干燥与饱水状态下砂岩的剪切蠕变特性研究

以武汉越江隧道为工程背景,对干燥和饱水砂岩进行了剪切蠕变试验,并从剪切蠕变应变特征和剪切蠕变物理力学特性两方面进行了对比分析,重点阐述了水对砂岩剪切蠕变特性的影响,同时对其影响机制进行了相应的分析。结果表明,水能够增大砂岩的蠕变应变量和蠕变应变速率,并降低蠕变破坏强度值。因此,在重要工程设计和施工中,不能够忽视水对砂岩蠕变特性的影响。     

饱水度对砂岩模量及强度影响的三轴试验

为研究饱水度和围压对砂岩力学特性的影响,在不同围压和饱水度下开展三轴试验,获得了不同饱水度和围压下巴里坤砂岩的模量、峰值强度和残余强度,分析了饱水度和围压对砂岩模量、峰值强度和残余强度的影响规律,结果表明：（1）围压增加,砂岩的模量也增加,围压与模量之间近似为直线关系;饱水度增加,砂岩模量降低,单轴下饱和砂岩的模量降低50.9%;饱水度与砂岩模量之间近似服从直线或负指数函数关系。（2）饱水度增加,峰值强度下降;单轴条件下饱和砂岩的峰值强度下降了44.2%;饱水度与砂岩峰值强度之间近似服从自然对数关系。（3）强度退化指数可以较好地描述围压对残余强度的影响,巴里坤砂岩的强度退化指数与围压之间近似符合负指数关系;随着饱水度增加,砂岩的残余强度降低。（4）随着围压增加,饱水度对砂岩模量、峰值强度和残余强度的影响都减弱。（5）饱水度在60%以下时,饱水度变化对模量和峰值强度的影响显著,当饱水度超过60%后,模量和峰值强度仍随着饱水度增加而降低,但变化速率趋缓;对于残余强度,则饱水度在80%以下时影响显著。     

复杂应力路径下饱水砂岩宏细观力学特性研究

饱水作用对砂岩变形及强度特征影响显著,考虑岩体实际赋存环境,为了解复杂应力路径下饱水砂岩宏细观力学特性,利用RMT-150C岩石力学多功能试验机及SEM电镜扫描技术,对饱水砂岩进行循环荷载作用后卸荷破坏试验,研究不同影响因素作用下的疲劳损伤特征,重点分析了加载频率、上限应力等因素对卸荷变形、强度及细观损伤特征的影响规律。研究表明,根据试验设计方案获得的饱水砂岩应力-应变曲线大致可以划分为5个典型阶段,其中,同一应力状态下,疲劳损伤阶段轴向不可逆应变在等速变形阶段的应变速率随加载频率的增大迅速增加,这表明上限应力的“门槛值”极有可能是变化的,且与加载频率及循环次数密切相关;同时,卸围压变形破坏阶段的总应变及围压卸荷量均随加载频率（或上限应力）的增大而减小,与该阶段持续时间随加载频率（或上限应力）的变化规律一致。不仅如此,通过分析饱水砂岩破坏面细观损伤特征发现,加载频率与上限应力作用下的细观损伤特征差异显著,其中破坏面微裂隙面积占比随加载频率增大而减小,上限应力则恰好相反。     

自然与饱水状态下砂岩压缩破坏力学特性及声发射特征

为研究自然与饱水状态下不同粒径砂岩损伤破坏过程中的力学特性和声发射特征,对自然和饱水状态下3种粒径砂岩进行单轴压缩试验和声发射试验,研究其单轴应力状态下力学特性和声发射特征。试验结果表明:在自然状态下,粗粒砂岩平均抗压强度为54.23 MPa,中粒砂岩为53.56 MPa,细粒砂岩为59.46 MPa;饱水后,粗粒砂岩平均抗压强度为35.62 MPa;中粒砂岩为31.79 MPa,细粒砂岩为29.10 MPa。饱水后,粗粒砂岩、中粒砂岩和细粒砂岩的弹性模量分别降低19.6%、32.7%和33.7%;泊松比分别增加9.6%、10.4%和19.5%。所有试样各阶段声发射能量曲线变化趋势与各阶段受力破坏程度具有较高的一致性,声发射能量峰值都出现在应力峰值附近,其中饱水后弹性变形阶段声发射总能量发生不同程度的减少,粗粒砂岩为67.4%,中粒砂岩为32.4%,细粒砂岩为29.3%。饱水试样损伤演化阶段较自然状态声发射总能量发生明显下降,粗粒砂岩最为明显,降幅为73.5%,中粒砂岩为36.0%,细粒砂岩为62.0%。饱水后失稳破裂阶段声发射能量值较自然状态依旧出现不同程度的减少,粗粒砂岩为30.7%,中粒砂岩为29.5%,细粒砂岩为38.3%。砂岩饱水后力学特性与声发射特征变化是试样微观结构变化在宏观层面的体现;用砂岩单轴破坏过程中声发射能量峰值可以很好地表征砂岩脆性,将为岩石脆性研究提供新的思路。      

