是水平收敛变形。谷胜利[48]利用ESO进行隧道断面形状优化时,认为误差面积和加权误差面积作为ESO优化效果评价的定量指标是可靠的。徐林生、孙钧[49]借助于数值分析的方法,以洞周位移作为判断依据从理论上探讨了京珠高速公路粤境北段洋碰隧道断面形状的设计优化问题。吕爱钟[50,51]以洞室周边的最大切向应力最小为最优准则,给出了利用复合形最优化技术确定最优洞室形状的方法,在基于该准则所得的最优化洞室周边应力集中程度最小。

与其他影响因素相比,隧道埋深和围岩级别对小净距隧道围岩稳定性影响的研究则要成熟的多。总的来说,在其他工况条件相同的情况下隧道埋深越小及围岩质量越好则围岩稳定性越好。龚建伍[52]认为不同级别围岩的拱顶下沉随净距增大而减小的程度是不同的,埋深小于30 m时隧道净距变化对拱顶下沉的影响非常显著,二者近似呈二次曲线关系,而埋深大于30m时,隧道净距对拱顶下沉的影响相对较小,且拱顶下沉与隧道净距近似呈线性关系。另外,杜菊红[53]通过分析认为,围岩条件越差隧道开挖后地层位移值越大,主要位移范围也相应增大;两洞之间的相互影响程度随着围岩级别降低而增大,围岩条件越差越要注意小间距隧道之间的相互影响。

可通过拱圈或锚杆解决,如果是稳定围岩的话进行简单的喷浆即可

海气相互作用论文文献

海气相互作用形成降水的原因是水体循环流动。

根据查询相关资料信息显示,海气相互作用过程中,海洋面积大,蒸发旺盛,空气湿度大,水体通过水蒸气蒸发后,循环流动会形成降水。海气相互中,寒流会使水温降低,下冷上热,降水少,热流降水多。

出处:

《汉书·武帝纪》:“朕巡荆扬,辑江淮物,会大海气,以合泰山。”

唐·张子容《永嘉即事寄赣县袁少府瓘》诗:“海气朝成雨,江天晚作霞。”

宋·张孝祥《水调歌头·金山观月》词:“幽壑鱼龙悲啸,倒影景辰摇动,海气夜漫漫。”

清·周亮工《钱塘江示王古直》诗:“海气喷江折,吴山搅越青。”

唐·骆宾王《蓬莱镇》诗:“野楼疑海气,白鹭似江涛。”参见“海市蜃楼”。

唐·王昌龄《从军行》之一:“边声摇白草,海气生黄雾。”

海气温差大对蒸发量的影响:海面蒸发是海面的水变成水汽而进入大气的过程。海水蒸发时从海洋吸收了热量,而大气则获得了海洋所损失的这部分热量。海面蒸发不仅是海洋和大气之间进行水分交换和热交换的重要手段。

海气相互作用知识点如下:海洋与大气之间热量、动量、物质的交换,以及这种交换对大气、对海洋各种物理特性的影响及改变。海洋与大气之间通过一定的物理过程相互影响、相互作用,组成一个复杂的耦合系统。海洋对大气的主要作用是给予大气热量与水汽,为大气运动提供能源;

近年来人们日益认识到海气相互作用是长期天气和气候变化的重要因素,也是研究和预报海洋状况的关键,因而在这方面气象和海洋学家都作了大量研究。海洋和大气是作为一个藕合系统起作用的,海气相互作用发生在整个时空尺度谱中:大气和海洋边界层中的微尺度, 和风暴系统有关的天气尺度,和常称作遥相关的世界范围影响有关的季节和年尺度;

以及从几年到冰期,且贯穿地质年代的气候尺度。海洋对大气的影响主要在于它向大气输送热量和水汽,输送的速率则主要取决于洋面温度及大气边界层中的风以及温度和湿度的垂直分布。而大气对海洋的作用主要表现为动量的输送以及云量对辐射的调节。因此,作为海气相互作用的要素,海洋和大气之间的热量、水汽和动量通量一直是海气相互作用研究的主要目标。

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巷道围岩控制论文参考文献

1989年以来一直专注于巷道围岩控制理论和支护技术研究工作,主持或作为项目骨干参与了多项国家、省部计划、基金和才资助项目及数十项企业合作项目。在高应力软岩巷道支护、复杂条件煤巷锚杆支护及煤矿巷道顶板安全控制、低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术等研究领域形成了巷道围岩滞后注浆加固、深井软岩巷道过程控制与分步加固技术、高强预应力锚杆支护技术等围岩强化理论和施工控制技术、沿空留巷支护围岩稳定原理与关键控制技术,解决了很多困绕煤矿开采的重大支护和顶板安全控制难题,直接指导过50余对矿井、200余万米的巷道支护技术试验和推广应用研究工作,成效显著,获得广泛影响和普遍认可。2000年以来积极参与煤炭行业支护新技术的教学培训、成果转化和推广应用工作,数十次承担煤炭工业锚杆支护培训教学工作,应邀在煤炭工业协会支护专委会年会和淮南、淮北、徐州、鹤岗、澄合、永煤等矿区作专题讲座二十余次,受到广泛欢迎;在煤炭系统率先提出锚杆类支护产品的精细加工及产业化,指导淮南科泰锚杆技术公司在国内第一家通过锚杆类支护产品的ISO9001:2000质量体系认证,并成功组织了该公司的安徽省高新技术企业和高新产品企业申报和认证工作,在行业内起到了很好的示范作用。先后获国家科技进步二等奖2项、省部级科技进步特等奖1项、一等奖4项,其它省部级奖励6项。近年在国内外公开发表论文70余篇,独立出版专著1部,参与撰写2部;论文获得EI检索18篇,ISTP检索7篇,论文被引用54次,其中第一作者论文被引用33次。获得1项国家发明专利、15项实用新型专利。2012年6月13日,被誉为中国工程科技界最高奖项的第九届光华工程科技奖颁奖大会在京举行,中共中央政治局委员、国务委员刘延东出席颁奖仪式,并与中国科学院院长白春礼和中国工程院院长周济一同为获奖科学家颁奖。26位工程科技专家获得这一最高荣誉。中国矿业大学矿业学院副院长、校无党派知识分子联谊会副会长张农教授获得“青年奖”,并获得10万元人民币的奖励。光华工程科技奖由中国工程院管理并承办,主要奖励在工程科技及管理领域取得突出成绩和重要贡献的工程师和科学家。光华工程科技奖包括“成就奖”、“工程奖”和“青年奖”3个奖项,每两年颁奖一次。自1996年首届颁奖,至今已是第九届,共有174人获此殊荣。

