围压与轴压共同作用对恐龙化石应力场的影响

包括恐龙化石在内的古生物化石是重要的地质遗迹,是研究生物进化的最重要资料。该文从物理力学角度,通过数值试验模拟分析围压和轴压作用下对恐龙化石强度和破坏特性的影响效果。试验结果表明:不同埋深时围压对含有不同角度裂隙化石应力影响较大,随着埋深增加,含有裂隙化石的应力大幅增大。在围压与轴压共同作用时,埋深对开裂角的影响较小,而随埋深增大时极限载荷也随之增大。同时,在不同埋深下开裂角随裂隙角度的变化趋势一致,均随着裂隙角度的增大而减小;而极限载荷随裂隙角度的变化趋势一致。     

外基坑宽度对坑中坑条件下被动土压力的影响

工程实践表明, 外基坑宽度和坑中坑会影响基坑坑底滑裂面的形成方式, 因此, 经典朗肯土压力理论的假设建立在半无限空间土体的基础上不再适用。基于极限平衡理论和微分体受力平衡方法, 考虑土体黏聚力和围护结构与滑动土体摩阻力, 推导了宽基坑和窄基坑坑中坑的被动土压力理论计算公式。通过具体算例对比了宽基坑与窄基坑在坑中坑条件下被动土压力大小的变化趋势。结果表明, 考虑摩擦力条件下的被动土压力大于未考虑摩擦力的被动土压力; 无论宽基坑还是窄基坑, 有内坑的被动土压力小于无内坑时的被动土压力; 无内坑时, 外基坑宽度的增加导致被动土压力减小, 而在有内坑的情况下, 外基坑宽度的增加, 反而增大被动土压力; 在窄基坑中, 随着内坑位置的移动, 土压力先变小后增大, 且内坑平面尺寸的增大导致土压力逐渐减小。因此, 内坑的存在将降低坑中坑基坑的外坑被动土压力, 工程中应注意内坑的存在。      

计算锚索抗滑桩变形及内力的一种新方法

结合结构力学和弹性地基梁理论,考虑锚索的弹性变形,建立了一种计算锚索抗滑桩变形及内力的新方法。在建立公式时,将抗滑桩从滑面处分为上、下两部分;对嵌固段的桩按弹性地基梁计算,滑面以上的桩用力法计算;利用滑面处的变形协调条件,建立了锚索抗滑桩的计算公式,所得公式可以方便地用于求解锚索的设计拉力、抗滑桩的内力及变形。最后,以某滑坡治理工程为例,计算了锚索拉力及抗滑桩的内力,验证了计算方法的可靠性,并与普通抗滑桩的计算结果进行了对比分析。     

非均一性斜坡落石运动轨迹

现有的落石运动轨迹研究均将斜坡视为半无限均匀的坡面,而实际的工况下,坡面由不均一材料组成。根据落石不同的运动模式,将坡面简化为多层岩土体材料的结构形式,在滚动阶段,基于Hertz接触理论得到落石在不同坡面条件下运动特征,并给出坡面分层条件下落石切向摩擦系数的计算公式,在碰撞阶段,基于能量守恒定理,采用准静态接触力学理论得到法向恢复系数公式,理论推导得到任意层厚岩土体材料坡面条件下落石法向和切向恢复系数的解析解,然后求解得到碰撞后落石运动参数,并根据碰撞后落石的速度及回弹量关系,给出碰撞后落石运动模式转换的判别条件,最后结合运动学定理,得到3种运动模式任意分层坡面条件落石的运动轨迹,将理论公式应用于某山区落石运动轨迹预测,验证了理论公式的适用性和有效性。      

