山西代县金红石矿的成因新认识

山西代县金红石矿的成因新认识
钱加慧;李瑞彪;葛斐
【摘要】In this paper, the authors introduced rutile mine geological background and characteristics of the Dai county, and analyzed the predecessors' understanding of the cause of the ore deposit. Combined with the latest zircon chronology and rock geochemical study, the authors proposed the rutile ore was formed by basic rock occurred by the sea hydrothermal al-teration and metamorphism of middle-high pressure amphibolite facies. Characteristics of rich Ore Mg (Fe) and poor Ca (al-kali) was caused by hydrothermal alteration. The characteristics of rich Ti mainly inherited from original basic rock, and pos-sibly further enriched in the process of hydrothermal alteration.%介绍了代县金红石矿区地质背景和矿石特征，分析了前人对该矿床的成因认识。

结合最新的锆石年代学和岩石地球化学研究，提出该金红石矿是由发生海水热液蚀变的基性岩石再经历中高压角闪岩相的变质作用形成。

矿石中富Mg （Fe）和贫Ca （碱）的特征由水热蚀变引起。

矿石中富
Ti的特征主要继承自原始基性岩，并可能在热液蚀变过程中进一步富集。

【期刊名称】《科技创新与生产力》
【年(卷),期】2014(000)002
【总页数】3页(P53-55)
【关键词】代县;金红石矿;成因认识
【作者】钱加慧;李瑞彪;葛斐
【作者单位】北京大学地球与空间科学学院，北京 100871;中海石油中国有限公司深圳分公司研究院，广东广州 510240;江苏华东地质工程有限公司，江苏南京210007
【正文语种】中文
【中图分类】P618.47
塔吉克斯坦—吉尔吉斯斯坦公路（以下简称塔—吉公路）西南起杜尚别瓦赫达区，沿着瓦赫什河谷向东北方向延伸，经过达尔邦吉、吉尔加塔利等城镇，到达塔吉克斯坦与吉尔吉斯斯坦边境的卡拉梅克，全长338 km。

塔—吉公路是塔吉克斯坦境内的主要公路，也是连接中国与中亚的最便捷运输物资通道。

在即将兴建的天然气管道建设工程中，塔—吉公路将作为其重要施工运输通道。

但目前塔—吉公路沿
线地质病害较多，严重威胁该条公路的运输安全，难以满足中亚天然气管道南线的施工运输要求，急需进行修复保通。

为此，笔者就该工程现有桥梁进行了调查和评估。

1.1 桥梁结构总体情况
塔—吉公路全长338 km，共有桥梁50座。

从上部结构类型看，主要有钢筋混凝土空心板、预应力混凝土空心板、预应力混凝土T梁、钢混组合梁、钢梁桥、钢
桁架梁桥、钢筋混凝土槽型梁、实心板涵，全部为简支结构（见表1）。

下部结构中，桥台绝大多数为重力式桥台，个别为轻型桥台；桥墩多数为实体墩，部分为柱式墩[3-5]。

从已有资料看，在本路段50座桥梁中，新建桥梁（包括部分主要构件重建）21座，占全部桥梁的43%。

其余桥梁均为早期建设[6]。

1.2 桥梁设计情况及主要病害
早期建设桥梁以钢混组合结构为主，部分新建桥梁以预应力混凝土空心板和T梁
为主，少部分桥梁为钢混组合结构。

从现场观察，沿线桥梁的设计通行荷载标准差
异较大，通行荷载限载吨位30～80 t不等[7]。

为此，技术人员对塔—吉公路沿线桥梁
进行了实地调查，发现桥梁存在如下病害。

1）上部结构。

对于混凝土结构桥梁，上部结构板、梁无明显结构性病害，部分构件破损、露筋，翼缘板局部有渗水。

K66+000桥多片T梁梁端开裂，初步判断因为梁体外移导致梁端被挤裂[8-9]。

对于钢结构桥梁，主要病害有桥翼板渗水、梁
端开裂、钢桥下挠严重、桥面板破损露筋、杆件扭曲变形、钢构件锈蚀等（见图1）。

2）下部结构。

本路段下部结构绝大部分为早期建造，多为重力式桥台、实体墩。

部分桥台台后局部沉降；桥墩局部破损、露筋；其中K98+800桥梁，桥墩为预制节段叠放，存在失稳可能[10]。

3）桥面铺装。

本路段桥梁桥面铺装基本处于较好的状态（见图2）。

4）桥梁养护状况。

本路段桥梁总体养护状况较差，已有、潜在的结构性病害较多。

一座桥梁已倒塌（K115+300），一座桥梁采取木棍支撑的临时加固措施
（K112+200）。

2.1 桥梁技术状况评价
根据现场踏勘情况，对全线桥梁技术状况初步评定（见表2和图1）。

本路段桥梁总体技术状况较好，一、二类桥梁占总桥梁数的75%；评为四类的桥梁均为现场
调查发现存在结构性病害影响结构正常运营或存在重大安全隐患的，考虑到此部分桥梁仍在运营，且未进行深度检测和验算的情况下，评定最差等级为四类。

