卡森模式流变参数的合理表达及公式推导分析

钻井液卡森模式中流变参数η_c^1/2、τ_c^1/2的计算公式在各类资料中不尽相同,给卡森模式的推广应用带来困扰。现从卡森模式的两个基本经验公式出发对流变参数η_c^1/2、τ_c^1/2进行推导,对比分析并找出公式差异的原因：除个别因采用基本经验公式的细微差异造成不同外,其余均为使用单位的不统一和1/2次方共同作用的结果。其中,流变参数τ_c^1/2因基本经验公式差异而得出两种不同表达,进一步将两种τ_c^1/2用于24种钻井液不同速梯下的切力推算,并与实测钻井液切力数据进行精度对比分析,评估更为合理的经验公式。根据验算结果并参照常用钻井液单位习惯,推荐卡森模式流变参数的合理表达为：η_c^1/2=1.195(θ₆₀₀^1/2-θ₁₀₀     

钻孔变截面灌注桩的荷载传递特性

以某一工程钻孔变截面灌注试桩为例,采用三维有限元分析方法,研究了相同土质条件下,变截面桩和等截面桩在竖向桩顶加载方式下荷载传递机理的异同;并通过引入相对摩阻力R_τ,进一步分析了桩型对桩侧摩阻力发挥程度的影响。结果显示:相对摩阻力R_τ等于1.0,表明桩侧摩阻力充分发挥;相对摩阻力R_τ大于1.0,表明桩侧摩阻力表现为强化现象;相对摩阻力R_τ小于1.0,则桩侧摩阻力表现为软化现象。      

基于三轴试验的黄土K0固结特性研究

静止土压力系数(K₀)是岩土工程中计算侧向土压力的关键参数,原状和重塑黄土的K₀系数在固结过程中的发展规律明显区别于黏土或砂土。为研究围压和初始孔隙比对原状和重塑黄土的K₀系数的影响,采用加装高精度局部径向位移计(LVDT)的应力路径三轴仪开展了K₀固结试验研究,结果表明:(1)重塑黄土的K₀系数受初始孔隙比(e₀)的影响较为明显,当试样的初始孔隙比减小(从0.775变为0.503),其K₀系数的最大降幅为55%;然而原状黄土的K₀系数受有效围压(σ₃′)的影响较为明显,比如在σ₃′ < 350kPa时,K₀系数为0.77~0.85,在σ₃′>350kPa时,K₀系数为0.46~0.51;(2)在固结过程中,原状黄土试样和重塑黄土试样的K₀系数均发生陡降,具体表现为重塑黄土密样(e₀<0.6)的陡降发生在固结的起始阶段,重塑黄土松样(e₀ ≈ 0.77)的陡降发生在有效围压接近100kPa,而原状黄土试样的陡降发生在有效围压为350kPa附近;(3)在相同的有效围压和密度条件下,原状黄土的K₀系数大于重塑黄土。采用核磁共振技术(NMR)获取了重塑和原状黄土的孔隙分布,并辅以试样的超孔隙水压力、排水体积等数据进行了讨论,发现结构性是造成黄土K₀系数差异的主要原因。     

生活垃圾焚烧炉渣在饱和状态下的强度特性

城市生活垃圾焚烧炉渣具有活性,饱和炉渣的剪切强度随时间增加而增加。本文采用常规三轴试验测试饱和炉渣的剪切强度,围压σ₃分别为50kPa、100kPa、200kPa和400kPa,试样的干密度ρ_d分别为1.4g·cm-3、1.5g·cm-3和1.6g·cm-3,龄期t分别为3d、7d、14d和28d。三轴试验结果表明:饱和炉渣的破坏模式受龄期和围压的影响明显。围压小于200kPa,龄期小于14d的试样表现为脆性破坏。在τ-σ坐标上,应力莫尔圆的包络线不是直线;炉渣在σ₁-σ₃坐标上表现为两段直线,分界点为σ₃=200kPa,由σ₁-σ₃相关关系确定炉渣的内摩擦角和黏聚力更合理可信。     