高能气体压裂技术在油气资源开发中的应用研究

在不同的围压及加载速率下 ,高能气体压裂可产生 3～ 5条径向裂缝 ,形成的多缝体系具有明显的增产效果。三轴试验结果认为高能气体压裂在井中造成的压力高于水力压裂所产生的压力 ,并有可能超过岩石弹性极限 ,使得卸载时产生永久变形 ,在地层中产生一定缝宽的残余裂缝 ,虽无支撑裂缝也不闭合。现场试验对工艺可行性及成功率进行了验证 ,表明工艺成功 ,具均有不同程度的增产效果     

利用非连续变形数值方法研究块体运动及其应力场初探

依据非连续变形数值分析方法 (DDA法 )的基本理论 ,提出利用地壳形变观测资料解算块体运动及其应力场的“位移载荷法”,给出了相应的计算公式。根据断裂分布格局建立华北不连续块体模型 ,利用经过重心基准变换的华北 GPS网观测资料计算了块体的运动方向 ,结果与观测资料比较吻合 ,块体视应力场的计算结果反映了本区的应力场状况。初步研究表明 ,DDA是一种值得进一步深入研究的新方法。最后对存在的问题和应用前景作了阐述。     

基于“三段法”的锚拉桩桩身内力计算方法与应用

针对抗滑桩常因地质条件、地形地貌等原因导致受荷段底面与嵌固段顶面不在同一水平面的情况,将此段划为次受荷段,并推导了次受荷段桩后设计荷载大小计算公式和荷载分布公式,以及在弹性地基梁和悬臂梁模型下的适用于悬臂桩和锚索桩内力与挠度计算通用公式。以巴东县焦家湾移民安置点库岸防护工程预应力锚索桩为例,研究次受荷段对抗滑桩内力和挠度影响。结果表明:忽略次受荷段后土压力作用的传统计算方法会使桩身弯矩计算结果偏小,导致桩身配筋量不足,存在设计安全隐患。再以锚索排数、位置为控制变量,研究其对预应力锚索桩内力和挠度的影响,提出预应力锚索可有效地降低抗滑桩工程造价;增加预应力锚索的排数有利于调节抗滑桩内力分布,设计时应优先考虑将锚索设置为多排锚索。      

单轴压缩条件下不同含水率黑云母二长花岗岩破坏特征与机制

花岗岩在不同含水率条件下的变形破坏特征和机制对此类工程岩体稳定性评价具有重要的意义。开展不同含水率黑云母二长花岗岩单轴压缩试验,分析破坏特征和应力-应变曲线特征,开展断口扫描电镜试验,分析微观形貌特征,研究破坏机制。试验结果表明:黑云母二长花岗岩具有明显的应变软化特征;随含水率增大,曲线上微裂隙压密阶段长度逐渐增加,稳定破裂阶段及非稳定破裂阶段长度均逐渐缩短,但所占比例增大,曲线上峰前阶段涨落交替现象加剧;饱和时单轴抗压强度和弹性模量相比干燥时分别降低了40.68%,20.3%;变形破坏过程可大致分为以下5个阶段:平静期、裂纹萌生期、裂纹扩展伴随颗粒弹射期、片状碎片剥落伴随颗粒弹射期及崩落式破坏期;随含水率增大,花岗岩破坏时的剧烈程度、发出的声响及脆性程度均逐渐降低;花岗岩破坏机制为拉-剪复合破坏,低含水率时以压致拉张破坏为主,随含水率增大呈现拉张破坏减少而剪切破坏增多的趋势,饱和时以剪破坏为主。研究结果可为黑云二长花岗岩与水之间的耦合模型构建提供理论支撑,对水-岩耦合环境下工程岩体稳定性分析具有重要科学意义。      

