二维瑞雷波多参数全波形反演方法探测浅地表空洞应用研究

浅地表低速异常体(如空洞)的精确探测一直是地球物理领域具有重要价值与挑战性的研究课题,对城市灾害评估与复杂条件下煤田地震勘探的浅地表精细建模具有重要意义。面波全波形反演适合浅地表高精度建模,然而在实际应用中仍存在诸多亟待解决的难题。针对面波全波形反演方法中多参数串扰、实际数据预处理、震源子波估计等关键问题,开发了一套完整的瑞雷波多参数全波形反演方法流程,以实现对浅地表空洞的精确探测。该方法中模型的横波速度、纵波速度和密度随反演进程均被同步更新,减弱后两个参数偏离真实值对横波速度反演精度的消极影响。采用伴随状态法构建的拟海森算子对梯度进行预处理以压制地表伪影、增强波场照明,提高对小尺度异常的表征能力。通过褶积因子消除波场正演与实际数据采集的维数差,实现3D波场到2D波场的转换。采用校正滤波方法估计震源子波,并在迭代进程中进行动态估计,以减弱特定参数模型不准确的影响。同时,该方法采用多尺度反演策略,减轻由低速异常引起的目标函数非凸性,提高反演稳定性。合成数据和实际案例测试结果表明,瑞雷波多参数全波形反演方法得到的横波、纵波速度模型、密度模型具有基本一致性,其中横波速度模型准确度最高。实测数...     

环境温度对碎石层传热特性的影响研究北大核心CSCD

碎石层的传热机理研究对寒区路基改善技术的应用以及自然界中的“异常”冻土分布的解释有着重要的意义。很多研究者曾对碎石层进行了试验研究,但试验中的温度设置并无统一标准。相较于细颗粒土,粗颗粒材料中水分的影响较小,因此在试验中的温度设置对试验的结果起到了关键作用。为了对比不同的温度设置情况对碎石传热过程的影响,以不同的顶板温度、底板温度以及环境温度进行复合,并对不同组合情况应用COMSOL软件,在考虑碎石层多孔介质传热的情况下进行模拟。结果表明:即使在保温层包裹的情况下,环境温度依然能对温度剖面以及垂直方向上的热通量产生明显的影响。当环境温度与碎石层平均温度一致时,垂直方向上的热通量达到最小值,此时换热效率最低。因此,在此后的室内碎石层试验设计中,若需减少水平方向上的热量交换带来的影响,应尽量将环境温度设置在碎石层平均温度附近。工程中可通过降低碎石层侧边界温度来增强碎石层内外的热量交换,从而增强碎石层的换热效率。     

淮南矿区软煤气动定向钻进技术与装备研究及应用

针对淮南矿区利用顺层定向钻孔对工作面和邻近巷道条带煤层瓦斯消突(简称“一孔两消”)的需求,提出了利用气动定向长钻孔实现“一孔两消”的技术思路。在前期气动螺杆定向钻进工艺试验基础上,开发了一款宽度仅为1.1 m、主轴倾角可在±90°范围内无级调整、具备50 m最大遥控距离的窄体全断面遥控定向钻机;优选了杆体直径73 mm、螺旋翼片外径82 mm的?73/82 mm螺旋气动螺杆钻具,最大转矩可达256 N·m;研制了集除尘系统、压风监测系统和油雾润滑系统为一体的多功能除尘车;改进了电磁波随钻测量系统供电电池,提高了系统使用时间和稳定性;开发了碎软煤层双动力复合强排渣技术和定向钻孔长距离筛管完孔技术。利用成套装备与技术在淮南矿区潘三煤矿1682(1)运输巷开展软煤气动定向钻进技术与装备的试验,先后完成16个孔深为240 m以上钻孔,试验总进尺4 548 m,煤层钻遇率达93.1%,所有定向孔全程下筛管,最大钻孔深度423 m。试验过程中即开始连抽,统计期间,抽采平均浓度(体积分数)60%,最大达到81%,抽采混合量基本维持在1.5 m3/min,平均抽采纯量0.9 m3/min,最大抽采纯量1.56 m3/min,累计抽采纯量17.4万m3。试验结果表明,成套装备性能稳定,使用方便,能实现远程遥控操作,施工安全保障度高,能够满足软煤气动定向钻进成孔需要。形成淮南矿区软煤气动定向钻孔施工成套技术和装备,为矿区安全高效抽采提供了必要技术和装备支撑。      