得出围岩变形与支护阻力的负指数函数关系,及支护阻力对控制软岩巷道大变形的重要作用。阐述了围岩破裂损伤过程中,支护阻力迅速下降和失效,是支架难以有效控制软岩巷道围岩大变形的重要原因。研究了围岩损伤与支护阻力变化的全过程。研制了防止围岩变形损伤过程中支护阻力丧失的高阻力锚杆体系及框式支架,实现了围岩—支护结构共同承载的力学体系,卓有成效地解决了极软岩巷道围岩控制的难题。研究成果对软岩巷道的支护机理和控制技术都有重要创新和突破,有重要的科学意义和应用前景。

岩相古地理论文参考文献

许卫 杜建国 杜森官 孙乘云 王有生

(安徽省地质调查院,合肥 230001)

摘要:本文叙述铜陵、黄山一带晚泥盆世—早石炭世五通群地层的划分和对比,五通群近顶部出现的风化暴露面表明在当时存在一个沉积间断,在间断面之下为擂鼓台组,之上为陈家边组。本文根据五通群岩性、沉积构造、古生物等特征,对五通群的划分、对比进行了讨论。

关键词:五通群;地层划分;变化特征;安徽铜陵;黄山

安徽省铜陵、南陵地区的五通群的顶部是否存在早石炭世早期地层,长期存在着分歧,1:5万铜陵幅认为有高骊山组,1:5万戴家汇幅在原“高骊山组”中采获丰富的植物化石,其中古羊齿(Archaeopteris)为下扬子地区首次发现,系世界性晚泥盆世的标准化石,否定了铜陵地区高骊山组的存在。而陈宏明、张瑛在铜陵半山李家据孢粉化石认为存在早石炭世陈家边组,并认为早石炭世陈家边组(或茨山组)与晚泥盆世擂鼓台组为整合接触。笔者等在1:25万安庆幅区域地质调查工作中在安徽省黄山市刘家剖面的五通群近顶部发现了风化暴露面,通过剖面上古生物、岩相、层序地层等方面的资料研究,将晚泥盆世观山组、擂鼓台组和早石炭世陈家边组统称为五通群。早石炭世陈家边组在区域上纵、横向上变化较大,明显受海平面变化、古地理、古气候、古构造的控制。

图1 黄山市刘家北晚泥盆世擂鼓台组—早石炭世陈家边组地层剖面图

1 地层剖面

自上而下为:

华东地区地质调查成果论文集:1999~2005

华东地区地质调查成果论文集:1999~2005

华东地区地质调查成果论文集:1999~2005

2 地层划分与对比

2晚泥盆世—早石炭世早期地层在本区均为陆源碎屑沉积,通过测制地层剖面,采集生物化石,结合岩性、岩相上的特点,应采用《江苏省岩石地层》的岩石地层单位名称,分为观山组、擂鼓台组。结合苏、皖两省1:5万和1:20万区调资料,对图幅内的岩石地层单位进行了重新划分或厘定,因此,岩石地层单位名称的含义有一些变化(表1)。

表1 五通群地层划分沿革表

2.1 观山组

观山组原属于五通组(或五通群)下部(或下段),系李星学(1963)创名于江苏省南京市龙潭观山。本组在东至县张溪—池州市梅街—泾县榔桥一线以北地区分布较为广泛,均属于下扬子地层分区。

底部为浅灰、灰白色厚层石英砾岩与细粒石英砂岩互层,下部岩石具逆粒序,表现开始为细粒石英砂岩,渐渐变为含砾石英砂岩,再变为呈颗粒支撑、砾石成分为石英砂岩的砾岩;向上为灰黄、灰白色中厚层石英砂岩夹灰白、灰黑色薄层泥质粉砂岩、泥岩,后者多为夹层形式出现,石英砂岩以具单向斜层理为特征,泥质粉砂岩中以含植物化石为主,局部见双壳类。在铜陵市马家剖面在观山组中发现含植物:Sublepidodendron sp.,Sphenopteris?sp.,Lepidostrobus grabaui,舌形贝化石。总厚150.17m。

据泥(页)岩中主要含植物化石,植物化石多呈碎片状,保存尚好,时而出现海相腕足类舌形贝及双壳类化石,表明这一带沉积环境主体为河流相沉积,同时在最大海侵面时海水一度贯入本区,故夹有海相腕足类化石的页岩沉积,从所含生物化石和沉积构造特征,显示其总体上以三角洲平原-河流相沉积为主。