盾构施工对既有建(构)筑地基承载力影响及加固土体稳定性分析

针对目前盾构施工既有建（构）筑地基加固依靠经验,缺乏完善理论作为支撑的现象,有必要研究盾构掘进中、离开后既有建（构）筑地基承载力影响机理及加固后土体稳定性。为了解水泥土加固体的受剪工作状态,开展水泥土三轴试验,结果表明,当偏应力达到屈服之前,（σ₁-σ₃）-ε₁关系近似直线,应变很小,且加固体与未加固土抗剪强度相差甚远,稳定性分析时,不考虑加固体位移及其外侧未加固土对剪力的分担。盾构掘进中,其周围土体受到挤压产生的剪应力,扩散至桩侧形成附加正摩阻力,基桩承载力提高;盾构离开后土体卸荷,桩侧产生负摩阻力,基桩承载力降低。盾构施工中加固体上段内侧受被动或主动土压力,外侧及下段受静止土压力,土压力差产生剪应力,潜在滑动界面产生拉、压应力,并导出加固后土体复合滑动面安全系数公式,通过工程实例验算加固体强度及加固后土体的稳定性。      

伊拉克X油田巨厚生物碎屑灰岩储层强非均质性及主控因素

伊拉克X油田Mishrif组为巨厚强非均质生物碎屑灰岩,开发难度大。基于岩心、铸体薄片、压汞实验、孔渗、核磁共振实验、测井曲线和开发动态等资料,通过数理统计和储层特征对比,刻画Mishrif储层垂向和平面非均质性;根据层序地层学和沉积学理论,明确储层非均质性成因。结果表明：X油田Mishrif组发育三套稳定隔层、多套夹层和三种成因的超高渗层,隔夹层、超高渗层与围岩存在巨大渗透率级差。Mishrif组垂向上储层特征呈三段式,即MB2段层内均质且孔、渗相关关系好,超高渗层分布在MB2段顶部,夹层发育程度低;MB1段层内非均质性强,物性变化快且幅度大,超高渗层分布规律弱,夹层发育程度高;MA段层内非均质性强,孔、渗相关关系差,超高渗层沿断层带分布,夹层较发育。平面上,储层展布具有“北厚南薄、核厚翼薄、网络状、点厚面薄”4种样式。研究区浅水缓坡沉积背景下发育多期层序旋回是巨厚强非均质生物碎屑灰岩的主要成因。碳酸盐岩缓坡相带分异显著,储层渗透率随沉积水动力增加而增高。开阔水体环境中沉积作用稳定,地层厚度大,储层非均质性弱;高能沉积环境是超高渗层的发育基础;局限沉积环境中夹层发育程度高,非均质性强...     

地层类型对水泥环的力学作用及影响

地层类型制约地应力对固井水泥环的力学作用方式,明确地层类型对水泥环应力和结构完整性的影响特征,是建立井筒完整性保障技术的基础。以蠕变、弹性、刚性地层为研究对象,建立套管—水泥环—地层固结体有限元力学模型,分析地层类型、施工项目等对水泥环界面应力的影响。结果表明:蠕变地层中,地应力增加,界面接触压力增大;弹性、刚性地层中,地应力对界面应力无影响。蠕变、弹性地层中,地层弹性模量对界面应力的影响与地层、应力类型有关;刚性地层中,地层弹性模量对界面应力无影响。弹性地层中,加载时,水泥环易发生周向拉伸破坏,危险部位为窄间隙内界面。套管试压施工时,存在水泥环拉伸破坏的危险,危险井段为井口及深部弹性地层井段;储气库井注气施工时,存在的主要危险为加载过程中弹性地层井段水泥环本体拉裂破坏。     