宁东能源化工基地粉煤灰重金属赋存特征及生态风险评价

为拓展粉煤灰的资源化利用,以宁夏宁东能源化工基地鸳鸯湖电厂粉煤灰为研究对象,使用扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等测试方法对粉煤灰理化特性进行表征和分析,并采用酸消解法、DTPA浸提法和Tessier五步提取法,对粉煤灰中铅(Pb)、铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、镉(Cd)和砷(As)6种重金属的全量、有效态、不同形态含量进行了测定。采用风险评价编码法(RAC)、次生相与原生相比值法(RSP)和潜在生态风险指数法评估粉煤灰重金属生态风险。结果表明:(1) 粉煤灰微观结构良好,密度小,速效钾和速效磷含量丰富。(2) 粉煤灰中6种重金属元素全量和平均值均超过宁夏地区土壤环境背景值,但未超过其他农用地土壤污染风险筛选值(基本项目),超标倍数大小顺序为Pb、Cu、Cr、As、Cd、Ni。6种重金属元素有效态含量均未超过宁夏地区土壤环境背景值和其他农用地土壤污染风险筛选值。(3) RAC评价结果表明,As具有极高生态风险,Cd、Cu和Ni具有中高风险,Cr、Pb分别为低风险和无风险。RSP评价结果表明,重金属As为轻度污染,Pb、Cr、Ni、Cu、Cd均为无污染。潜在生态风险指数法结果表明,粉煤灰中6种元素全量和有效态潜在生态危害指数(RI)处于Ⅰ级,轻微生态危害水平,其中Cd是生态风险的主要贡献元素。因此,粉煤灰可以作为煤矿胶结充填材料进行大规模资源化利用。      

安徽马鞍山市当涂地区地下水水化学特征及演化机制

【研究目的】 了解长江中下游平原地区地下水流系统并深入分析其地下水水化学特征及其演化机制。【研究方法】 综合马鞍山市当涂地区的水文地质条件、水动力场等,基于研究区水化学基本特征,运用多元统计分析、水化学图件、离子比值和反向水文地球化学模拟等方法对该地区浅层地下水水化学演化进行分析。【研究结果】 结果表明：（1）研究区地下水主要为低矿化度偏碱性水,地下水组分中阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主。（2）研究区地下水水化学类型主要可分为7类,其中松散岩类孔隙含水岩组和碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组的水化学类型主要为HCO₃^-Ca型、HCO₃^-Ca·Na型、HCO₃·Cl-Ca·Na型以及HCO₃^-Ca·Mg型;基岩类裂隙含水岩组的化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型和SO₄·HCO₃^-Ca·Mg型。（3）研究区浅层地下水水样超标率为46%,总体水质较差,超标率较高的组分依次为Mn、高锰酸盐指数（COD_Mn）、硝酸盐（以N计）、Fe、As、氨氮（以N计）等。（4）研究区地下水的化学组分主要受到岩石风化作用的控制;此外,还存在Na-Ca的正向阳离子交替吸附作用。反向水文地球化学模拟结果进一步定量论证了水岩相互作用对本区浅层地下水组分的形成和演化起着主导作用。【结论】 研究区地下水主要为低矿化度偏碱性,主要可分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和基岩类裂隙水。主要离子比例和反向水文地球化学模拟揭示了本区浅层地下水化学组分主要是地下水溶滤方解石、白云石等碳酸盐矿物、石英、长石等硅酸盐矿物,高岭土等黏土矿物以及岩盐、石膏等达到过饱和之后形成的。     

海陆过渡相与海相富有机质页岩储层特征差异

海陆过渡相页岩气逐渐成为非常规油气的接替能源,系统分析海相与海陆过渡相储层特征差异,可为海陆过渡相页岩气勘探开发提供借鉴。选取大吉区块山23亚段底部海陆过渡相、威远区块龙一11小层海相页岩,开展TOC、有机质显微组分、全岩—黏土X衍射、物性、氩离子抛光扫描电镜、氮气吸附、核磁共振等实验,厘清了海相与海陆过渡相页岩储层宏观参数与微观孔隙结构两方面差异。结果显示:与海相页岩储层相比,海陆过渡相页岩储层TOC含量高达10.91%,干酪根类型为Ⅱ₂型,黏土矿物以高岭石为主,孔隙度与含气量略低。微观储层特征方面,海相页岩储层孔隙类型以有机孔为主,孔径分布介于10~50 nm,微裂缝主要为生烃增压缝和成岩缝,而海陆过渡相页岩储层孔隙类型以无机孔为主,孔径分布介于5~20 nm,有机孔多为孤立状不规则孔隙,微裂缝主要为有机质边缘缝和黏土矿物层间缝。在此基础上,初步揭示了海陆过渡相优质页岩储层孔隙发育受控于有机质和黏土矿物类型,阐释了页岩气赋存的优势孔隙类型为黏土矿物粒间孔。借鉴浅层海相页岩气的成功勘探实践经验,仍需加强有机质、矿物组分、孔隙赋气机制之间的三元耦合关系研究,以期为海陆过渡相页岩气的勘探开发提供坚实的理论支撑。     