潮湿气候下天然水中铀的迁移形式和沉淀富集条件的探讨

本文以华南早第三纪含煤碎屑岩型铀矿床为例,研究了矿床表生带天然水中铀和有机质的关系。 А.И盖尔曼诺夫等人在研究干旱气候条件下层间氧化带型铀矿床时,曾提出在该矿床的舌状强氧化前锋,水强烈富集铀,以含铀有机化合物的形式出现,有机质中含铀48-86%,甚至达100%。而在还原带中,水中的铀以无机化合物形式为主,含铀68-81%。但该研究只限于水中有机质富集铀的数量,并未说明铀与有机质呈什么形式结合。另一些研究者又只考虑到有机质与UO₂2+结合的问题。众所周知,地下水是一个具有复杂组分的天然体系,UⅥ在该体系中可以有各种各样存在形式的机率:如UO₂OH+、UO₂(Co₃)₂(H₂O)₂2-、UO₂(C0₃)₃4-、UO₂SO₄、UO₂(SO₄)₂2-、UO₂(S0₄)₃4-以及UO₂Cl+等。因此，在研究天然水体系中溶解腐殖酸结合铀时，必须要考虑它结合的是什么形式的铀，才能合理地评价天然水中溶解有机质对铀的迁移富集作用。     

硼掺入Mg(OH)2形式及机理

采用pH=9.5～13.0的无镁合成海水进行了Mg(OH)₂沉积时B的掺入实验,证实了B(OH)₃优先掺入Mg(OH)₂的硼同位素分馏特征。在所研究的pH范围内,Mg(OH)₂沉积的δ11B均高于无镁合成海水的δ11B,它们之间的硼同位素分馏系数α沉积/海水为1.017 7~1.056 9,平均为1.032 9±0.009 32(SD)。硼同位素的这种分馏特征与无机碳酸盐沉积时的硼同位素分馏存在明显差异,表明B掺入Mg(OH)₂沉积具有不同的机理。B在Mg(OH)₂沉积上的吸附以及B(OH)₃与Mg(OH)₂的沉积反应同时存在并相互制约是其主要特征,造成了B(OH)₃优先掺入的总结果,这并不意味B(OH)₃在掺入的分数上占有优势,相反在所研究的pH范围内,Mg(OH)₂沉积的B(OH)₃/B(OH)-₄大都小于1,因此吸附作用决定了Mg(OH)₂沉积中B浓度的变化特征。采用这种模型能很好地解释沉积中B浓度、B在沉积和海水间的分配系数Kd以及沉积与海水间的分馏系数α随海水pH的变化特征。石珊瑚中Mg(OH)₂的普遍存在和Mg(OH)₂中B(OH)₃的优先掺入也许会影响珊瑚的硼同位素组成与海水pH的定量对应关系,给δ11B作为古海水pH的代用指标带来一定的不确定性。     

巷道蝶形破坏强度准则低敏感性研究及工程应用

巷道围岩的塑性区形态对巷道的破坏形式及破坏程度有重要影响。为探究三向应力场下塑性区形态演化过程,基于弹性力学推导了轴向应力表达式,并依据蝶形塑性区边界方程求解思路,确定了三维强度准则下三向塑性区近似解的求解方法。通过等球应力p、等偏应力q以及不同Lode角θ_σ来确定围岩应力加载方案,对不同三维强度准则下的围岩塑性区形态演化规律进行深入研究,论证了蝶形破坏的准则低敏感性。基于蝶形破坏理论对羊场湾160206回风巷道的非对称变形破坏机制及控制技术进行深入分析。研究结果表明：(1)在相同p、q及不同θ_σ的应力加载条件下,5种强度准则下的塑性区形态均呈现圆形、类椭圆及蝶形的演化规律,且每种强度准则在相同θ_σ的情况下围岩的塑性区形态基本一致。(2)相同应力大小、不同应力方向的加载方案下,围岩的塑性区形态大不相同。圆巷围岩的塑性区形态很大程度上由水平侧压比决定,轴向侧压对围岩的塑性区尺寸影响较大,对塑性区形态影响较小。(3)羊场湾160206回风巷道在叠加采动影响下顶板呈现非对称大变形破坏,基于蝶形塑性区支护思路,应用非对称锚杆索+...     

平顶山市中深层地下水开发利用及保护规划研究

平顶山市中深层地下水系指平原区埋藏于上部浅层地下水含水层之下,具有一定承压性的地下水,是平顶山市重要的饮用水水源。通过对平顶山中深层地下水资源及其开发利用情况进行评价,进行中深层地下水开发利用与地下水资源保护分区,提出中深层地下水调节控制方案及保护建议。结果认为：(1)研究区按富水性划分为Ⅰ区(含Ⅰ₁～Ⅰ₅等5个评价单元)和Ⅱ区(含Ⅱ₁～Ⅱ₁₁等11个评价单元)2个大区、16个评价单元,中深层地下水可开采资源量为4 833.58×10⁴ m³/a。(2)在多年平均条件下,全区中深层地下水开采系数为0.80,处于采补基本平衡状态。有开采潜力区主要分布在Ⅰ₅、Ⅱ₂、Ⅱ₃、Ⅱ₆、Ⅱ₇、Ⅱ₈、Ⅱ₉、Ⅱ₁₀区,该区域远离城区,人口密度较小,用水需求相对较小,可采资源量较大,开采潜力较大;采补基...     

