无水砂层大断面矩形管廊顶管施工渣土改良试验

大断面矩形管廊在无水砂层中顶进施工时,由于砂土流塑性差,掌子面易出现“闭塞”、“喷涌”和“结饼”等不良现象,进而影响施工进度。本文以北京市通州区畅和西路(兆善大街-潞阳大街)大断面矩形顶管施工为工程依托,开展了掌子面渣土改良试验研究。以不同配比的钠基膨润土、聚丙烯酰胺(PAM)和水作为砂土改良的添加剂,并通过黏度试验和滤失试验对不同配比的改良剂(膨润土添加聚丙烯酰胺)的性能进行了研究,结合改良后渣土的坍落度试验、直剪试验与压缩试验,评价了掌子面渣土的改良效果。研究表明:膨润土添加聚丙烯酰胺对无水砂层的改良效果显著。通过改良剂性能试验,初步筛选出膨润土: PAM: 水为60:2:1000,70:1.5:1000,70:2:1000和80:1.5:1000等4种性能优良的改良剂配比;通过渣土改良效果试验得出,改良剂最优配比膨润土: PAM: 水为70:2:1000,改良剂最优注入比为15%;通过添加改良剂使得改良后渣土的坍落度降低30 mm,黏聚力增加9.3 kPa,内摩擦角降低6.5°,压缩系数增加0.090 MPa-1,达到了无水砂层土体处于流塑性状态的预期效果,有效降低了大断面矩形管廊侧壁阻力,提高了顶进效率。     

南屯煤矿群孔奥陶系石灰岩放水试验及数值模拟分析

为进一步查明南屯煤矿奥陶系石灰岩含水层的水文地质条件,正确评价奥陶系石灰岩含水层对下组煤开采的影响,本次研究利用井下现有的水文地质观测孔,对奥陶系石灰岩含水层进行了群孔放水试验,进行三个落程的放水,并应用GMS软件进行数值模拟分析,计算水文地质参数,预计奥陶系石灰岩疏水量。该结果表明,奥陶系石灰岩含水层放水基本上对十四灰含水层没有产生较大的影响,对奥陶系石灰岩水尽量采用避让措施,通过物探等手段寻找导水通道,并及时对其进行处理。     

基于Hoek-Brown强度准则的隧道软弱围岩稳定性分析

因长期遭受地质作用和构造力的改造作用,地下岩体中存在大量的软弱破碎带,隧道开挖穿越这一地带很容易出现较大的变形,甚至出现塌方等事故。论文采用TGP超前地质预报与掌子面围岩调查相结合的方法进行隧道掌子面及前方未开挖岩体的精细化地质调查,获取了隧道围岩的Hoek-Brown参数。采用FLAC3D数值模拟方法,分析了破碎带围岩在既定支护条件下的稳定性,并与现场监测数据进行对比,验证此方法的正确性。研究结果表明,数值模拟结果与实际监测结果较为吻合,可以将此方法用于指导未开挖段隧道的稳定性预测,以确保隧道掘进过程的施工安全。     

2015年尼泊尔MS8.1地震引起的井水位与井水温同震效应及其相关性分析

尼泊尔M_S8.1地震引起中国大陆大量地震观测井水位和水温的同震响应. 从宏观结果看, 在54个同时存在水位和水温同震效应的观测井中, 有51口观测井的变化类型为水位上升-水温上升、 水位下降-水温下降、 水位振荡-水温上升或下降(以下降为主), 井水位与井水温同震效应表现出良好的相关性, 这可能与地下水动力学作用有关; 有3口观测井的水位变化与水温变化方向相反, 且水温变化均为震后效应. 另外, 有1口观测井水位无变化而水温同震效应明显. 这些不同类型的同震变化与井孔条件、 水温梯度、 传感器位置及水位埋深等多种因素有关. 从微观结果看, 井水位同震效应出现的时间及变化幅度与井水温同震效应出现的时间及变化幅度之间的关联性比较复杂, 这与井孔条件和温度梯度等因素有关.      

地震低频信息缺失特征分析及拓频方法研究（英文）

地震低频信息能够提高分辨率与成像精度,改善反演质量,甚至直接进行油气检测,需要对其进行有效保护与拓展。对于子波而言,缺失低频信息会导致主瓣幅度降低、第一旁瓣幅度增加,并出现次级旁瓣呈周期震荡衰减的现象;从合成地震记录和典型地质模型来看,低频缺失会产生假同相轴,造成分辨率提高的假象,且模型不同位置的特征存在一定差异;对缺失低频的模型数据进行波阻抗反演,会造成构造失真、岩性改变的假象,特别是高陡构造和薄互层。针对缺失低频的地震资料,本文还研究了基于压缩感知与稀疏约束的拓频方法,开发了相应的模块,并对实际CIP道集进行处理,取得了较好的应用效果。     

印度洋东经90°海岭表层沉积物浮游有孔虫分布特征及其影响因素

对东印度洋90°海岭附近海域82个表层沉积物样品中的浮游有孔虫进行鉴定统计分析,揭示了研究区表层沉积物中浮游有孔虫区域分布特征,并对其影响因素进行了初步探讨。研究表明,东印度洋90°海岭附近海域表层沉积物中浮游有孔虫呈现典型的热带-亚热带组合特征,共鉴定出浮游有孔虫30种。运用聚类分析,得到3个浮游有孔虫组合：组合类群Ⅰ主要分布在5°～10°N的孟加拉湾南部开阔海域,主要种属包括Globigerinoides sacculifer, Globigerinoides ruber, Neogloboquadrina dutertrei,体现了生产力及海水盐度对有孔虫组合的影响;组合类群Ⅱ主要在5°N至5°S,沿东经90°海岭分布。主要种属包括Globigerinoides ruber,Globorotalia menardii,Neogloboquadrina dutertrei,体现了水深及生产力对有孔虫组合的影响;组合类群Ⅲ对称分布在组合类群Ⅱ两侧水深较深的海域,主要种属包括Globorotalia tumida, Globorotalia menardi, Pulleniatina ...     

