油气成藏机理研究进展和前沿研究领域

随着地质工作者刻划和认识地下地质体构成、结构的能力及研究和预测沉积盆地能量场（温度场、压力场和应力场）及其演化能力的不断提高，以流体流动和油气运移为核心的油气成藏机理研究取得了重要进展：（1）证实了油气的优势通道运移并妆步提示了优势运移通道的微观和宏观控制机制，从而使基于油气运移路径三维预测的油气藏定位预测成为可能；（2）证实了幕式快速成藏过程并初步揭示了幕式成藏的驱动机制、有利场所和地球化学识别标志，突破了油气成藏是一个缓慢渗流过程的传统模式；（3）深盆气勘探和成藏机理研究取得了进展，从而突破了背斜成藏的传统观念，使“向斜”（盆地凹陷区）成为一些盆地寻找大型天然气藏的重要场所。沉积盆地深层油气成藏过程和保存条件、活动构造背景下油气晚期快速成藏过程是油气成藏机理研究的重要前沿研究领域。     

热害矿井巷道温度场分布规律研究

为解决深部开采带来的热害问题，基于地质学和热力学理论，建立了热害矿井巷道温度场的数学模型，研究了巷道内部温度场随埋深和通风热速的变化规律。计算结果表明，巷道温度场对埋深的敏感度要高于风速、温度随埋深的增加而呈阶段性递增。控制入口温度是解决矿井热害的关键。以上结论为矿井热害的综合治理提供了重要依据。     

西安市污染气象条件分析

利用西安市的现场气象观测资料及西安市观测站的实测资料，分析了西安市对大气污染物稀释扩散能力有重要影响地温度场、风场、大气稳定度等，结果表明：西安市冬季存在较为明显的热岛效应；接地逆温强度较低层逆温强度大；各时次地面风流型以S—SE为主，频率为11％～54％；冬季风速82．4％以上都小于2．9m／S，大于2．9m／s的风速出现频率很小，为5．3％；夜晚及凌晨以稳定类天气为主，中午前后以不稳定或中性天气为主。     

岩体水力学基础(三)──岩体渗流场与应力场耦合的集中参数模型及连续介质模型

本文在分析了岩体系统的结构性和水力学特征后，提出了岩体渗流场与应力场耦合数学模型的机理分析、混合分析及系统辨识建模方法。运用系统辨识方法建立了岩体渗流场与应力场耦合的集中参数模型，并应用于解决实际问题；运用机理分析和混合分析方法建立了岩体渗流场与应力场双场耦合及与温度场三场耦合的连续介质分布参数模型。     

席状岩浆房中的岩浆冷却及动力稳定性

关于岩浆房中岩浆的结晶分异方式一直存在着争议，其基本矛盾在于对岩浆冷却历史及热不稳定性可能引起的对流形式的理解各不相同。本文在充分考虑席状岩浆房的基本物理特征的基础上，建立了稳定岩浆体系的动态冷却模型，并以攀枝花层状岩体为例，计算了相应的温度场、密度场及粘度场。同时，提出了一种基于能量守恒的、对热不稳定性进行分析的新方法。计算了热不稳定性可能引起的对流强度、对流区域及对流时间，并深入讨论了在一定的热不稳定状态下，不同的岩浆屈服强度对对流特征参量的影响。结果表明，在该岩体的整个固化过程中，如果曾发生过自发对流，其对流也是极微弱而短暂的，不会影响中下部岩浆房中岩浆的固化和结晶。这一结论与对该岩体的实际观察相符。     

河岸带潜流层温度示踪流速计算方法

为揭示低温水影响下的河岸带潜流层的温度场和流场分布特性,利用野外水温水位实时监测试验,研究河岸带潜流层温度场在不同季节、不同空间位置上的分布特性,并利用水温资料计算获得地下水流速。结果表明:河岸带潜流层温度场在夏季和冬季分别呈现出"上暖下冷"和 "上冷下暖"的温度分层现象;通过对温度示踪方法的4种计算方法进行分析比较,得到Hatch相位法计算的地下水流速具有较高的准确性,在2014年12月15—31日时段内流速大小为1.03×10-4~7.96×10-4m/s,在空间上,断面深度增加,地下水流速降低,且不同深度流速曲线接近平行。     

X形冻结管温度场变化规律研究

为解决现有冻结管单管冻结能力不强致使增加循环冷媒介质用量和施工耗电的问题,可将传统圆形截面设计成异形截面。对X形截面冻结管作一简单介绍,运用有限元软件对X形截面冻结管单管冻结时的温度场变化规律进行研究,同时与圆形、方形、工字形、T形和Y形冻结管单管冻结时的温度场进行对比分析,主要得出结论为：虽然X形等异形冻结管为非圆形截面,但其冻土帷幕温度也是以冻结管为圆心呈同心圆分布,离冻结管越近温度越低;冻结20天时,X形冻结管-10 ℃圆形冻土帷幕半径发展到200 mm,冻结30天时发展到240 mm,冻结40天时达到约300 mm;与圆形冻结管相比,异形冻结管在保证冻结效果的基础上可大大减少施工耗电量,经济效益显著。     

改进的无网格法及其在冻土区桩基温度场中的应用

采用带权正交基函数对传统的无网格法中的基函数进行了改进,避免了计算过程中可能出现的矩阵不可逆情况,而且编程容易实现且计算效率高。并将其应用到冻土区桩基包括了热传导和相变潜热的温度场中,同时考虑了混凝土水化热释放对桩周冻土的影响,将计算结果和有限元计算结果及现场实测数据进行了比较分析,从趋势和最大数值看都反映了实测曲线的趋势,又把不同深度处桩侧和不同桩径处温度随时间的变化规律计算结果和有限元计算结果做了对比,都验证了该方法的可行性和优越性。     

激光辐照煤岩的热效应数值模拟分析

探究激光辐照煤岩的热效应,有助于理解激光作用于煤岩的成孔机制,从而为激光应用于煤层气水平钻进提供理论支持。基于传热学理论,建立了激光辐照煤岩的数学模型,通过多物理场仿真分析软件COMSOL Multiphysics对激光破岩过程中温度场分布情况进行数值计算,探讨了激光光束辐照在煤岩表面时激光功率、光斑半径及辐照时间等因素对激光作用于岩石的热效应影响。再考虑到煤岩在极高的升温速度下将发生相变,建立了其发生气体相变的数值仿真模型,对其气化后形成的烧灼孔进行模拟仿真。仿真结果分析表明,影响钻孔深度的主要因素是激光功率和辐照时间,影响孔口直径大小的主要因素是光斑直径,激光辐照煤岩的成孔机理主要是激光高温烧蚀成孔,如果用于实际钻进过程中将大幅减少固体岩屑,有助于降低排屑工艺的难度。      

非均匀温度场中熔体结晶作用与科马提岩结构成因

具有重要岩石学和构造学意义的科马提岩，最吸引人同时又最令人困惑的特征之一是它的鬣刺结构和分层构造。本文从喷出地表的岩桨冷凝时温度分布、熔体性质与结晶作用的密切联系，把科马提岩浆喷发形成的岩流作为一个冷凝整体。通过与金属铸锭浇注成形和矿石冶炼生产的比较，发现它们在冷凝固结过程中温度场特征、熔体的性质、结晶能力和结晶方式都有十分相似的特点，并以此为出发点详细解析了科马提岩的鬣刺结构和岩石分层构造的形成