兰州九州重塑黄土的抗拉变形破坏机理

通过对不同干密度及含水量的重塑黄土进行室内抗拉强度试验,探究轴向压裂法致使试样破坏的机理及一般规律。结果表明,黄土的抗拉变形破坏可分为4种类型：I类,高干密度低含水量（干密度大于1.65 g·cm^-3,含水量小于15%）,抗拉强度介于8~12 kPa;Ⅱ类,低干密度低含水量（干密度小于1.60 g·cm^-3,含水量小于15%）,抗拉强度介于4~8 kPa;Ⅲ类,高干密度高含水量（干密度大于1.65 g·cm^-3,含水量大于17%）,抗拉强度介于4~8 kPa;IV类,低干密度高含水量（干密度小于1.60 g·cm^-3,含水量大于17%）,抗拉强度介于3~4 kPa。I类、Ⅱ类破坏类型属于脆性破坏,Ⅲ类、IV类属于塑性破坏。重塑黄土抵抗变形最弱的含水量为15%。通过对比分析黄土、普通黄黏土、红黏土及膨胀土的抗拉强度发现,在最优含水量处,不同干密度下黄土的抗拉强度均最小。黏性土的持水能力远超过黄土。黏土及膨胀土的抗拉强度均在最优含水量处达到最大值,而黄土的抗拉强度随着含水量的增加持续减小。研究结果对黄土强度特性的理解具有一定的参考意义。     

SAGD技术应用于陆域冻土天然气水合物开采中的理论研究

天然气水合物被誉为最有研究价值和开采价值的清洁能源,已经成为当今世界能源研究的热点。但到目前为止还未形成成熟稳定的天然气水合物开采技术体系,仍处于研究和试采阶段。陆域冻土天然气水合物开采与海域天然气水合物开采相比相对比较容易,在钻进过程中能够形成较稳定的孔壁。天然气水合物开采的主要方法有热激法、降压法、置换法和化学抑制剂法。SAGD（Steam Assisted Gravity Drainage）技术也叫蒸汽辅助重力驱油技术,在重油、油砂开采中得到了迅速发展,取得了非常有效的成果,被认为是目前重油开采最有效的方法。对SAGD技术应用到陆域冻土天然气水合物开采中进行理论分析研究,经过分析发现将SAGD技术应用到天然气水合物开采中是可行的,但确定两口水平井之间的距离是关键,且在应用时要将上部井变为生产井,下部井变为注汽井。     

绳索取心复合钻柱的动力学行为研究

绳索取心复合钻柱在岩心钻探“满眼钻进”过程中,钻杆易出现不同程度的划痕、压痕及磨痕等情况。本文利用非线性有限元方法,采用三维管单元对绳索取心复合钻柱拉压两处截面的涡动轨迹、涡动速度、横向振动、纵向振动规律进行了分析。结果表明：转速的增加和钻压的增大会显著增加钻柱与井壁的碰撞次数;在相同钻压条件下,随着钻柱回转速度的增大,钻柱与井壁的碰撞机率增加、接触轨迹增长,致使钻柱与孔壁的滑动摩擦机会增多;钻柱的涡动速度均值将随钻压和转速的增加而增大,转速大于钻压的影响;转速的增加则会加大钻柱的横向振荡频率,钻压的增大会增加钻柱横截面的纵向振荡幅值。     

棘爪机构伸缩式钻孔水力开采装置的设计与试验

钻孔水力采矿由于安全系数高、工程效益和生态环境保护好等优点在国外一直被研究和使用。我国相关的科研院所也正在开展研究。本文在分析研究国外钻孔水力开采装置的基础上,研制了具有自主知识产权的棘爪机构伸缩式钻孔水力开采装置。该装置利用机械式伸缩水枪的方式扩大水力开采矿层的范围,创新性地采用棘爪机构固定水枪的伸出角度,从而提高单孔开采量,降低开采成本。初步野外实验结果表明,该装置结构设计合理、工作可靠性高,可有效进行开采,达到了预期的目标。     

新疆东天山哈尔里克奥陶纪的构造属性:来自火山岩LA ICP MS锆石U Pb年代学与地球化学的制约

新疆东天山哈尔里克造山带火山岩为一套酸性—基性岩(流纹岩、英安岩、安山岩、玄武岩)夹火山碎屑岩(凝灰岩)的岩石组合。流纹岩样品的LA ICP MS锆石U Pb定年结果显示,时代为中奥陶世大坪期((4688±91) Ma),代表了该套火山岩的形成年龄。岩石地球化学分析结果显示,该套火山岩SiO2含量介于4912%～7824%,TiO2介于012%～100%,Al2O3介于1131%～2086%;铝饱和指数A/CNK值为080～131(均值为099),里特曼指数σ值为019～386(均值为129),Mg#值为887～4929(均值为3120);富集大离子亲石元素(LILE)Ba、Rb以及轻稀土元素(∑LREE)La、Ce,亏损高场强元素(HFSE)Nb、Ta、Ti等。微量元素和稀土元素的相关图解与比值以及发育的捕获锆石反映了俯冲带岛弧钙碱性火山岩特征,且存在大陆地壳混染作用。综合区域地质资料分析,在早古生代期间(中奥陶世—早志留世),哈尔里克造山带存在大面积的与岛弧演化有关的加里东期岩浆活动,此期间哈尔里克造山带的构造背景为洋壳俯冲有关的岛弧环境,其形成可能与东准噶尔南部克拉麦里洋向南俯冲作用有关。     