该组的底界在不同地区分别与下伏坟头组、茅山组或唐家坞组为平行不整合接触。

2.2 擂鼓台组

擂鼓台组原属于五通组(或五通群)上部(或上段),系李星学(1963)创名于江苏省南京市龙潭擂鼓台。本组在东至县张溪—池州市梅街—泾县榔桥一线以北地区分布较为广泛,均属于下扬子地层分区。岩性为灰白色石英砂岩与灰黑色薄层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩互层,顶部见根土岩。砂岩中发育单向斜层理为特征,泥质粉砂岩中含植物:Sublepidodendron wusihense,S.mirabile,S.sp.,Sphenopteris taihuensis,S.sp.,Lepidostrobus grabaui,腕足类:Lingula sp.。

李汉民等在1984年于铜陵市金榔乡笠帽顶擂鼓台组灰、灰黑色石英粉砂岩及页岩中发现植物化石:Archaeopteris tonnglingiana,A.zhongmingiana,A.mutatoformis,A.cf.sphenophyllifolia,Sublepidodendron mirabilile,Eolepidodendron wusihense,Lepidodendropsis hirmeri,Sphenophyllum lungtanense,Lepidostrobus grabaui,Stigmaria ficoides等。

从上述化石中,可以看出植物化石以晚泥盆世的标准化石分子占主要地位,其中古羊齿Archaeopteris为下扬子地区首次发现,系世界性晚泥盆世的标准化石,故本组时代应为晚泥盆世。

据泥(页)岩中主要含植物化石,保存尚好,偶尔出现海相腕足类舌形贝及双壳类化石,表明这一带沉积环境主体为河流相沉积,同时在最大海侵面时海水一度贯入本区,故夹有海相腕足类化石的页岩沉积,从所含生物化石和沉积构造特征,显示其总体上以三角洲平原-河流相沉积为主。

该组的底界与下伏观山组为整合接触。

2.3 陈家边组

陈家边组系严幼因(1986)在《长江中下游地层志》中新建的岩石地层单位,代表该区早石炭世早期的沉积。创名地点在江苏江宁陈家边。岩性为灰白、黄绿、土黄、灰黑、紫色泥岩、粉砂岩、细纱岩,厚9m,顶部产腕足类等,其下产孢子化石及疑源类,时代为早石炭世早期。该组以往划归擂鼓台组,后据孢子化石确定为早石炭世,而将其单独划出,称为陈家边组。李汉民等(1987)将该层位称为茨山组,考虑陈家边组的名称建立为早,故引用之。也有的据其与下伏地层为整合接触而与下伏地层合并而统称为五通组或擂鼓台组。

本组主要分布在东至县张溪—池州市梅街—泾县榔桥一线以北地区。本组总厚6.08~13.76m。本组以黄山市刘家剖面为代表,岩性为黑色薄层炭质页岩、泥质粉砂岩与灰色薄-中厚层石英砂岩互层,夹少许粉砂岩,含疑源类:Lophosphaeridium spp.Leiosphaeridia spp.,Dictyotidium sp.,Cymatiosphaera sp.;C.milonii,C.perimembrana,Pterospermella sp.;化石孢子:Knoxisporites(?)sp.,Leiotriletes labiatus,Punclatisporites debilis,Schopfites(?)claviger,Leiotriletes-Punclatisporites spp.,Acanthotoiletes sp.,Cymbosporites(?)miautus,Murospora dubitata,Foveosporites sp.,Aneurospora(?)spinuliber,Cymbosporitesspp.,Cymbosporites conatus,Discernisporitesmicromanifestus,Dictyotriletes sp.,Densosporites sp.,Crandispora(?)cornuta Higgs,Tumulisporatriangulata,Retusotriletes sp.,Apiculiretusispora gannanen,Grandispora sp.,Aneurospora sp.,Aneurospora?sp.,Spinozonotriletes sp.,Cristatisporites sp.,Aneurospora sp.,Dictyotriletes? sp.,Acanthotriletes?sp.及植物碎片(?管胞)、植物维管束碎片(梯纹管胞)。从上述化石时代为晚泥盆世至早石炭世早期,由于Schopfites(?)claviger,Tumulisporatriangulata等出现,表明应倾向于早石炭世早期。含疑源类:光面球藻Leiosphaeridia。在铜陵市大倪村剖面上发现本组与下伏地层呈微角度相交,上面为灰白色薄层石英砂岩与灰白、灰黄色薄层泥质粉砂岩互层,含植物化石:Sublepidodendron wusihense,Sphenophyllum pseudotenerrimum。在泾县管岭剖面上岩性为灰白色薄层石英砂岩与青灰色薄层泥质粉砂岩局部夹炭质页岩,下部含孢粉化石:Leiotriletes-Punctatisporites spp.,?Reticulatisporites minor,cf.Anapiculatisporites incundus。