下扬子区海相中、古生界地质结构分区及其油气勘探选区意义

基于对下扬子区海相中、古生界构造及沉积沉降特征的研究, 以影响和反映构造稳定及晚期生烃的基底性质、构造变形特征、印支面埋深、沉积沉降中心迁移特征等为依据, 将下扬子区划分为5个一级、17个二级地质结构区。以构造稳定、有效保存及晚期生烃、晚期成藏等为评价标准, 综合评价南黄海中部晚期隆起稳定区(Ⅰ₂)、江都-东台-南黄海南部晚期沉降深冲断区(Ⅰ₃)、泰兴-海安晚期沉降深冲断区(Ⅱ₁)、南通-南黄海南部晚期沉降浅推覆区(Ⅱ₂)及太湖晚期沉降浅推覆区(Ⅱ₄)为下古生界油气勘探有利区; 南黄海北部晚期沉降深冲断区(Ⅰ₁)、江都-东台-南黄海南部晚期沉降深冲断区(Ⅰ₃)、滨海-大丰晚期沉降深下古卷入区(Ⅰ₄)和泰兴-海安晚期沉降深冲断区(Ⅱ₁)为上古生界油气勘探有利区; 南黄海北部晚期沉降深冲断区(Ⅰ₁)、滨海-大丰晚期沉降深下古卷入区(Ⅰ₄)、金湖-高邮晚期沉降深下古卷入区(Ⅰ₅)及泰兴-海安晚期沉降深冲断区(Ⅱ₁)为古潜山油气勘探有利区。研究对于该区海相中古生界勘探选区具有重要意义。      

最大有效力矩准则的理论拓展

在分析"导致变形带内先存面理或层理发生转动的最大有效力矩与先存面理或层理方向有关"的基础上, 对最大有效力矩准则(M_eff=0.5(σ₁-σ₃) Lsin2αsinα)进行理论上的拓展, 提出了可以判定任意方向先存面理最大有效力矩的准则——泛最大有效力矩准则(M_G-eff=0.5(σ₁-σ₃)Lsin2αsin(α-θ)), 其中当先存面理与最大主压应力(σ₁)平行时, 则成为最大有效力矩准则。该准则的理论分析表明:①当先存面理与σ₁平行时, 在σ₁左右两侧±54.7°方向出现2个有效力矩的最大值, 形成共轭的变形带, 钝角(109.4°)对着σ₁方向; ②当先存面理与σ₁斜交时, 在σ₁的另一侧出现1个有效力矩的最大值, 从而只出现一个方向的变形带, 并随着先存面理偏离σ₁方向, 变形带与σ₁的夹角逐渐减小(从θ=0°时的54.7°, 减小到θ=90°时的35.3°), 而与先存面理之间的夹角逐渐增大(从θ=0°时的54.7°, 增加到θ=90°时的125.3°); ③当先存面理与σ₁垂直时, 在σ₁左右两侧± 35.3°方向出现2个有效力矩的最大值, 也形成共轭的变形带, 但锐角(70.6°)对着σ₁方向。在主应变平面上变形带与先存面理方向及变形带剪切方向(左旋或右旋)已知的情况下, 可以确定最大主压应力方向。泛最大有效力矩准则克服了最大有效力矩准则与滑移线理论不相容的问题, 可以解释大多膝褶带非共轭发育等多种现象, 预期在韧性变形域中具有广阔的应用前景。      

华南地区石炭纪-早二叠世早期成冰期的地球生物学过程与烃源岩的形成

石炭纪-二叠纪冈瓦纳大陆成冰事件控制着全球(尤其是华南地区) 的海平面变化, 从而决定着生境型及生产力的变化.冈瓦纳大陆成冰事件造成石炭纪-早二叠世早期有4次全球性海退, 其中Tournasian末期到Visean早期的海退在华南地区最为明显, 导致生境型发生了明显的变化.在盆地相区, 由斜坡相(Ⅴ₁) 转变为下部浅海上部(Ⅳ₁).在远岸碳酸盐台地区, 由上部浅海(Ⅲ₁)、(Ⅲ₂) 转变为潮间带(Ⅱ₁)、潮下带(Ⅱ₂).在连岸碳酸盐台地区, 由浅水碳酸盐沉积区(Ⅱ₁)、(Ⅱ₂) 转变为陆相或海陆交互相沉积区.通过对生境型、生物类群的分布及氧化还原环境的分析, 探讨了冰期与间冰期生物群的演替、海洋生物生产力及埋葬条件的变化, 进而确定成冰事件对烃源岩形成和分布的控制作用.      