实腹式GFRP管—钢管—异强混凝土组合短柱轴压性能

为研究实腹式GFRP管—钢管—混凝土(GCTC)组合柱的轴压性能,以试件的长细比(λ)、核心和夹层混凝土轴心抗压强度(f_(ci)、f_(co))、GFRP管直径(D_(frp))、厚度(t_(frp))、纤维层数(n)、纤维缠绕角度(θ)和钢管抗拉强度(f_(yk))、壁厚(t_s)和直径(D_s)为控制参数,设计31根GCTC组合短柱试件。采用FORTRAN语言编写UMAT子程序,定义各向异性的GFRP管纤维材料属性,引入ABAQUS有限元软件完成组合短柱试件的有限元建模。通过5根类似试验试件模拟分析,获得荷载—轴向应变曲线和环向应变—轴向应变曲线,与试验结果对比吻合较好。对31根GCTC组合短柱进行扩展参数分析,考察不同参数对组合短柱轴压承载力及极限位移的影响规律,引入双重组合约束效应系数(ξ_i、ξ_o),采用1stOpt软件统计回归GCTC组合短柱轴压承载力计算表达式,给出足尺组合柱的设计建议。结果表明:随试件D_(frp)、t_(frp)、f_(ci)和n增加,GCTC组合短柱的轴压承载力显著提高,随试件λ增加,GCTC组合短柱轴压承载力逐渐降低;随试件t_(frp)、θ和n增加,GCTC组合短柱的极限位移明显提高,随试件D_(frp)增加,GCTC组合短柱极限位移逐渐减小。所有试件表现较优越的承载能力和整体外鼓的破坏形态。该结果为新型组合柱在实际工程中推广应用奠定基础。     

GPS连续观测站低频拟合残差序列空间分布的分形特征

在剔除粗差的基础上,以GPS连续站低频拟合残差时间序列在站心坐标系下的空间分布作为研究对象,运用分形理论中测度关系求分维方法求得全国27个连续站残差空间分布的分维及其无标度区间,并讨论了落入无标度区间的点占总点数的百分比情况|同时,利用相关系数及F检验方法对无标度区间内是否符合线性特征进行显著性检验。主要结果如下：1）除DXIN、QION和XIAA三个连续站残差序列无标度区内线性相关系数在0.99～0.995之间外,其他24个台站无标度区间内的线性相关系数都在0.995以上|27个连续站无标度区内线性回归F检验在α=0.005时全部拒绝不符合线性分布的零假设(H0:b=0),表明GPS残差序列在无标度区内符合分形特征,即具有较高的自相似性特征。2）除BJFS、LUZH和XIAM三个连续站无标度区间内的点数占各自总点数的40%左右外,其余24个台站无标度区间内的点数占各自总点数的50%甚至60%,说明残差序列中符合分形规律的点约占自身总点数的一半或以上,表明自然分形规律在残差序列中占有一定的权重。3）27个连续站在无标度区间内的分维值在1.71～1.97之间,即各台站分维值为非整数值且存在着差异性|另外,在构建涉及指数的GPS观测模型或噪声模型时,如果选取其分维值作为各自的模型指数,则有可能减少模型的系统误差。     

大面积连续分布是页岩层系油气的标志特征——以鄂尔多斯盆地为例

非常规页岩层系油气资源大面积连续分布,是未来全球油气供应的重要接替领域。提出了页岩层系油气的地质内涵,即烃源层系生成、滞留或就近聚集在生烃层系内部或紧邻生烃层系的致密储集层中,利用新技术可实现工业开采的连续分布油气资源,包括源储一体型和源储紧邻型两种资源类型。鄂尔多斯盆地是致密油气、页岩油气等非常规页岩层系油气资源的有利发育区,中生界三叠系延长组、上古生界石炭系—二叠系源储接触面积大,页岩油气、致密油气主要在源内或近源大面积连续分布,具有“普遍含油气、储层致密、低压、低丰度”的典型地质特征,具有稳定平缓的构造面貌、较高成熟源岩广布式生排烃和大面积致密储层叠置分布的有利成藏地质背景,致密油气“甜点区(段)”主要受生烃中心和厚层砂岩分布共同控制,页岩油气“甜点区(段)”主要受富有机质页岩规模、热演化程度、天然裂缝等共同控制。随着页岩层系油气的深入勘探开发,以大面积连续分布为标志特征的页岩层系油气地质理论将深入发展,成为石油天然气地质学的下一次大飞跃。     