三类以下桥梁有12座，占总数的25%。

2.2 桥梁承载能力评价
桥梁结构承载能力评价一般有两个途径，即通过结构验算（结合检测结果）评定和桥梁荷载试验评定。

介于目前未开展相关检测工作，本次仅针对部分新建桥梁（有
设计图纸）进行承载能力评定，共5座桥梁，三种结构形式，有30 m T梁，16 m、20 m预应力混凝土空心板。

本文就30 m T梁进行承载能力极限状态、正常使用极限状态计算。

因缺少设计图纸等相关资料，对设计荷载等不明确，本次计算暂定荷载等级为公路-Ⅱ级，计算结果见表3、表4。

根据计算结果，采用公路-Ⅱ级标准汽车荷载时，边梁跨中安全储备最小为1．40，边梁支点安全储备最小为3．43，中梁跨中安全储备最小为1．37，中梁支点安全储备最小为3．43，满足设计规范要求（见第63页图3）。

根据表3、表4计算结果，采用公路-Ⅱ级标准汽车荷载时，除支点外主梁截面有1．66 MPa拉应力外，其余主梁截面全为受压状态，基本满足设计规范要求；主梁压应力最大为10．51 MPa，小于规范限值16．2 MPa，满足设计规范要求。

最大主压应力为10．94 MPa，小于19．44 MPa，满足设计规范要
求；梁截面最大主拉应力为2．57 MPa，不满足设计规范对于全预应力混凝土的要求（小于1．59 MPa），也不满足设计规范对于部分预应力A类构件的要求（小于1．855 MPa）。

2.3 桥梁结构安全及通行能力评价
从表3、表4可看出，30 m T梁承载能力均能满足公路-Ⅱ级荷载标准；但短期荷载组合下主拉应力不能满足部分预应力混凝土A类构件的要求。

对于本路段绝大多数桥梁，因缺少设计图纸等技术资料，无法对其承载能力、安全状况进行评价。

为了保证设备运输车辆（120 t）的安全通行，针对本路段桥梁的特点及实际承载能力，结合设备运输车辆的总重、轴重等实际情况，对本路段桥梁进行通行能力评价。

因缺少运输车辆的精确参数，在本次计算时，以国内120 t半挂车为例（车辆布置、轴重见图4）进行模拟计算。

根据表5、表6计算结果，采用车重120 t的车辆时，边梁跨中安全储备最小为
1．47，边梁支点安全储备最小为4．22，中梁跨中安全储备最小为1．44，中梁支点安全储备最小为4．15，满足设计规范要求。

根据以上计算结果，采用车重120 t的车辆时，除支点外主梁截面有0．5 MPa拉应力外，其余主梁截面全为受压状态，基本满足设计规范要求；主梁压应力最大为9．77 MPa，小于规范限值16．2 MPa，满足设计规范要求。

最大主压应力为10．10 MPa，小于19．44 MPa，满足设计规范要求；梁截面最大主拉应力为1．75 MPa，不满足设计规范对于全预应力混凝土的要求（小于1．59 MPa），但满足设计规范对于部分预应力A类构件的要求（小于1．855 MPa）。

对于T梁桥，通过计算表明，在120 t 车辆荷载作用下，控制截面承载力满足要求；30 m T梁应力状态满足部分预应力A类构件的要求。

但对于本路段绝大多数桥梁，在其设计荷载及设计文件均不明确的情况下，无法对其重车通行能力进行评价。

综上所述，在对塔—吉公路施工现场调查中发现，沿线部分桥梁的通行荷载限载吨位为30～80 t
不等，部分桥梁未明确限载吨位。

假定现有桥梁能承受50 t车辆活载，若要满足设备运输车辆（载重120 t）的安全通行，现有桥梁必须大幅度提高承载能力，常规加固方法并不可行。

因此，建议本次保障方案设计遵循重车通行对原有结构不造成损伤；加固方案原则上不增加原结构恒载；加固方案实施简便，可长期使用等原则进行。

但对新建的30 m T梁，考虑其承载能力满足重车通行要求，新建30 m T梁基本满足重车通行条件，因此，可暂不对其加固。

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