该组从岩性、岩相上与下伏的擂鼓台组有明显的差别,而上面的金陵组则以碳酸盐沉积出现为界,故将擂鼓台组风化暴露面之上的碎屑岩称为陈家边组为宜(见表1)。

地层厚度总体为自南东向北西渐渐变薄。如泾县管岭剖面厚13.76m,黄山市刘家剖面厚7.48m,铜陵市大倪村剖面厚6.08m。

在区内陈家边组基本层序主要为粉砂质细粒石英砂岩(或粉砂岩)与炭质泥岩呈薄间互组成的层序,砂岩底部与下面为突变,向上为渐变,代表河口湾沉积。

区内陈家边组与江苏北部的滨海地区的老坎组、南京一带的茨山组相当,滨海地区的老坎组系张遴信等(1988)在《江苏地区下扬子准地台震旦纪—三叠纪生物地层》中新建的岩石地层单位,见于滨海、大丰、宝应等地钻井中发现,岩性为灰黑、深灰色泥岩、粉砂岩,在滨海地区产牙形刺Siphonodella levis,Polygnathodus bischoffti,P.communis等,这三个牙形刺在贵州长顺睦化的王佑组中找到,为早石炭世岩关期的主要分子。安徽省地质矿产局区域地质调查队(1988)在进行《安徽省石炭纪岩相古地理及含矿性研究》项目时在巢湖靳家山、怀宁龙王山等地的原五通组擂鼓台段上部均出现孢子化石的Dibolisporites distinotus-Auroraspora maera-Schonfites claviger组合带。从岩性、岩相、层位上看,本区风化暴露面、微角度不整合面之上的沉积应与巢湖靳家山、怀宁龙王山等地的原五通组擂鼓台段上部出现孢子化石的Dibolisporites distinotus-Aurorasporamaera-Schonfites claviger组合带的层位应与上述陈家边组、老坎组、茨山组层位相当。陈宏明等在铜陵半山李家发现了西欧孢子的LN带和VI-PC带,分别相当晚泥盆世晚期和早石炭世岩关早、中期,证明了陈家边组在本区的的存在。本组时代据上述化石资料,表明应为早石炭世岩关早期。

本组与下伏地层接触关系,根据我们在黄山市刘家剖面上原五通群的顶部发现一个风化暴露面,而且见根土岩,故认为是平行不整合接触。

2.4 早石炭世王胡村组与早石炭世金陵组

早石炭世王胡村组以宣城王胡村为代表,岩性为灰、灰黄色薄层石英质细砂岩、粉砂岩、页岩,厚6.89m。含腕足类:Eochoristites elongata Chu,E.transversa ChuE. sp.,Setigerites sp.,Tolmatchoffia sp.,Schuchertella sp.,Tomiproductus sp.,Camarotoechia kinlingensis(Grabau),C.xuanchengensis Ching,Derbyia sp.等;而贵池许家坦剖面的岩性为灰、灰黄色薄层钙质胶结石英质粉砂岩夹灰、深灰色中薄层粉砂质泥晶灰岩,厚5.42m。含腕足类:Linoproductus sp.,?Schizophoria sp.,?Orthotichia sp.,Schuchertellasp.等,贵池一带该组在1:20万安庆幅区域地质调查时划归和州组,后324地质队据腕足类化石确定与早石炭世金陵组层位相当,将其称为金陵组,现从岩性上以碎屑岩为主,故应称为王胡村组。该组与下伏陈家边组之间为一冲刷面。

以往认为安徽南部均以碎屑岩为主,故称为王胡村组,我们在安徽南部的不少地方见到以碳酸盐为主的沉积,应改称为金陵组,该组以黄山刘家剖面为代表,厚7.52m,岩性为灰黑色厚层含砂质生物屑微晶灰岩与灰黑色薄层钙质石英砂岩相间互,含腕足类Eochoristites rceipentaiensisChu,E.leei Chu,E. sp.,Spirifer sp.,Pustula sp.,Fusellasp.;Cyclocyclicus sp.,Producyus kinlingensis Chu,Marginifera?sp.;双壳类Aviculopecten cf.plicatus(Sowerby);珊瑚Michelinia sp.;海百合茎Composita sp.;三叶虫等化石。该组与下伏陈家边组之间为一冲刷面,底面不平整,为平行不整合接触。

早石炭世王胡村组与金陵组的层位应相当,前者主要分布在宣城、贵池一带,代表海盆相对较浅的部位以碎屑岩为主的沉积;后者主要分布在黄山、泾县一带,代表海盆相对较深的部位以碳酸盐为主的沉积。从早石炭世王胡村组与早石炭世金陵组均出现腕足类:Eochoristites,证明其时代均相当早石炭世岩关期。我们在黄山刘家发现了金陵组与陈家村组呈海侵平行不整合接触。

3 地层时代

区内五通群以碎屑岩沉积为主,生物化石以往均仅发现植物,通过黄山市刘家剖面的测制,在黄山市刘家的观山组中发现植物、双壳类碎片;擂鼓台组中发现植物:Hamatophytonvericilatum,H.cf.vericilatum,H. sp.,Stigmaria rugulosa,Cf.Sublepidodendron wusihense;含疑源类:Lophosphaeridium sp.,Leiosphaeridia spp.,Dictyotidium sp.,Cymatiosphaera milonii,C.perimembrana,C. sp.,Pterospermella sp.;化石孢子:Retusotriletes sp.,Grandispora sp.,Raneurospora? sp.,Spinozonotriletes sp.,Cristatisporitessp.、Ancyrosporasp.、Acanthotriletes?sp.;擂鼓台组中含植物化石:Sublepidodendron wusihense,S.mirabile,S. sp.,Sphenopteris taihuensis,S?sp.,Lepidostrobus grabaui;腕足类:Lingula sp.。

据1:5万戴家汇幅(1984)资料,在铜陵市笠帽顶剖面上的擂鼓台组中含大量的植物化石:Sublepidodendron mirabile,Eolepidodendron wusihense,Protopteridium minutum,Lepidodendropsis hirmeri,Sphenophyllum lungtanense,Lepidostrobus grabaui,Stigmaria ficoides等。陈华成等(1989)资料,指出李汉民等在1984年于铜陵市金榔乡笠帽顶擂鼓台组灰、灰黑色石英粉砂岩及页岩中发现植物化石:Archaeopteris tonnglingiana,A.zhongmingiana,A.mutatoformis,A.cf.sphenophyllifolia,Sublepidodendron mirabilile,Eolepidodendron wusihense,Lepidodendropsis hirmeri,Sphenophyllum lungtanense,Lepidostrobus grabaui,Stigmaria ficoides等。

