化学刺激法提高花岗岩类岩石裂隙渗透性的实验研究

增强型地热系统(EGS)用于通过人工形成地热储层的方法从深部低渗透性岩体中开采地热能;国际上常采用水力压裂辅以化学刺激的方法改造EGS 储层以提高其渗透率。本文以采自青海共和盆地的花岗闪长岩样品为对象,选用3种不同化学刺激剂(氢氧化钠、盐酸和土酸),在3组不同注入流速条件下开展了系统化学刺激实验。结果表明:注入盐酸和土酸后样品渗透率均有提高,且采用土酸时渗透率提高幅度明显大于盐酸;但注入氢氧化钠后,样品渗透率反而降低。在3类化学刺激剂中,土酸对长石类矿物的溶蚀能力最强,而氢氧化钠溶液对石英的溶蚀能力最强,但氢氧化钠溶液在溶解岩石样品裂隙表面矿物后极易形成非定形态二氧化硅或非定形态铝硅酸盐蚀变矿物并阻塞裂隙,反而对化学刺激效果造成负面影响。总体来看,土酸是青海共和盆地干热岩体的最佳化学刺激剂。在中等注入速度(3 mL·min^-1)条件下,土酸对岩石样品的溶蚀程度就可达到最高;在此基础上进一步降低流速,则可能使溶解组分更易从液相中沉淀而充填于样品裂隙,导致样品渗透率有所下降。     

Concurrent Determination of U‐Pb Age and REE Mass Fractions of Zircon by High Mass Resolution SIMS

A combined geochronological and geochemical investigation for the same domain of zircon provides valuable information on timing and genesis, particularly in the case of multi‐growth metamorphic zircon. A high spatial resolution concurrent analytical method for zircon U‐Pb age and rare earth element content was successfully achieved in this study, using a multi‐collector secondary ion mass spectrometer (SIMS) at a ~ 8 μm diameter scale. Special instrument parameters were employed, including a high mass resolution of approximately 15000 applied to replace the previous energy filter method, and a dynamic multi‐collector mode used to reduce the measurement time to 18 min per analysis. Six zircon reference materials yielded precise and accurate ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages, which are comparable to those obtained by the ordinary mono‐collector method, but with 2–3 times higher spatial resolution. All zircon grains measured in this study showed enriched heavy‐REE (HREE) contents consistent with previously reported values determined by LA and solution ICP‐MS methods. The light‐REE (LREE) mass fractions measured using both SIMS and LA‐ICP‐MS methods in this study, although with quite different volume, show consistent results within uncertainties.     

强震作用下铁路隧道横通道交叉结构抗震措施研究

依托四川茂县跃龙门铁路隧道工程,以主线单线隧道与横通道正交结构为研究对象,通过ABAQUS建立有限元分析模型。选取El-Centro地震波数据,通过应用扩展有限元理论,对横通道与主隧道交叉结构在最不利地震条件下的裂损进行研究,并提出减震层结合柔性接头的抗震措施。研究分析得到:减震层结合柔性接头的设置减小并抑制了交叉结构隧道在强震作用下的开裂范围。柔性接头的设置阻止了纵向裂缝的扩展,在交叉口处中部设置环向柔性接头能完全阻止交叉部位拱顶的裂缝生成;在初期支护和二次衬砌之间设置减震层,给予衬砌更大变形空间,使二次衬砌不易受初期支护变形受力影响而开裂。     

基于表层岩土渗透对三峡井网井水位降雨影响的精准分析

为研究三峡井网表层岩土渗透对井水位降雨的影响,采取井区表层岩土垂向渗透性测试方法试验,测得表层岩土垂向渗透性,并建立数学模型,用于降雨渗入补给分析。在此模型基础上,通过三峡井网8口井水位、气象三要素的对比观测资料对井水位日动态、月动态、年动态的影响进行精准分析与验证。结果表明:这种影响的特征是相当复杂的,同一个降雨过程在不同井上产生的影响特征不同,这一方面可能与各井的水文地质条件不同有关,另一方面可能还与各井点的降雨过程的差异也有关。     

The tunnel seismic advance prediction method with wide illumination and a high signal-to-noise ratio