基于地震多属性融合与地质统计学反演的薄层砂岩预测

阐述了塔里木盆地塔北隆起带南缘英买力YM1-2地区舒善河组薄层砂岩勘探的难点与研究意义,提出了针对YM1-2地区舒善河组薄层砂岩预测的技术方法。平面上利用地震资料横向密集性采用地震多属性融合分析方法,通过薄层砂岩的属性优选与提取,计算钻井厚度与属性的相关关系,提取与薄层砂岩厚度相关度大的属性,多属性统计融合预测了薄层砂岩平面分布;垂向上采用地质统计学反演方法,在测井曲线标准化处理、反演低频模型建立的基础下,对钻井进行岩性估算、概率密度函数和变差函数分析,利用马尔科夫链蒙特卡洛模拟反演,预测了YM1-2地区舒善河组薄层砂岩2套砂体的有利圈闭发育区。研究发现,薄层砂岩主要分布于YM1~YM2鼻状构造带上,整体呈北东-南西向条带状展布,平面上呈现多个砂体由南东-北西向叠置前积。舒善河组薄层砂岩的预测厚度与钻遇厚度高度一致,符合率高达90%以上。     

鱼群算法的重力密度异常反演方法

解的优化问题是重磁反演中比较重要的一个方面,近些年来出现了很多的优化算法,如遗传算法、粒子群算法等。这里将采用一种新型仿生优化算法,即人工鱼群算法(Artificial FishSchool Algorithm,AFSA)来进行密度反演。将研究区域划分成若干规则且密度均匀的长方体,由引力位推导出长方体外任意一点的重力异常公式,利用重力的可叠加性,计算出观测点的重力异常。并在给定长方体参数后,根据已知重力异常确定密度参数,利用人工鱼群算法寻求最优解。通过理论模型得出:当所反演的密度参数为"2"时,该算法效果十分明显;当所反演的密度参数较多时,该算法在使用方面有一定限制。     

基于多元统计方法的河流水质空间分析

基于聚类分析和判别分析探讨了河流水质空间分析方法,旨在识别采样点的空间相似性与差异性,从而为水质监测网络优化提供支持。该方法首先利用kurtosis和Skewness检验数据分布特征和进行数据对数转化与标准化处理;然后利用聚类分析进行空间相似性分析,确定空间尺度分类情况;最后利用判别分析识别显著性污染指标,以此反映上述空间尺度分类的差异性。以香港后海湾水质管制区为例,结果表明:①通过对数转化显著改善数据分布特征,使绝大部分污染指标呈正态或接近正态分布;②该区域采样点在个案链锁距离与最大链锁距离之比(D_link/D_max)×100<35处明显分为3类,它们分别代表轻度、中度、重度污染3种类型,且后两者属于采样点主要属于营养盐和重金属污染类型,需要控制其生活污水、畜牧污染、工业污染和地表径流污染;③后退式判别分析具有良好的指标降维能力,仅需7个显著性污染指标(pH,NH₃-N,NO₃-N,F.coil,Fe,Ni和Zn)可以反映整体水质的空间差异性,且具有90.65%的正确判别能力;④归纳起来,从3类采样点中选择一个或多个、监测7个显著性污染指标即可全面反映后海湾水质管制区的水质空间特征,实现水质监测网络优化。     

基于多元统计的甘肃永靖黑方台滑坡强度预测模型

预测滑坡强度是滑坡风险分析与控制的基础和关键.以黑方台为研究区,在野外调查的基础上,针对研究区35处滑坡几何参数的数理统计,系统地分析了滑距与滑坡几何特征参数的相关关系,并按照黄土滑坡、黄土-基岩滑坡分别建立了滑坡空间预测的一元回归和多元回归统计模型.在统计模型中,分别以原始边坡坡度、塌落角、滑体宽度等因素为自变量,以滑坡延伸角为因变量,采用单因素和多因素拟合的方法,实现滑坡强度的简便预测.     