从上述化石中,可以看出擂鼓台组中,晚泥盆世的标准化石分子占主要地位,其中古羊齿Archaeopteris为下扬子地区首次发现,系世界性晚泥盆世的标准化石,它广泛分布爱尔兰、苏格兰、比利时、德国、挪威、北美和斯皮茨根岛、加拿大的加斯佩及埃斯米群岛,在我国广东中山、黑龙江瑷珲、江西崇义、于都、龙南、湖北长阳等地晚泥盆世地层中也有发现。

4 几点认识

(1)铜陵、黄山一带五通群从岩石组合、接触关系、古生物化石等方面,可以将其分为观山组、擂鼓台组、陈家边组3个岩石地层单位。

(2)在黄山市刘家剖面上原五通群的顶部发现风化暴露面,且在风化剥蚀面下见根土岩;在铜陵市大倪村剖面上,发现在紫红色厚层块状岩屑副砾岩之下的早石炭世陈家村组与下伏擂鼓台组呈微角度相交。由此证明了黄山市、铜陵市一带在晚泥盆世擂鼓台组与陈家边组之间应为平行不整合关系。

(3)由于受德坞早、晚期之间构造运动和风化剥蚀作用的影响,铜陵、黄山等地的五通群及早石炭世高骊山组之间的地层往往出露不全。本次工作在铜陵市大倪村、 泾县榔桥、旌德浙溪、泾县管岭、南陵戴汇等地于早石炭世陈家村组或擂鼓台组之上均发现了一套紫红色厚层块状岩屑副砾岩 (相当德坞期沉积物, 另有专文讨论), 反映早石炭世处于隆升运动频繁的环境, 一些早石炭世地层被剥蚀殆尽。

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The Strata Division and Correlation Study with WutongGroup in Toongling-Huangshan Area of Anhui Province

Xu Wei, Du Jianguo, Du Senguan, Sun Chengyun, Wang Yousheng

(Anhui Institute of Geological Survey , Hefei 230001)

Abstract: This paper studied the strata division and correlation with Wutong Group, which formed in late Devonian Period to earlyCarboniferous Period, and distribution in Tongling-Huangshan area of Anhui province. It’s a new found of weathering exposure on top ofWutong Group, which showed there existed a sedimentary discontinuity. The Wutong Group can be divided into Guanshan Formation,Leigutai Formation and Chenjiabian Formation based on lithologic character, sedimentary structure, paleontology, etc.

Key words: Wutong Group; Strata division; Change character; Toongling-Huangshan area of Anhui Province

由于桂林晚白垩世的红色钙质泥岩为古溶蚀残余成土作用的产物再固结而成,且其特征表明,晚白垩世桂林的石灰上已演化到棕色—红色石灰土阶段。因此,从其特征、形成条件及形成过程等方面,探讨其当时的岩溶环境及岩溶发育特征具有一定的地质意义。

5.4.3.1气候环境

从棕色—红色石灰土的区域分布特征分析,桂林晚白垩世应处于热—亚热带以湿热为主的气候环境,目前,地质学界普遍认为,红层就是干旱气候环境的产物,特别是当其中含有或夹有蒸发岩时,更不用多说。桂林残存有晚白垩世的红色岩溶建造,其中有个别属于干旱气候下生长的植物种类的孢粉化石,故有人推断桂林晚白垩世为炎热、干旱的气候环境。

土壤学研究结果表明,尽管石灰土是一种非地带性土壤,但由于它的形成主要是碳酸盐岩遭受化学淋溶的结果,故其形成与分布受生物气候带的影响而表现出一定的地带性特征。如目前所见棕色—红色石灰土主要分布在热带、亚热带地区(表5.12)。该区由于受季风气候的影响,一般都具有高温多雨,干湿季节交替,但以湿热为主的特点。因此,目前普遍认为,产于碳酸盐岩风化壳中的棕色—红色石灰土主要是热带—亚热带地区比较湿润炎热气候条件下化学溶蚀作用的产物。由于红色石灰土常分布于地形平缓的碳酸盐岩古风化壳上,因而常认为其形成历史悠久,受古气候的影响较深刻。但是,这种古气候也是以湿热为主的,例如,孙殿卿先生曾指出[21],大姑-庐山间冰期是“重要的红壤化作用时期,潮湿炎热的气候影响全国,广大地区产生红土风化壳,成为本间冰期的一个重要标志层”。又如在我国北方部分碳酸盐岩地区,可见不连续分布的红色风化壳。对于这种现象,田级生认为是第四纪更新世第Ⅰ、Ⅱ间冰期间的湿热气候条件下碳酸盐岩溶蚀与风化的结果[22]。

另一方面,红壤化及铁的地球化学性状和转化条件的深入研究,明确了低价的亚铁只能在有水介质的条件下,才能完成向高价氧化铁的转变,而湿热是实现这种转变的良好气候条件。

由于桂林晚白垩世的红色钙质泥岩的物质组成为古棕色—红色石灰土,因此,桂林晚白垩世应处于热—亚热带以湿热为主的气候环境。钙质泥岩中的微体古占生物化石组合以显示温湿、湿热气候的植物孢粉化石为优势,以及具有粒序层、纹层等流水标志,也是佐证。此外,桂林目前在白垩纪的岩溶建造中尚未发现蒸发岩也可示为例证。虽然邻近地区如广东、广西南部、湖南等地的一些中、新生代盆地中的白垩系中夹有一些膏盐层,但是大多层薄,分布零星或为脉状、次生纤维状等次生类型[23],故只能反映盆地在其沉积成岩过程中曾处于一个短暂的干旱气候环境,而不能用作恢复长时期内的区域古气候环境的主要指标。