BiOBr/铁改性蒙脱石对罗丹明B的光催化降解性能研究

在低温条件下通过铁改性蒙脱石与BiOBr复合成功合成了一种新型的光催化材料,称为BiOBr/Fe-Mt。运用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对BiOBr/Fe-Mt材料进行表征。同时以λ400 nm的可见光为光源,开展该催化剂对罗丹明B(Rh B)的光催化降解实验以评估其光催化活性。结果表明,支撑材料投加量被固定在2.5 g的条件下,采用铁改性蒙脱石制备的BiOBr/Fe-Mt材料对Rh B的光催化降解活性高于采用钠基蒙脱石制备的BiOBr/Na-Mt。光催化活性的显著提高,主要归因于:1 BiOBr/Fe-Mt的禁带宽度降低至2.46 e V,或可能形成了BiOBr/铁氧化物异质结结构;2 BiOBr/Fe-Mt上仅发生较少的十六烷基三甲基溴化铵有机分子残留。这些结构因素均可以有效促进BiOBr/Fe-Mt上Rh B的光催化降解。     

新疆博格达山晚古生代地层的形成时代、物源及其演化:碎屑锆石U-Pb年代学证据

新疆博格达山主体由石炭系海相火山一沉积岩系组成,以发育两期双峰式火山岩,但不发育花岗岩为特征,对其晚古生代地层时代的划分和演化争议较大。本文重点对博格达山北部两个晚古生代砂岩进行了碎屑锆石U-Pb年代学分析,重新标定博格达山地区晚古生代地层的形成时代;利用物源区的演化,约束晚古生代构造演化。测年结果显示博格达上亚群砂岩的碎屑锆石表面年龄值分布范围较宽,主峰年龄为343~284 Ma(80%),次峰年龄为386~375 Ma(3%)、503~441Ma(7%)和871~735 Ma(10%);芦草沟组砂岩的碎屑锆石表面年龄值非常集中,主峰年龄为358~279 Ma(97%),次峰年龄为257~251 Ma(约3%)。博格达山中部原石炭纪博格达群上亚群与西部和南部下芨芨槽群相当,应属于早二叠世,中部一东部的石炭一二叠纪界线应在博格达下亚群一上亚群或居里得能组一沙雷塞尔克组之间的不整合面之中。博格达北部地区晚二叠世以南侧天山物源区供给为主,反映出晚古生代期间博格达山地区至少存在晚石炭世末和中二叠世两期构造隆升。结合区域火山岩与火山碎屑岩的研究,认为博格达山地区晚古生代主要经历4个演化阶段:早石炭世弧后盆地裂解阶段、晚石炭世碰撞拼贴阶段、早二叠世碰撞后伸展阶段、中-晚二叠世再次隆升到稳定阶段。     

从西南天山超高压变质带多期构造变形看天山古生代构造演化

通过对西南天山阿克雅孜和木扎尔特地区高压-超高压变质带构造几何学和岩石变形相关运动学的详细剖析,厘定出高压-超高压变质岩石及其相关围岩的构造单元。详细研究表明,研究区可划分为三个构造单元:北部单元、中部单元和南部单元。确定了每个构造单元的构造几何学特征及各个构造单元之间的相互关系。通过分析岩石变形特征和叠加关系,确定了岩石所记录多期变形的运动学特征。根据研究区的多期构造变形特点,建立了阿克雅孜和木扎尔特河地区构造演化序列。共划分出四期构造可识别的事件(E1-E4),分别代表了E1:高压-超高压岩石折返过程;E2:高压-超高压岩石造山带的早期改造过程;E3:北部构造事件对高压-超高压造山带影响;E4:走滑构造对高压-超高压造山带的叠加。沿造山带系列构造分析表明,西南天山高压-超高压带中发育的四期构造事件沿中天山北缘具有很好的一致性,各期构造事件也有一定的横向可对比性。在此基础上通过对多期变形事件的构造背景的探讨,建立了整个天山在古生代的构造拼合过程,揭示我国西部洋壳相关的深俯冲造山带形成过程和参与深俯冲作用(超)高压变质岩的变形变质历史。     

胜利油田采油污水综合特征及利用评价

胜利油田作为我国石油的重要赋存区,其地热资源也相当丰富。在节能减排的背景下,采油产生的污水由于其相对较高的温度,除了用于回注开采层提高石油采收率,还能用于供暖、洗浴等。通过采集胜利油田济阳坳陷探区19个典型采油联合站分离出的采油污水,分析其水化学组分和微量元素,总结了采油污水的基本水化学特征以及腐蚀性和结垢性趋势。研究结果表明,本次采集的采油污水属于咸水-卤水,矿化度最高可达59.7gL-1,其中锂和锶的含量达到了作为矿水的要求。综合腐蚀性系数和拉申指数评价方法得出采油污水属于强腐蚀性水。结垢性评价结果表明,这些采油污水不会形成碳酸钙垢,也不具备二氧化硅的结垢条件,仅滨南和河口采油厂采油污水有硫酸钙结垢的可能性,综合利用前需要及时预防和处理。采油污水可以用于开采层回注、供暖、洗浴、温室大棚和水产养殖等,一方面可以减少环境污染,另一方面还能改善能源结构,具有良好的社会和经济效益。在综合利用采油污水时,需要考虑其腐蚀性和结垢性,选择合适的预处理方式及管道。