球坐标系密度界面反演方法及在华南大陆的应用

密度界面反演方法在油气勘探、推断区域构造、获取地壳结晶基底面、莫霍面起伏形态等方面具有重要意义。现有的密度界面反演方法大多基于笛卡尔坐标系统,当涉及到大区域乃至全球尺度的密度界面反演时,地球曲率的影响将不可忽视,需考虑基于球坐标系Tesseroid模型的密度界面反演方法。然而,受计算精度和效率制约,已有的基于Tesseroid模型的密度界面反演方法并不能很好地适用于地表重力观测数据的反演计算。笔者基于前人研究,给出了一种适用于地表观测数据的球坐标系密度界面反演方法。该方法首先将常规的球坐标系高斯—勒让德重力积分公式进行简化,提高了重力正演计算效率。随后,引入并改进了前人的自适应剖分方案,提高了重力正演计算精度。在此基础上,采用Cordell迭代优化算法,得到了适用于地表观测数据的球坐标系密度界面反演方法。通过模型数据试验,对本文球坐标系密度界面反演方法进行了验证。结果表明,笔者对高斯—勒让德积分公式加以改进和引入改进的自适应剖分方案后,很好地克服了计算精度和效率对地表观测重力计算的掣肘,并且,基于球坐标系的密度界面反演结果优于基于笛卡尔坐标系的密度界面反演结果。在华南大陆实际数据试验中...     

基于遗传算法优化的BP神经网络在密度界面反演中的应用

BP神经网络方法在二维密度界面的反演中取得了较好的效果,但在反演三维界面时,由于模型更复杂、参数更多,BP神经网络的收敛速度和反演精度都有一定程度的下降。为了改善反演效果,本文利用遗传算法对BP神经网络的权值、阈值选择过程进行优化,获得了更好的网络模型;并将此模型应用于密度界面模型的反演中,预测误差从上百米减小到数十米,同时迭代计算步数减少了近2/3,有效减少了计算时间,反演结果更准确。利用基于遗传算法优化的BP神经网络反演了法国某地区莫霍面深度,预测相对误差仅为1.8%,取得了较好的应用效果。基于遗传算法优化的BP神经网络在密度界面的反演中具有良好的应用价值和研究前景。     

宁夏吴忠市金积水源地地下水水质影响因素的多元统计分析

根据吴忠市金积水源地地下水饮用水用途选择11项水化学指标,采集32个地下水水样进行测试分析及处理。在分析金积水源地地下水流场及水化学特征基础上,综合利用因子分析法和系统聚类分析方法对水质影响因素进行评价,2种方法评价结果基本一致。结果表明,该区地下水水质影响因素主要有：以Cl^-、SO^2-₄、Mg²⁺、NO^-₃、Ca²⁺质量浓度为代表变量的溶滤作用,该作用表现为西强东弱,综合主成分贡献率48.40%;以EC、总硬度及TDS、Na⁺、HCO^-质量浓度为代表变量的蒸发浓缩作用,沿补给区和排泄区作用较强,综合主成分贡献率39.66%;以NH₄-N质量浓度为主要载荷变量的人类活动影响因素,因子得分较高区域与企业分布及排污范围分布一致,综合主成分贡献率11.94%。水质影响因素分布总体表现为黄河沿岸蒸发浓缩作用相对较强;汉渠以北主要受溶滤作用及地下水蒸发浓缩共同影响;南干沟及南干沟入黄河口附近氨氮污染较明显。     

重力密度反演的自适应异常权函数法及其对东海钓北凹陷地层结构划分

重力密度反演通过将地下剖分为多个网格,计算每个网格密度的方式来实现,现今方法计算结果分辨率较低。本文提出自适应权函数三维密度反演方法,通过上半空间不同高度异常凸显不同埋深地质体的特征,建立相应的空间异常权函数进行迭代反演,从而提升结果的收敛性和分辨率。模型试验表明,自适应异常权函数密度反演方法相对已有方法能有效提升分辨率和精度,且具有良好的抗噪声干扰能力。利用所提出的反演方法重建东海陆架盆地东部坳陷带空间密度结构,分析东部坳陷带中生界残留分布特征。结果表明,东部坳陷带内中生界分布南北差异明显,南部钓北凹陷中生界广泛分布,厚度较大,约4 km,颠覆了以往盆地北部西湖凹陷中生界较薄、两个凹陷中生界特征一致的认识。因此钓北凹陷中生界为陆缘坳陷型盆地,盆地范围局限于现今盆地中南部。     