基于内外功率比的非直线坡面型边坡的稳定系数研究

在边坡稳定性上极限分析中, 由于考虑了材料的理想弹塑性本构关系与相关流动法则, 相比极限平衡法更符合岩土材料的特征。在以往的二维边坡极限分析上限法中, 要求坡面形态为规则的直线, 而无论是天然边坡还是人工边坡, 边坡的坡面形态往往并非规则的直线。此外, 以往的边坡极限上限分析中得到的稳定数N_s=c/γH主要针对土坡的临界高度计算, 且未考虑孔压等外力对边坡施加的外功率。不同于传统极限平衡法采用静力学的平衡条件, 本研究针对非直线型坡面边坡稳定性问题, 假定滑动面为对数螺旋线, 基于极限分析上限定理和虚功原理, 提出了一种边坡发生旋转破坏时旋转中心的确定方法, 推导出了非直线型坡面边坡的重力虚功功率和能量平衡方程的解析解, 并提出了基于内、外功率之比的稳定系数K用以评价边坡的稳定性。通过算例比较了不同形态天然边坡的稳定性和人工削坡对边坡稳定性的影响, 并分析了边坡的坡度(β)、土体的内摩擦角(φ)、黏聚力(c)以及孔压系数(r_u)对稳定系数K的影响规律。对于坡度较大的边坡, 通过削坡改变坡面形态提高了边坡的稳定系数K。稳定系数K随黏聚力的增加而非线性增大, 随孔压系数的增加而降低。当黏聚力相对于孔压系数对边坡稳定性影响更大时, 稳定系数K随内摩擦角的增加而增大; 反之, 稳定系数K则随内摩擦角的增加而减小。以上结果符合对边坡稳定性分析的普遍认知, 验证了模型的合理性。另外, 通过将该方法与传统的Bishop法的计算结果进行对比, 发现安全系数F_s=1与稳定系数K=0的临界状态物理意义相同, 稳定系数K随黏聚力非线性增加, 更符合边坡的渐进破坏过程。      

光裸星虫消化系统的解剖学和组织学研究

运用解剖学和组织学方法研究光裸星虫(Sipunculus nudus)消化系统结构。结果表明,光裸星虫消化系统由消化道和直肠盲囊组成,消化道可分为口、食道、下行肠、上行肠、直肠和肛门。口四周由具摄食作用的辐射状触手围绕。消化道管壁由黏膜层、黏膜下层和浆膜三层结构组成,黏膜层具有大量皱褶,黏膜下层和浆膜层中分布有大量颗粒细胞;无连续的肌肉层,只在黏膜下层内散布着数量不等的肌纤维。直肠盲囊细长,连接于上行肠末端,囊壁无分泌细胞,囊内充满黄色黏稠液状物质。     

西安地铁穿越地裂缝的抽水试验研究

查清地裂缝水文地质情况可以为西安地铁设计和施工提供科学依据。根据西安地铁勘察工作需要,2008年7月～9月选择地裂缝穿过的西安市劳动路小学院内场地首次尝试进行跨地裂缝水文地质专项现场试验。试验内容包括试坑渗水试验、钻孔注水和抽水试验,并以1号抽水井的稳定流抽水试验为典型,研究地裂缝对地下水渗流的影响。采用带1个观测孔的稳定流潜水完整井公式、带2个观测孔的稳定流潜水完整井公式以及潜水完整井水位恢复速度计算公式等3个渗透系数计算方法,得到了地表浅层土体沿地裂缝走向和垂直于地裂缝走向的渗透系数,分析了渗透系数的差异性;最后利用MADIS有限元软件模拟场地内建筑物对地基土施加应力,探讨了建筑物对场地土体的影响。结果表明:利用上述3个公式计算,都得到沿地裂缝方向土体的渗透系数比垂直地裂缝方向的土体稍大;在同一落程中,利用潜水完整井水位恢复速度公式计算得到的渗透系数最大,利用带2个观测孔的稳定流潜水完整井公式计算得到的渗透系数次之,利用带1个观测孔的稳定流潜水完整井公式计算得到的渗透系数最小,这主要是由井损造成的;建筑物对场地土体的影响主要集中在素填土层、黄土层和古土壤层,粉质黏土层以下影响则逐渐减弱,影响深度在18 m左右;由于建筑物长期对地裂缝上盘土体施加荷载,附加应力作用使地基土固结压密,导致地裂缝上盘土体的渗透系数较下盘小。     