5.4.3.2红色钙质泥岩的沉积堆积环境

从棕色—红色石灰土的成土特点及条件分析,桂林晚白垩世的沉积堆积环境是以小型的山间盆地、岩溶—断陷盆地,岩溶洼地为主。桂林晚白垩世的红色岩溶建造,目前所见的残存露头虽然在平面上零星散布,但范围却很广,常见断续分布。垂向上,高可达海拔580m的猴山顶,低可至海平面附近的李家村钻孔中均可见及。由于这种平面上分布的广泛性和垂向上分布的差异性,因而易被误认为桂林在晚白垩世的红层沉积覆盖了所有的岩溶地形,包括目前海拔300~600m的地区均曾被覆盖。据红色石灰土的成土特点及成土条件分析,表明桂林在晚白垩世期间要形成如此大面积的巨厚红层覆盖是比较困难的。

从前述碳酸盐岩的溶蚀残余成土作用可知,碳酸盐岩的成土特点之一,就是形成的土壤数量很少。因此,一般认为,若没有稳定的大地构造环境,没有巨厚的母岩以提供成土物质来源,以及长时间的湿热气候条件,要在高耸的碳酸盐岩峰体上,形成较厚的红色风化壳是难以想象的。虽然从前面的讨论中已知,主要成土时期可达1.2亿年(J—K),其中经历时间约为2400万年的桂林晚白垩世,主要以湿热的气候条件为主,表明该区当时具备形成较厚的红色风化壳的气候与时间的条件,然而,进一步的分析则表明,构造条件及岩石条件却难以满足。

首先,从构造条件上分析,在白垩纪时期,由于燕山运动的影响,桂林多期次的断裂构造活动较为强烈,并伴随有断块升降。其结果虽有利于岩溶水的垂直下渗对岩石产生淋溶,但由于其活动性强,致使水文地质条件时常发生变化而不能形成稳定的岩溶和成土环境。目前所见残存的晚白垩世的红色岩溶建造露头面积小,多沿断裂构造发展,并以重力坍塌、坡麓堆积的溶积钙砾岩为主(75%左右)即是佐证。

其次,从岩石条件分析,桂林晚白垩世的红色岩溶建造中的角砾成分主要是碳酸盐岩,表明该建造的物质来源主要是就地或近源的碳酸盐岩。若取晚白垩世的红色钙质泥岩中不溶物的总含量为70.11%(据表5.13),其容重为2.51t/m3[5],应用5.4.1.1的公式,可粗略地算出每形成1m厚的钙质泥岩,就需要溶蚀66.94m厚的碳酸盐岩。若考虑红色岩溶建造是由溶积钙砾岩、溶积钙屑灰岩和溶积钙质泥岩组成,其中钙质泥岩以及砾岩和钙屑灰岩中的钙铁泥质胶结物仅占该建造中的25%左右,则可大致估算出每形成1m厚的红色岩溶建造,也需溶蚀约17m厚的碳酸盐岩。照此推算,如果要在整个桂林形成厚约100m的晚白垩世红色岩溶建造的覆盖层,就需要风化、溶蚀约1700m厚的碳酸盐岩,其中还不包括形成建造中角砾所需的碳酸盐岩的厚度。桂林附近从中泥盆统东岗岭组至下石炭统的碳酸盐岩,目前测出的最大厚度约为2000m,如果晚白垩世已剥蚀掉了如此厚度的碳酸盐岩,则桂林的碳酸盐岩就应当已被剥蚀殆尽了。然而,目前桂林大面积出露的仍为上古生界的碳酸盐岩,所见晚白垩世的红色岩溶建造分别与下石炭统和中、上泥盆统的碳酸盐岩呈岩溶不整合接触,这不仅说明其沉积-堆积地形本身是起伏不平的,同时说明古成土时期的剥蚀厚度不可能有那么大。

从上述诸条件分析,桂林在晚白垩世不可能形成大面积的、巨厚的红色岩溶建造覆盖层。从前述红色岩溶建造的产状及结构构造等特征,表明当时的沉积环境主要是一些小型的古山间盆地、岩溶-断陷盆地、岩溶洼地,洞穴。岩溶断陷盆地由于受断裂构造作用影响,下陷幅度较大,是周围溶蚀残余物质的中心聚集地,故其中沉积-堆积物的厚度较大。如潭南岩溶断陷盆地中就发育了总厚为180m左右的晚白垩世的红色岩溶建造,自下而上分别为砾岩(>100m)和泥岩(70余米,未见顶)。我们通过研究红色岩溶建造的岩石结构构造、组分特征、层组类型、产状特征等,探讨其形成环境,认为可划分为五个微(亚)相[5],即:岩溶盆(坳)谷地、岩溶断(坳)陷谷地、岩溶坡麓、岩溶洼(凹)地-溶斗、岩溶洞穴-缝隙。