新疆东天山多头山铁-铜矿区花岗岩类的年代学、地球化学、岩石成因及意义

多头山矿床是东天山阿奇山?雅满苏成矿带铁铜矿床的典型代表,矿床成因与区内岩浆岩有紧密联系。矿区出露的侵入岩主要有花岗斑岩、二长花岗岩、钾长花岗岩及英安玢岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究获得花岗斑岩、二长花岗岩及英安玢岩的年龄分别为316.3±8.1 Ma、318.3±3.0 Ma和197.2±3.5 Ma。花岗斑岩A/CNK介于0.82~1.01之间,显示偏铝质特征,为Ⅰ型花岗岩;同时样品富集大离子亲石元素Th、U、Pb,亏损高场强元素Nb、Ta、Ti,显示弧岩浆特征。钠质蚀变导致了花岗斑岩显示出富Na、贫K、Rb、Ca、Sr的特征。钠化花岗斑岩Nb/Ta为12.4~16.0,具有较高的ε_(Nd)(t)(5.76~6.24)值和较低的I_(Sr)值(0.70353~0.70532),与安第斯中生代岩基地球化学特征相似,结合样品中出现古老锆石的捕掳晶,表明其源区为新生的下地壳,混合有少量幔源物质,并伴随有地壳混染。二长花岗岩与钠化花岗斑岩具有相近的形成年龄和相似的地球化学特征,如Nb/Ta比值(14.2),亏损高场强元素、富集大离子亲石元素,同为准铝质(A/CNK=0.97)弧岩浆,暗示它们可能具有相似的源区。而早侏罗世的英安玢岩具有高Sr(552×10~(-6))含量和较高的Sr/Y(73.6)比值,显示出钙碱性埃达克岩的特征,同时样品具有较高的K_2O(3.27%)含量、Mg~#指数(55),表明其来源于拆沉下地壳的熔融并混有少量幔源岩浆。综合区域研究资料、年代学、地球化学及同位素特征,我们认为多头山所在的阿奇山?雅满苏成矿带可能是晚古生代洋壳向南俯冲至中天山地块之下形成的大陆边缘弧。     

塔里木盆地奥陶系古潜山碳酸盐岩岩溶储层评价与预测——以轮古7井区以东为例

塔里木盆地奥陶系古潜山碳酸盐岩岩溶储层具有埋藏深、非均质性强的特点。岩溶储集空间主要为后期溶蚀孔、溶洞和溶缝为主。通过古地貌恢复及岩溶垂向分带研究,结合油藏开采动态,对轮古7井区以东地区奥陶系碳酸盐岩岩溶储层评价与预测。研究认为:高产高效井主要位于岩溶缓坡地的峰丘洼地、丘峰洼地及岩溶峰丛谷地的溶丘、溶峰及其边坡部位。垂向上表层岩溶带和垂向渗滤带的上部,开发效果较好,多发育裂缝-孔洞型、洞穴型储层;径流溶蚀带、潜流溶蚀带岩溶发育相对较弱,局部发育小规模溶洞或岩溶管道,岩溶储层以裂缝型或孔洞型为主。在此基础上预测出五个高产高效油气储层岩溶区,为油气勘探与开发提供依据。      

磨刀门河口洪季波生流及其泄洪影响

磨刀门已由"径流型"向"径流-波浪型"河口转变,波浪已是该河口主要动力之一,但波浪对河口洪季水流及泄洪的影响缺少研究。在2-D潮流数学模型中添加随潮位实时变化的波浪辐射应力,建立波浪潮流耦合数学模型;波浪求解采用缓坡方程,背景水深由潮流模型实时提供,可通过比较考虑和未考虑波浪影响的河口流场来分析波浪对泄洪的影响。在年均常浪作用下,磨刀门河口洪季涨落潮阶段均有明显的波生环流结构。由于波浪作用方向向陆,波生流减弱了浅滩区的向海余流,增大了浅滩向陆余流;受浅滩向海余流减弱影响,河口动力自调整后形成归槽水流,促使深槽内向海余流增大。波浪有顶托河口泄洪之势,可改变滩槽泄洪分配比例;年均常浪的波高较小,其对潮流及泄洪的影响区域限制在浅水区,故对泄洪的负面影响有限。     

基于地貌分类的黄河源区多年冻土层地下冰储量估算

地下冰作为多年冻土区别于其他土体的显著特征,对寒区水文、生态环境和工程建设等都有深刻影响。为准确估算多年冻土层地下冰储量,基于黄河源区地貌及其成因类型,结合岩性组成、含水率等105个钻孔的野外实测数据,估算了黄河源区多年冻土层3.0~10.0 m深度范围内地下冰储量,并讨论了浅层地下冰的空间分布特征。研究结果表明:黄河源区多年冻土层3.0~10.0 m深度范围内地下冰总储量为（49.62±17.95） km3,平均单位体积含冰量为（0.293±0.107） m3/m3;在水平方向上,湖积湖沼平原、冰缘作用丘陵等地貌单元含冰量较高,而侵蚀剥蚀台地、冲洪积平原等地貌单元含冰量较低;在垂向上,多年冻土上限附近含冰量较高,并随深度呈减小的趋势。