三峡库区消落带土壤有机质和全氮含量分布特征

在三峡库区消落带落干期间(2010年4月),对库区巫山-重庆主城区段消落带土壤有机质(OM)和全氮(TN)含量分布及与土壤理化性质的相关性进行了调查研究.结果表明该区域消落带土壤OM和TN含量均较低,分别为10.70±4.03和0.84±0.39 mg/g,且服从正态分布.消落带土壤碳氮比(C/N)较低,推测消落带土壤无机氮在淹水期间存在向上覆水体释放的可能性.在与其它关于土壤OM和TN含量研究的比较中,研究区域内土壤OM和TN含量处于偏低的水平;而在与对照带样品的比较分析中发现,消落带样品的OM和TN含量变异系数均偏低,因此消落带干湿交替可减小不同区域消落带之间土壤OM和TN含量差异.相关性分析表明,消落带土壤pH、ORP、TN与OM之间呈显著正相关,可见研究范围内消落带土壤氮形态可能主要以有机氮的形式存在于有机质中,而C/N与TN呈负相关,与OM相关性不显著,表明C/N的大小主要取决于TN含量.     

地热温泉井与土壤逸出气中痕量氢的特征及差异性分析

地下氢气是反映地壳应力应变灵敏的气体地球化学组分,逸出气痕量氢是一项新型的气体地球化学观测手段,在我国很多省份进行了试观测。本项目实现逸出氢在高温自流井和土壤中的连续、并行观测,重点对痕量氢的动态变化特征进行分析,研究其差异性,并讨论温泉地热井逸出氢高值突跳异常的成因。经频谱分析发现地热温泉井中的逸出氢与土壤中逸出氢都存在日变,前者的浓度与井水位、水温有关,与地表环境因素无关,而后者主要受地表环境因素影响。庐江地震台地热温泉井逸出氢浓度的高值突跳来源于深部水体上涌过程中的气泡携带,为非震兆异常。     

花岗岩裂隙岩体油水两相渗流可视化试验及数值模拟研究

地下水封油库利用“隙存水封”的原理通过地下洞室进行石油地下存储,并多建于结晶岩体中,岩体裂隙渗流特性直接影响地下油库储油安全。地下洞库水封机理可简化为围岩裂隙中的油水两相渗流问题,需同时考虑油驱水和水驱油过程。基于分形理论定量刻画了天然花岗岩裂隙面的粗糙度,通过3D打印技术制备了不同粗糙度的透明裂隙,利用研制的单裂隙多相渗流可视化试验装置开展了模型试验,并结合数值模拟对花岗岩粗糙裂隙中的油-水驱替规律进行了研究。研究表明：水油流度比的差异导致花岗岩裂隙两相驱替呈现出不同效果,油驱水前缘呈活塞式整体推进,而水驱油前缘呈指进式推进;压力差或隙宽的增加更加显著地提升油驱水效果,但裂隙粗糙度的增加则对裂隙中流体的流动起到了阻碍作用,使得驱替难以进行;在考虑裂隙粗糙度和油相黏度的情况下,仅通过围岩裂隙水压力大于洞库内部油压来判别水封性能的“水封准则”存在缺陷;由于“贾敏效应”的作用,水驱油时裂隙中的油将难以被完全驱替,当油库发生油品泄漏时,难以将油品完全驱回洞库内部。研究成果可为粗糙裂隙岩体两相渗流规律及地下洞库水封机理的研究提供参考依据。     

滇东南八布蛇绿岩的SHRIMP锆石U-Pb年代学研究

滇东南地区是扬子、华夏、印支地块的汇聚部位。本区的八布蛇绿岩被认为是古特提斯洋分支右江洋盆的残留洋壳。对八布蛇绿岩进行的地质填图、岩石组合、地球化学和年代学的综合研究表明,八布蛇绿岩具有较完整的组合包括地幔橄榄岩、堆晶辉长岩、辉绿岩墙群、枕状玄武岩和放射虫硅质岩,但其是外来系统推覆在原地系统三叠系兰木组浊流沉积之上。其中地幔橄榄岩以方辉橄榄岩为主,熔岩和辉绿岩为低钾拉斑系列。稀土元素和微量元素具有类似N-MORB的特征,Ti/V比值为20-50之间,Nb/Yb-Th/Yb比值落在亏损地幔源区,应为MOR型蛇绿岩。斜长角闪岩SHRIMP 锆石U-Pb年龄为272±8Ma（n=11, MSWD = 0.54）,表明其时代为早二叠世晚期。综合扬子西南缘晚古生代火山岩分布和沉积演化特征,我们认为八布蛇绿岩代表了二叠纪早期右江洋盆剧烈扩张期的残留洋壳。