黑龙江五大连池喷气锥(碟)表壳裂隙成因研究

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作   者：

马正婧;  张中俭;  詹涛;  杨业;  徐嘉谟;  李丽慧;  李峨; 

作者机构：

黑龙江省第二水文地质工程地质勘察院;  中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室;  中国地质大学(北京)工程技术学院; 

关键词：

表壳裂隙;  温度应力;  玄武岩;  喷气锥(碟);  有限元;  五大连池; 

期刊名称：

工程地质学报

基金项目：

岩石产生风化裂隙与失水拉应力、吸水压应力关系的实验研究
红层风化速率的岩体结构控制机理研究

i s s n：

1004-9665

年卷期：

2019 年 02 期

页   码：

294-301

摘   要：

喷气锥(碟)是五大连池世界地质公园内重点保护的熔岩地貌,它们是熔岩喷发冷却后形成的。目前,许多喷气锥(碟)表壳上分布有裂隙。这些裂隙造成了喷气锥(碟)的破坏。本文根据喷气锥(碟)的形成过程,分析了熔岩的温度变化。建立喷气锥(碟)的三维模型,通过数值计算得到熔岩降温后的温度应力分布。在此基础上,运用断裂力学理论分析喷气锥(碟)上裂隙的形态及分布特征。研究表明:熔岩喷发冷却形成喷气锥(碟)时会产生温度应力,并且最大主拉应力迹线呈环状分布。该温度应力作用下形成的裂隙具有竖直、相互平行、近似等距、由表及里等特征。故此认为喷气锥(碟)竖直状裂隙为熔岩冷却过程中产生的原生裂隙。本文还分析了喷气锥(碟)上裂隙尖端钝化现象以及裂隙密度差异现象的原因。