储层砂岩波阻抗及拉梅常数实验研究

地层条件下应用岩石物理参数测试系统(MTS)测试了岩石纵横波速度,结合已研究成果,根据实验数据和计算结果总结了波阻抗和拉梅常数与不同地层条件的关系,得到地表条件下岩样(饱气)的波阻抗随岩石孔隙度的增加而减小。同一个岩样(饱水)的波阻抗随着模拟地层深度的增加而增加。在各自相对应的模拟地层深度条件下,饱水岩样的纵波阻抗和拉梅常数值均明显大于饱气岩样的数值,但横波阻抗变化很小。     

裂隙岩体循环冻融变形特征及影响因素分析

高寒、高海拔地区由于反复冻融导致的岩体变形破坏,对区内工程建设有重大影响。为研究不同裂隙条件下岩体循环冻融特性,在汶马高速沿线选择具有代表性的千枚岩和砂岩,制备了不同裂隙条件（长度、张开度、裂隙组数）试样,在干燥和饱水两种状态下分别进行大温差（-20℃到20℃）循环冻融（50次）试验。试验揭示了饱水裂隙岩样冻融变形过程:冻缩→冻胀→冻缩（冻结阶段）→融胀→融缩→融胀（融化阶段）,干燥裂隙岩样冻融变形过程:冻缩（冻结阶段）→融胀（融化阶段）。进一步,选择冻胀量εd为指标,分析了两类岩样冻融循环次数与εd的关系,揭示了裂隙长度、宽度和组数对εr的影响规律;选择残余变形量εr为指标,揭示了千枚岩和砂岩试样在饱水条件下εr随εd的增加规律,获得了εd与εr间的定量关系;分析了干燥和饱水试样单轴抗压强度随冻融循环次数增加而减小规律,确定了冻融次数与试样劣化间的线性关系。最后,初步讨论了饱水条件、岩性和裂隙条件对岩体冻融循环变形的影响机制。      

“8.26”成都区域性短时暴雨天气过程的对流指数分析

利用常规探空资料以及MICAPS3.0系统软件计算的对流指数对2009年8月25~26日发生在成都的短时区域性暴雨过程进行分析,结果表明：稳定度指数与此次暴雨的发生、发展存在一定的关系。LI指数和IC指数在短时暴雨发生前达到最强,K指数和SI指数具有一定的超前性,在强降水发生前12小时达到最强;能量指数在暴雨发生前有一个明显的突变过程,峰值与强降水开始时刻对应;SSI指数与SHR有着一致的变化趋势,在强降水发生前也具有明显的突变性,这说明短时暴雨过程是强动力作用和强热力作用共同作用的结果。对流指数具有的这种突变性可作为预报短时暴雨的一种指标。     

城市地表要素的地表能量响应特征及其关系研究

遥感地表能量信息可揭示城市地表要素的地表能量综合响应特征和作用关系特征,客观地反映了城市实体空间、开敞空间及其开放空间网络的格局和变化。本文从重庆城市地表能量响应的基本网格单元和研究区尺度,分析城市地表要素对城市热环境的贡献,并结合与“国际宜居城市”——西雅图的对比,探讨城市化过程中地表要素类型改变对城市热环境的影响及其变化和规律。结果表明：① 在基本网格单元和区域尺度层面,城市地表能量的平衡取决于地表要素中实体空间和开敞空间布局的合理性与稳定性;② 在城市大规模的硬质化区域,建筑实体的垂直体量相对于其水平体量及其组团格局,对于地表能量的聚集、改变具有较高的敏感性;③ 地表要素对城市热环境的影响若达到同等贡献指数（绝对值）程度,基本网格单元的开敞空间比例需要高于实体空间;④ 开敞空间基本网格单元的林地和水体类型所占比例达到20%时,地表能量的减幅明显;⑤ 实体空间基本网格单元的在建/工业用地要素类型所占比例超过5%,以及高密度建设用地所占比例达到30%时,地表能量的增幅明显。本研究旨在从城市地物实体地表能量的体量与空间关系角度,为建设基于城市更新的城市规划和城市设计提供科学依据。     

结合遥感和气象数据的森林火险监测研究——以马来西亚半岛为例

结合遥感和气象数据,基于可燃物引燃能量的物理概念,利用火灾敏感性指数(FSI)进行森林火险监测和评估。计算FSI只需要两个参数,即可燃物的温度和湿度,两者均可以从遥感和气象数据获得。利用遥感数据进行可燃物类型制图,并根据可燃物易燃性对FSI的值进行调整计算。利用MODIS探测的火点数据对马来西亚半岛火灾前9天的FSI进行了比较分析,发现随着火灾发生日期的接近,FSI的值逐渐升高,这个趋势在火灾发生的前4天中表现的尤其明显。结果表明,FSI将遥感数据和气象数据两者紧密结合在一起,能够很好地对森林火险进行监测和预警,是一种性能优越的火险评价指数。FSI可用于计算可燃物的点燃概率以及在不同的生态系统中进行火险的比较,并且因其灵活性和可扩展性,有利于不同类型火险模型的集成和发展。     