苍峄铁矿带北辛庄矿床浅深部矿体特征与找矿远景分析

北辛庄铁矿床位于山东省兰陵县城西,地处苍峄铁矿带东段,白水牛石断层东侧,受控于石闫背斜南翼,属"鞍山式"沉积变质型铁矿床。矿体呈层状产出,走向265°～275°,倾向S,倾角45°～60°。矿床浅部和深部矿体分属于北辛庄北、北辛庄南两相邻探矿权,勘查历程和控制程度不一。北辛庄北探矿权内矿体经多期勘查,现最大控制深度已达-600 m。近年来于北辛庄南探矿权开展深部探矿,发现该矿体已延入本区,且在-1000m～-1400 m标高沿走向和倾向仍有稳定延伸。该文通过对矿床浅深部矿体的形态、规模、质量等特征对比分析,发现矿体形态结构简单,矿化均匀连续,矿石质量无明显变化,品位与厚度略具正相关性。矿体向深部总体有厚度减薄、品位贫化的趋势,同时具有缓倾部位厚度膨大、矿化富集,陡倾部位厚度减薄、品位贫化特征。-1400 m以深矿体仍满足工业指标要求,矿床中部勘查空白区段、矿床深部及外围仍具有良好的资源前景。     

北方岩溶区降水入渗补给系数及补给机制：以羊庄岩溶水系统为例

为建立北方岩溶区水文地质参数系列,提高岩溶地下水可采资源计算精度,笔者团队于20世纪80年代开始,在山东羊庄封闭式泉排型岩溶水系统开展了岩溶水均衡试验研究,积累了40余年的监测试验数据。根据长期野外水均衡要素观测资料,推导出裸露型、半覆盖型和覆盖型岩溶区降水入渗补给系数计算公式,建立了岩溶区降水入渗补给系数α与降水量P和地下水位埋深D的相关方程,以及可调控的最大降水入渗补给系数系列,揭示了降水入渗补给过程与α变化机制。结果表明：α随水位埋深D的改变而改变,每个降水量P段分别对应一个最大降水入渗补给系数α_max和最大降水入渗补给量即补给极限G_max,相应的水位埋深便是最佳水位埋深D_critical。D>D_critical时,包气带截留量随着水位埋深的增大而增大,α<α_max;Dcritical时,地表径流量随着地下水位埋深的减小而增大,α<α_max。不同的降水量段对应不同的D_critical     

玛西斜坡区百口泉组储层孔隙结构特征及控制因素分析

以近源粗粒扇三角洲为研究对象,根据铸体薄片观察与扫描电镜图像分析,结合压汞测试特征分析与岩心精细观察描述,识别准噶尔盆地玛湖凹陷西斜坡区下三叠统百口泉组砂砾岩储层孔隙喉道类型,拟合孔隙结构渗流系数,划分孔隙结构类型,分析孔隙结构的控制因素.结果表明:粒内溶孔、残余粒间孔、微裂隙及晶间孔是研究区的主要孔隙类型;渗流通道以片状喉道为主;百一段结构渗流系数较大,主要发育Ⅰ类和Ⅱa类孔隙结构,储集性能最好,百二段的次之,百三段的较差;研究区储层原生孔隙结构主要受岩相控制,优质孔隙结构主要发育于槽状交错层理砾岩相和同级颗粒支撑砾岩相;研究区储层处于中成岩阶段B,压实作用和溶蚀作用分别为破坏和建设储层孔隙结构后生变化的主要成岩作用.该研究结果为预测研究区有利储层分布、下一步勘探部署提供地质依据.