微纳米Ca(OH)2加固遗址土室内试验研究

无机材料以兼容性强、耐久性好等特点被广泛应用于土遗址加固,特别疏松结构土遗址加固一直是学界关注的焦点,微纳米Ca(OH)₂具有分子结构小、加固效果显著和耐久性好等特点。以世界文化遗产锁阳城为代表,制备密度为1.5g/cm³的疏松土样,采用浓度为5%、7.5%和10%微纳米Ca(OH)₂的悬浊液滴渗加固,通过透气性、色差、无侧限抗压强度和抗剪强度测试发现,透气性下降值均在2%以内,5%和7.5%微纳米Ca(OH)₂加固后色差ΔE_ab*均小于4,在一定范围内可接受;其中用浓度为7.5%微纳米Ca(OH)₂加固3次后抗压强度和抗剪强度均有提高,无侧限抗压强度增长率为9.8%,土的黏聚力增加了34%,内摩擦角提高了9°;土-水特征曲线表明,微纳米Ca(OH)₂对土的体积收缩率具有较好的抑制作用。扫描电镜、X射线衍射和热重分析发现,微纳米Ca(OH)₂渗透加固后,在碱性环境下发生了的物理化学反应,在物理层面主要通过填充、包...     

五星形桩抗拔承载性能模型试验研究

五星形桩是一种新型的截面异形桩,是在圆桩基础上向内切割5个圆弧,形成截面类似五星形的一种桩型。利用自主研发的多功能桩基模型试验加载系统,砂雨法成桩,进行了4根五星形与圆形桩（周长最大化五星形桩F₁、周长面积比最大化五星形桩F₂、与F₂同截面周长的圆桩C₁、与F₂同截面面积的圆桩C₂）抗拔承载特性对比模型试验研究。试验结果表明:（1）五星形桩F₁与F₂的极限抗拔力基本相同,大圆桩C₁最大,小圆桩C₂最小。（2）大圆桩C₁的极限抗拔力是F₂的1.73倍,说明五星形截面形式对抗拔侧摩阻力产生了较明显的弱化。（3）小圆桩C₂的侧表面积是F₂的0.66倍,但其极限抗拔力是F₂的0.8倍,这进一步说明五星形截面形式对抗拔侧摩阻力有一定程度的弱化。但F₂的极限抗拔力是C₂的1.25倍,可见桩的截面形式由圆形转变为五星形可一定程度地提高抗拔承载能力。（4）抗拔侧摩阻力与上拔位移呈双曲线分布,仅需较小位移就可达到极值。     

季节冻土区公路路基细粒土冻胀敏感性研究

通过4种不同塑性细粒土料的室内闭式冻胀模拟试验,阐述了土的含水量、塑性、饱和度和密实度等因素对冻胀性的影响.在分别建立粘性土和粉土的η~(W-Wp)关系的基础上,综合分析并给出了细粒土的η~(W-Wp)关系.提供了典型土料的η~(W-Wp)~K_d~S_r关系图,提出了细粒土的η~(W-Wp)~K_d/S_r多元线性回归方程式.通过因子贡献率大小分析,指出超塑含水量(W-Wp)大小是影响细粒土冻胀敏感性的主导因素.     

深层地下水稀土元素无机形态及其对稀土特征的影响——以皖北任楼矿煤系含水层为例

在对皖北任楼矿煤系含水层地下水常规离子和稀土元素组成分析的基础上,运用Visual Minteq软件对溶解态稀土的无机形态进行了模拟。结果表明:煤系含水层地下水分为富SO₄2-和富HCO₃-(或富CO₃2-)两类,二者pH值大致以8.20/8.36为界。富SO₄2-水具有相对富HCO₃-水偏低的稀土总量,但二者在PAAS(后太古代平均页岩)标准化图解上均表现为轻稀土亏损的型式。富SO₄2-水中稀土无机形态包括Ln3+、LnCO₃+、LnSO₄+、Ln(CO₃)₂-和Ln(SO₄)₂-(Ln代表稀土元素),但富HCO₃-水中以Ln(CO₃)₂-和LnCO₃+为主,且各形态的相对含量与pH值和元素类型(如轻、重稀土)关系密切。HCO₃-含量与地下水∑REE和/Nd_SN/Yb_SN存在明显的相关性,表明不同含量的稀土元素无机形态(尤其是Ln(CO₃)₂-)对地下水中稀土元素总量和轻重稀土分异程度存在影响。      