5.4.3.3古地貌组合类型

从棕色—红色石灰土的形成过程及展布规律分析,桂林晚白垩世岩溶发育,以峰丛洼地为主要的地貌组合类型。由于红层常被认为是干旱、炎热气候的产物,而桂林又残存有晚白垩世的红色岩溶建造,故有人认为桂林在晚白垩世岩溶发育速度放慢了。然而,从碳酸盐岩成土过程及其土壤的展布规律分析,晚白垩世应是中生代期间岩溶发育最强烈的一个时期。

据土壤学家的研究,不同亚类的石灰土,其所经历的溶蚀、风化程度是不同的。从黑色→棕色→红色石灰土,云母类矿物的脱钾作用逐渐加深(表5.14);粘土矿物的含量逐渐增大。这些均表明石灰岩中不溶残余物质所遭受的化学风化作用从黑色→棕色→红色石灰土是逐渐加强的,从而也说明棕色—红色石灰土所遭受的风化作用时间最长,是碳酸盐岩溶蚀残余成土作用过程中接近终端的产物。因此,桂林残存的晚白垩世的红色岩溶建造非但不是岩溶发育速度变慢的证据,反而可作为该区在晚白垩世岩溶发育强烈的依据之一。

土壤学家的研究还表明,石灰土的发育和岩溶地形的发展有着密切的关系,不同的石灰土类型反映不同的岩溶地貌形态(表5.12)。从前述已知,桂林晚白垩世形成的石灰土以棕色类为主,局部有红色石灰土,因此,从表5.2及钙质泥岩的分布特征可推知,桂林在晚白垩世的岩溶地貌形态组合以峰丛洼地为主,局部岩溶水汇水地带发育小面积的峰林平原和岩溶盆地。这也从另一个侧面表明上一节中关于沉积环境以小型盆、洼为主的推论是可信的。

另外,石灰土的分布规律也给我们这样一些启示,晚白垩世的红色钙质泥岩尽管其现在分布标高不同,但其形成时均应是在相对低洼之处,如坡脚、洼(谷)地、溶隙、溶洞等。这可从相当多的红色岩溶建造中出现规模不大的粒序层、纹层,以及其所含的CaO,MgO数量较高等现象得到证明。

可能有人还会提出这样的问题,既然这些红色岩溶建造形成时应处于低洼之处,为什么现在反而常见于山顶呢?这是由于岩溶建造是由碳酸盐岩溶蚀风化残余物所组成,故其成岩后与其周围构成正向地形的碳酸盐岩一同经历岩溶作用时,溶蚀速率自然要比周围碳酸盐岩的小,最终导致正负地形的相互转化。例如,据刘尚仁等人的最新研究[24],广东很多处于断陷或坳陷盆地中的白垩纪红层,如罗定群、南雄群和丹霞群,系距今1亿年前后由盆地周围的石灰岩丘陵山地提供大量的石灰岩砾石和富钙溶液所形成。这种红层岩溶地貌的基本特征虽与一般石灰岩类似,但总体来看,要比一般石灰岩类的岩溶发育差。因而,随着长期的溶蚀,风化作用,正向的碳酸盐岩峰体就逐渐演化成负向的岩溶洼地,而相邻的由红色岩溶建造覆盖的洼地,有的由于受到红色岩溶建造的保护,遭受的溶蚀作用较弱,则逐渐演化成正向的峰体(图5.19)。此外,沿盆、洼地边缘的断裂而产生的差异升降,也有可能使产于盆、洼地中的红色岩溶建造抬升形成山峰。由于晚白垩世的红色岩溶建造的产状与岩溶地貌的演化之间存在着这样的一种演变关系,故在用红色岩溶建造恢复古岩溶地貌,探讨岩溶发育规律时,决不能简单从事,而应进行历史的和动态分析。

图5.19 晚白垩世的红色岩溶建造出露位置(产状)与岩溶地貌演化关系示意图

1.D2d-C1碳酸盐岩;2.K2红色岩溶建造;3.Q松散堆积物;4.断裂、裂隙

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[5]邓自强,林玉石,张美良,等.桂林岩溶与地质构造.重庆:重庆出版社,1988

[6]宜昌地矿所.中南地区白垩纪至第三纪岩相古地理.北京:地质出版社,1979

[7]雷奕振,等.长江三峡地区生物地层学(5):白垩纪—第三纪分册.北京:地质出版社,1987

[8]郝诒纯,等.中国地层及中国的白垩系.北京:地质出版社,1986

[9]关士聪,等.中国中生代陆相盆地发育沉积与油气.北京:地质出版社,1987

[10]周世全,等.河南李官桥盆地“红层”划分的意见.地质科学,1979,(1)

[11]中国科学院.华南中、新生代红层.见:广西南雄“华南白垩纪—第三纪红层现场会议”论文选集.北京:科学出版社,1979

[12]王文校,等.广州—肇庆地区中生代含煤地层划分对比与成煤地质特征.广东地矿所汇刊,1983,(1)

[13]刘功余,张美良,邓自强,等.桂林晚白垩世红色岩溶建造中溶积钙质泥岩的成因及地质意义初探.中国岩溶,1992,11(2):162~172

[14]林玉石,邓自强,刘功余,等.桂林岩溶岩系(建造).中国岩溶,1986,5(3)

[15]袁道先,蔡桂鸿.岩溶环境学.重庆:重庆出版社,1988

[16]韦启潘,等.广西弄岗自然保护区石灰土的地球化学特征.土壤学报,1983,20(1):30~42

[17]张明,张风海.茂兰喀斯特森林下的土壤.见:茂兰喀斯特森林科学考察集.贵阳:贵州人民出版社,1987,111~123

[18]Watson H.Monroe Examples of the replacement of limestone by clay.Mississippi geology,1986,7(1):154~160