冲击作用下饱和土性状的试验研究

在三轴条件下,对饱和土(砂土和黏土)进行排水与不排水条件下的冲击试验及冲击后再固结试验,对比研究了不同渗透性土在不同排水条件下的冲击动力响应和冲击后再固结性状.结果表明:饱和黏土不排水冲击时的孔隙水压力随冲击击数增加而升高并逐渐稳定,排水冲击时的孔隙水压力则是先达到峰值然后有所下降;砂土不排水冲击时的冲击能量对孔隙水压力影响最明显;饱和砂土不排水冲击时的轴向应变与冲击击数呈近似线性关系,饱和黏土冲击及饱和砂土排水冲击则呈近二次曲线关系;饱和砂土不排水冲击后再固结阶段的孔隙水压力立即消散为0,同时体变迅速增大到一定值;饱和黏土在冲击后再固结阶段的孔隙水压力在一定时间内逐渐消散完毕,同时体变逐渐增大;饱和黏土排水冲击时,冲击阶段产生的体变占冲击引起总体变的39%~49%,冲击后再固结阶段产生的体变占51%~61%;砂土和黏土的总体变均表现为排水冲击明显大于不排水冲击,改善冲击时的排水条件有利于提高加固效果.     

基于Hoek-Brown准则的节理岩体能量参数估算

岩体变形和破坏可以看作能量耗散和释放的过程.由于节理岩体结构复杂且难以开展室内试验,因此无法通过试验直接求取其能量学参数.基于Hoek-Brown准则和岩石能量理论,提出了节理岩体在临界状态能量学参数的估算方法.针对含贯通节理(或层面)岩体,通过修正岩块单轴抗压强度以体现贯通节理的方向效应.采用PFC3D分别模拟小尺寸岩样(Φ50mm×100mm)和大尺寸岩体(Φ2m×2m)的三轴压缩试验,通过岩石三轴试验结果拟合岩石数值模拟的细观参数并应用于节理岩体的模拟.根据节理岩体模拟得到应力应变曲线和能量流,验证了Hoek-Brown准则对节理岩体能量参数估算的合理性.     

石质古建筑风化深度确定方法

在古建筑石构件不同深度岩样化学成分和矿物成分测试的基础上,对根据不同深度岩样化学成分及矿物成分的变化来确定风化深度的方法进行了深入研究.结果表明:由于岩石成岩之初其矿物成分和化学成分在不同部位存在差异,风化后矿物成分和化学成分随深度的变化不具规律性,提出根据化学风化指数沿深度的变化来确定石构件化学风化深度的方法.实践证明这一方法能较准确地获得石构件的化学风化深度.     

饱水孔隙弹性空间中由瞬态源所产生的位移场和应力场

本文以M.A.Biot关于二相介质的基本运动方程为基础,利用Laplace和Fourier变换方法;推导出了在瞬态源作用下,饱水孔隙弹性空间中所产生的位移场和应力场的理论计算公式。瞬态源考虑了如下两种形式:(1)δ函数形式的脉冲源。(2)Heaviside函数形式的阶跃源。数值计算表明,在第二纵波到来之前,饱水孔隙弹性空间中位移和应力随时间的变化规律比不饱水弹性空间中的复杂,在第二纵波到来以后则渐趋一致;无论对于饱水弹性空间或不饱水弹性空间,在Heaviside函数形式的阶跃源作用下,当时间趋于无限大的情况下,对于位移,存在着对数奇异性;对于动孔隙水压力,随着两种纵波的到达,均迅速衰减。这些结果表明,在研究水库地震和海底地震的震源机制肘,必须考虑孔隙水的影响。同时,在分析水库地震和海底地震的地震记录时,不应忽视第二纵波的存在。     

支撑剂对单裂隙花岗岩的渗流特性与热交换影响试验研究

裂隙岩体地热资源的开发过程主要涉及裂隙渗流与热量交换两方面的问题.针对这２个问题,从室内试验出发,以平直裂隙、粗糙单裂隙花岗岩岩样为研究对象,分析支撑剂在不同渗压、围压与温度条件下对单裂隙花岗岩的导水特性和能量交换率的影响.试验结果表明:平直裂隙与粗糙裂隙的等效水力开度和水力传导系数均随渗压的增加而不断增大,随围压和温度的升高而降低,在同一条件下,平直裂隙的等效水力开度和水力传导系均略低于粗糙裂隙.支撑剂对粗糙裂隙的导流能力有着显著的提升,当增大渗压时,４组粗糙裂隙水力传导系数为１．２５~２．４５mm/s,而添加支撑剂后,其水力传导系数为１５．３０~２８．６４mm/s,经计算可知,含支撑剂裂隙水力传导系数是粗糙裂隙岩样的９~１６倍;当增大围压和温度时,虽然粗糙以及含支撑剂裂隙水力传导系数均不断减小.但含支撑剂裂隙的水力传导系数仍比未添加支撑剂的粗糙裂隙大一个数量级以上.最后,对３种裂隙岩样
的热交换效率进行分析,得出支撑剂裂隙岩样的能量交换率是平直裂隙、粗糙裂隙的９~３３倍.      