铁盐淋洗剂对稀土污染土壤的淋洗修复研究

稀土矿的大量开采,加剧了土壤污染,危害居民健康。本研究采用不同三价铁盐(Fe₂(SO₄)₃、Fe(NO₃)₃和FeCl₃)对稀土污染的农田土壤进行淋洗修复,同时对比其他无机盐(亚铁盐、镁盐、铵盐和钠盐)的淋洗效果;并研究三价铁盐淋洗剂浓度、液固比和淋洗时间对稀土元素(REE)去除效果的影响。结果表明,三价铁盐对REE的淋洗率高达41.7%～54.3%,显著高于其他无机盐(0.2%～26.8%);三价铁盐的最佳淋洗时间为1440 min,当淋洗剂浓度从5 mmol/L增加到50 mmol/L的过程中,土壤中REE淋洗率显著增加,淋洗率随淋洗液固比(1∶1～5∶1)的升高而增加,其中,淋洗剂浓度对REE去除率的促进作用显著大于液固比。在优化淋洗条件下,Fe₂(SO₄)₃对REE的淋洗率为54.3%,显著高于Fe(NO₃)₃(46.1%)和FeCl     

贵州三都早奥陶世同高组下燕高页岩段的生物标志化合物

本文着重报道了贵州三都早奥陶世同高组下燕高页岩段生物标志化合物特征，首次在采自该层位的样品中检出丰富的正烷烃、链状类异戊二烯烷烃、萜类化合物及甾类化合物。测试结果显示:正烷烃图谱呈双驼峰形，碳数分布为ｎＣ_１５～ｎＣ_３５，以ｎＣ_１８为主峰碳，ｎＣ_２９为次主峰碳，Ｃ－_２１/Ｃ＋_２２为０.７７～１.０２，ＯＥＰ为０.９４～１.０４；植烷占优势，Ｐｒ/Ｐｈ为０.４０～０.４６；藿烷碳数为Ｃ_２７～Ｃ_３５，以Ｃ_３０占优势，Ｃ_２７＋Ｃ_２９＜Ｃ＋_３１；仅见碳数分布为Ｃ_２０～Ｃ_２９的长链三环二萜烷，以Ｃ_２８为主峰碳；甾烷丰度顺序为Ｃ_２９甾烷＞Ｃ_２７甾烷＞Ｃ_２８甾烷，同时检出了孕甾烷和４－甲基甾烷。生物标志化合物显示出还原环境特点，且可能主要来自藻类。     

分层密度流体的边界波动在不透水刚性底床的运动行为——Ⅰ造波条件对波型演化的关系

在一座二维内波实验水槽(12 m×0.7 m×0.5 m)、于总水深H等于40 cm的条件下,以淡、盐水依密度分层布置的两层流体,从事孤立内波生成的研究。内波水槽内的上下层水深比H₁/H₂、造波区位能差(η₀)、上下层的密度比皆为实验主要的控制变因。在各种不同实验条件配合之下,试验及比较以上变因对内波振幅能量及相关传递系数的影响,进而产生几种不同的波动特性:上举型孤立内波、下沉形孤立内波、非周期性的重力内波等,且不同形式的重力内波需要配合固定的造波条件使能达成。     

东喜马拉雅构造结发现的富碳硼镁钛石:硼镁钛石的新亚种

在东喜马拉雅构造结火成碳酸岩脉中发现富碳硼镁钛石。晶体结构与化学成分分析表明,该矿物的分子式为(Mg_1.30,Ti_0.32,Fe_0.30,Al_0.10)_2.02[(B_0.51,C_0.42)_0.93O3]O。这提供了在[BO₃]原子团中B可被其它元素替换的第一个实例,暗示该矿物可能形成于高温高压的环境下。     

人工神经网络在煤层对比判别中的应用

淮北煤田许瞳井田主要含煤地层为二叠系,自上而下共有10个煤组,其中5煤组为主要勘探对象。5煤组有1~3个分层,自上而下为5₁、5₂和5₃。5₃由一至数层煤线组成,特征明显,是判别5煤组的主要标志。5₁、5₂厚1 m左右,结构无明显区别。