[19]李景阳,王朝富,樊廷章,等.试论碳酸盐岩风化壳与喀斯特成土作用.中国岩溶,1991,10(1):29~37

[20]中国科学院南京土壤研究所.中国土壤(第二版).北京:科学出版社,1987,253~258

[21]李庆逵主编.中国红壤.北京:科学出版社,1983,24~39

[22]涂水源,等.桂林环境环境工程地质.重庆:重庆出版社,1988,49~72

[23]孙殿卿,等.中国第四纪冰期.地质学报,1977,(2):101~110

[24]田级生.浅析北方红粘土对碳酸盐岩溶蚀作用的影响.长春地质学院学报,1986,(3):83~88

[25]吴萍,杨振强,等.中南地区白垩纪—第三纪岩相古地理.北京:地质出版社,1979

[26]刘尚仁,黄瑞红.广东红层岩溶地貌与丹霞地貌.中国岩溶,1991,10(3):183~189

考古和文献相互印证的论文

自己去挖几个古墓吧,开个玩笑。坐享其成?似乎大学有点太滋润了吧,你自己到网站上找几篇文章就行,就论述文物保护不力啊等等很多都可以做论文的。

1、论文题目:要求准确、简练、醒目、新颖。2、目录:目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录)3、提要:是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。字数少可几十字,多不超过三百字为宜。4、关键词或主题词:关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。5、论文正文:(1)引言:引言又称前言、序言和导言,用在论文的开头。引言一般要概括地写出作者意图,说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。〈2)论文正文:正文是论文的主体,正文应包括论点、论据、论证过程和结论。主体部分包括以下内容:a.提出-论点;b.分析问题-论据和论证;c.解决问题-论证与步骤;d.结论。论文提纲也可以用最简单的格式和分类,简单明了地说明论文的目的、依据和意义,甚至是两句话。这种提纲往往是用于科学论文,而且在对于各种概念有相互联系而不是孤立的出来讨论的情况下。如果总要分出1、2、3......点来写的话,往往会变成“八股文”的模式,这样的论文往往是应付式的论文,其真正的科学价值会大打折扣。

考古小论文的格式:论文名称:论文名称亦即研究课题名称。它必须能反映你的研究的主要情况,切忌名不符实或戴“大帽子”。在强调科学性和客观性的前提下,表现出较好的文学性,简短明确而有吸引力。摘要:论文必须要写摘要。摘要的作用是让阅读者先简要了解一下研究的主要情况,看看有无必要看全文。所以摘要写得不好,别人就不会看全文。好的摘要能简明清楚地表述你的研究的创新点和成果,一般字数在300字左右,它是整个研究的高度浓缩,需要有相当的概括和表达能力。关键词:能反映研究主要信息归类的几个词语,主要为文献分类编排提供信息。 课题由来:简要表述研究课题最初是怎么来的或者说是如何引发的,反映这一课题确立的一些背景情况。这一要素能自然地引出了你的后续部分,同时也一定程度反映了创新研究的真实性。 正文部分: 一、 研究目的:写明开展这一研究的具体目的意义。目的必须相当明确具体,二、三行字的表达就够了。有较多的小论文把研究目的写得很空、很模糊、很长,这是目的不明确的表现。 二、 研究方法与过程:这部分要讲清研究用的是什么科学方法?用到了哪些器材,一些特殊的器材还要说明来处。研究过程的表述是很重要的一个内容,要详细而有条理地进行阐述,要具体到别人照阐述重复做一遍也能得到研究结果。这一要素有很多小论文写得很短,甚至空缺,这样的小论文就不可能有说服力,连真实性都成问题。 三、 研究结果:这部分表述的是研究所获得的原始数据的整理情况,应该用图表结合文字说明来表达。这里要强调的是必须是对原始数据的整理结果,而不是原始数据的简单罗列。文字说明是对图表中数据进行简要而有重点的阐述或概括。 四、 结论和分析:它包含两个内容,一是研究成果即结论,二是对这个结论的简要推论。有较多的论文用研究结果代替结论和分析,这样的论文是不完整的,缺失了极为重要的一个部分。 五、 收获与体会:这是青少年科学小论文参加创新成果竞赛特有的一个要素,同样不可或缺。这里主要表达通过这样一个研究过程,在提升个人科学素养和其它方面所取得的提高和感想,在这一部分,还不要忘了对完成这一课题研究及其论文撰写指导帮助的老师或其它人员的感谢。 六、 参考文献:罗列所参考的书籍、杂志等文献的名称、出版年份、作者姓名以及重点参阅过网站的名称、网址等主要信息。一则表达对作者的尊重,二也反映了你的研究的起点。 以上十大要素是相辅相成的,是缺一不可的。科学类论文用词造句要强调科学性和客观性,尽量要用科学俗语,并且客观地表达,切忌感情化、情绪化用语。文章总的篇幅,一般控制在2千到3千字左右为合适。另外,多看看一些优秀的青少年科学小论文对提高撰写水平一定会有很大的帮助。

二重证据法……是王国维提出即“纸上之材料”与“地下之新材料”相互印证的研究方法,对20世纪中国学术研究产生了巨大的影响。王国维与罗振玉共同考释汉晋木简,写作《流沙坠简》之时就开始使用这个法方。其后他又将此方法运用于甲骨文、金文和敦煌文书研究中,做出很大的贡献……比较有名的就是他写的《殷卜辞中所见先公先王考》,从甲骨文中考证商代历代帝王的名字……结果和《史记》中记载的基本一致……从而证明了《史记》中夏商古史部分的准确性。

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