水库诱发地震的能源研究

根据力学原理证明水库蓄水使地球释放动能，能量释放地在库区或库区邻近。导出了计算此动能的公式。指出它是诱发水库地震的一个新因素     

巨野煤田矿坑热水特征及其开发利用

根据矿坑热水水质、水量、水温,立足矿山实际,因地制宜提出了综合开发利用方式：赵楼煤矿矿坑水可向巨野县城提供洗浴用水;彭庄煤矿矿坑水宜作为种植冬暖式大棚蔬菜的热源;经热能梯级利用后,郭屯煤矿矿坑水可与低氟水混合后作为水产养殖用水;龙堌煤矿矿坑排水量大,距巨野县城较近,经降酸处理后可作为城镇工业供水水源。矿坑水经全部梯级利用后,可节省地下水资源及煤炭资源费2 493.84万元/a。     

一种近岸波浪动能发电装置

设计了一种近岸波浪动能发电设备,其特有的双通道结构可将海水的双向流动转化为叶轮的单向旋转。同时,根据近岸波浪能的特点,分析了近岸海水动能和远离海岸波浪波高的关系,研究了通过发电设备的水流速度和设备的流通面积。     

龙口市浅层地温能赋存条件及开发适宜性分区

浅层地温能作为绿色可再生能源,若能得到广泛应用可大大降低城市建筑能耗、缓解环保压力。本文通过现场热响应试验、水文地质钻探与调查研究,查明了龙口市研究区范围内地层的热物性参数、水文地质条件、地温场特征及浅层地热赋存条件,结合层次分析法与指标法展开适宜性分区,并得到以下研究成果：研究区浅层地温能主要分布于深层黏土、砂层及基岩中;钻孔平均导热系数为2.11W/m·K,平均换热量为42.53W/m;研究区地下水型换热系统适宜区面积为0.995km2,适宜性中等区面积为29.21km2,适宜性差区面积为34.795km2;地埋管型换热系统适宜性中等区面积为59.886km2,适宜性差区面积为4.94km2。     

Study of “bright spots” in seismic reflection data

"bright spot" on reflection seismic profile has been regarded as one of the important indications of oil and gas, and it has been widely used in the oil and gas exploration.Moreover, with the development of new technologies, "bright spot" technique has been gradually applied to the exploration of coal, underground water and other fields, and also in the research of deep structure of the earth.Based on the reviewing of published literatures, the authors described the structural features and generation of "bright spot" on seismic profile for energy resources exploration and crustal-scale deep seismic reflection profiles, and further summarized the applications of the "bright spot" technique in energy resource exploration and deep structure research.     

栖霞市丘陵区清洁能源节水灌溉新模式探索

栖霞市水务局为有效解决栖霞资源性缺水,减少农业灌溉成本,提高全市果品效益,2008年栖霞市水务局与中国水科院合作,选择具有典型山地丘陵贫水区,开展清洁能源节水灌溉模式研究与推广应用项目建设,取得初步成效。该项目建设费用少、效益高、省时省力,节水节能效益显著,符合广大农民的实际需要,在山地丘陵区具有非常广阔的发展前景。     

Debris flows introduced in landslide deposits under rainfall conditions: The case of Wenjiagou gully

Debris flows often occur in landslide deposits during heavy rainstorms. Debris flows are initiated by surface water runoff and unsaturated seepage under rainfall conditions. A physical model based on an infinitely long, uniform and void-rich sediment layer was applied to analyze the triggering of debris-flow introduced in landslide deposits. To determine the initiation condition for rainfall-induced debris flows, we conducted a surface water runoff and saturated-unsaturated seepage numerical program to model rainfall infiltration and runoff on a slope. This program was combined with physical modeling and stability analysis to make certain the initiation condition for rainfall-introduced debris flows. Taking the landslide deposits at Wenjiagou gully as an example, the initiation conditions for debris flow were computed. The results show that increase height of surface-water runoff and the decrease of saturated sediment shear strength of are the main reasons for triggering debris-flows under heavy rainfall conditions. The debris-flow triggering is affected by the depth of surface-water runoff, the slope saturation and shear strength of the sediment.