典型城市环境空气中总悬浮颗粒物源项分析实例研究

采用回归分析和假设检验结合的方法,分采暖期和非采暖期对吉林省4个典型城市环境空气中总悬浮颗粒物和各类污染源中的无机组分进行了研究。结果表明:受体与污染源具有同源性。在采暖期,吉林市、白城市、通化市和四平市大气污染的主要来源是道路尘和土壤风沙尘,而建筑尘和煤灰对空气质量的影响较小;在非采暖期,4个城市的主要污染源分别是道路尘、土壤风沙尘和扬尘,而煤灰和建筑尘对4个城市空气质量的污染较小。研究结果有利于制定相应的大气颗粒物污染防治规划,以便提高污染防治的针对性、科学性和有效性,为大气污染防治规划提供科学依据。     

统计分析在松辽盆地西部地层母岩类型研究中的应用

综合运用因子分析和聚类分析方法，划分出松辽盆地西部白垩系地层的重矿物组合，结合每种重矿物数据特征求出其概率分布图、P-P正态概率图和P-P自然对数正态概率图，定性辨别每种矿物来源是否单一，用研究区实际地质数据资料，对每段根据重矿物组合判断的母岩类型进行约束和校正。判别英台地区下白垩统的母岩主要是中酸性岩浆岩，其次为中基性岩浆岩以及少量的变质岩。齐齐哈尔地区下白垩统的母岩也是以中酸性岩浆岩为主要母岩类型，但英台沉积体系的中基性岩浆岩含量要比齐齐哈尔相对高一些，齐齐哈尔沉积体系酸性岩浆岩则比英台沉积体系更为发育，且其岩石变质程度深。     

外壁恒温条件下冻结管壁热流密度变化规律数值计算研究

应用相似理论将冻结温度场方程和参数无量纲化,然后建立无量纲的数值计算模型,研究了在外表面恒温情况下冻结管壁的无量纲热流密度与各无量纲影响参数间的关系.结果表明:无量纲热流密度随未冻土与冻土的导热系数之比线性增加,与冻土与未冻土的容积比热之比成线性关系,随无量纲结冰潜热线性增长,与无量纲盐水温度成线性关系;可表示为无量纲时间的负三分之一次方的线性函数.最后对167706次数值计算结果进行了回归分析,得到具有较高精度的回归计算公式.     

地下水中元素存在形式分析及其在水质评价中应用

针对目前国内水质常规分析特点和水质评价的现状,运用热力学原理和质量守恒定律,结合实例,确定了地下水中元素以配位化合物的存在形式,并对各种配位化合物的组分进行了计算,这对水质评价有重要的价值,特别对一些有毒元素的评价更有实际意义.     

山东黄泛区农村饮水安全问卷调查分析

解决农村的饮用水安全是国家“十一五”规划的重要内容之一,饮用水安全直接关系到广大人民群众的身心健康和生命安全,关系到我国农村经济的发展。结合“十一五”规划研究项目,对山东省农村饮水安全问题严重的黄泛平原区的饮水现状进行实地调研和农户问卷调查。对问卷中设计的农村饮水安全的各项内容进行统计分析,发现山东黄泛平原区存在水源中氟、砷含量严重超标,供水保证率低、农民水价格承受能力低等问题,农村饮水安全形势严峻,亟待解决。     

琼西莺歌海盆地中深层天然气成藏条件分析及其与浅层成藏条件的比较

莺歌海盆地浅层天然气勘探和研究程度相对较高，绝大部分探井和发现的天然气储量亦主要集中于浅层。但迄今为止，浅层好的勘探目标、规模较大的局部构造大多已钻探，剩余好的勘探目标不多，故天然气勘探潜力不容乐观、本区中深层勘探领域则探井甚少，勘探和研究程度非常低，故发现并落实的天然气储量亦少，通过叶浅层与中深层勘探领域天然气成藏地质条件的综合分析、类比和评价，指出和强调中深层天然气成藏地质条件优于浅层、中深层应是本区手找大中型气田的勘探方向。