Tunnel seismic prediction is widely used in the field of tunnel seismic advance detection. The illumination of the target and the signal-to-noise ratio of the data are two key factors affecting the precision of data interpretation. Current seismic prospecting has shortcomings on sites: (1) The lighting shots are solely towards one side of the tunnel wall, (2) the geophones are placed far away from the tunnel face and (3) the surface waves from the tunnel wall dominate over the reflection waves, lowering the signal-to-noise ratio of the data at the tunnel wall. This paper proposes a tunnel symmetrical geometry to tackle the above challenges. The arrangement is to place 12 sources uniformly on each side of the tunnel wall and six geophones on the tunnel wall and face. Results of simulated data and measured data show that the proposed method enables (1) broad illumination of the target body, (2) the enhancement of illumination energy of the target body, and (3) higher data signal-to-noise ratio. The proposed symmetrical geometry method provides better interpretation in terms of broader coverage, higher quality and greater distance of investigation.     

软土场地基础隔震建筑减震性能研究

本文研究土与结构相互作用(SSI)对多层及中高层基础隔震建筑地震需求及隔震效率的影响规律,隔震层采用LRB铅芯橡胶与LNR普通橡胶隔震支座组合,就我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中软土场地设置隔震层问题做探讨。提出土与基础隔震结构相互作用的简化计算模型,对不同场地及隔震设计目标下的多层及中高层基础隔震结构进行时程分析。研究表明:软土场地基础隔震建筑隔震层的有效隔震效率相对于硬土场地有所下降,必须通过设置具有一定规格的LRB支座来满足隔震目标。本文给出了铅芯橡胶支座极限变形需求随建筑层高及隔震目标变化的规律。     

新型装配式混凝土框架连接节点抗震性能试验

为推广装配式混凝土框架结构的应用,提出3种不同的新型装配式钢筋混凝土框架中节点连接形式,进行低周往复荷载试验。对比各试件的破坏形态、滞回性能、刚度退化、累积耗能和节点剪切变形等抗震指标。研究结果表明:采用方钢管连接的装配式混凝土节点呈现梁端弯曲破坏,采用工字钢连接或对拉螺栓连接的节点呈现节点核心区剪切破坏。采用方钢管的连接形式既能改善节点核心区的破坏形态,又能提高其承载能力、变形能力、耗能能力和梁端转动能力,同时显著改善节点的滞回特性,减小核心区的剪切变形。在弹塑性和塑性变形阶段,采用方钢管连接形式的装配式混凝土节点的抗震性能优于工字钢连接和对拉螺栓连接的节点。此外,采用工字钢连接形式比对拉螺栓连接形式的节点具有更高的承载能力、耗能能力和较小的核心区剪切变形。     

配BFG蒸压加气混凝土砌块砌体基本力学性能数值模拟

将蒸压加气混凝土(AAC)砌体填充墙采用薄灰缝专用砂浆砌筑,并在灰缝中配置玄武岩纤维格栅(BFG),可以提高墙体的抗压强度和延性。为了研究配BFG的AAC砌块砌体的基本力学性能,设计了9组27个试件进行抗压和抗剪试验。在试验的基础上,首先分析了砌体的抗压和抗剪性能,给出抗压上升段本构方程和抗压、抗剪强度建议公式;其次运用ABAQUS对砌体的抗压和抗剪性能进行模拟,通过比较模拟结果与试验结果,验证了有限元模型的合理性;最后分析了模型受压时的应力-应变关系,给出抗压下降段本构方程。研究表明:荷载施加处,接触面上剪应力集中是砌体通缝抗剪破坏的主要原因;本构方程可为配BFG蒸压加气混凝土砌体填充墙抗震性能的研究提供参考。     

湖北省长湖浮游植物优势种生态位分析

于2012年4月至2013年1月对长湖浮游植物群落结构特征进行调查分析,使用Levins生态位宽度公式和Levins重叠公式测定长湖浮游植物优势种的生态位指数,分析浮游植物站点分布和环境因子的变化与生态位间的关系.结果显示:整个区域以蓝藻门和绿藻门的种类为主,优势种种类和密度随季节变化,表现出1~2个种类成为主要优势种,在丰度、优势度和生态位宽度上远大于其他优势种的特征.依据优势度指数和生态位宽度将优势种分为3类;小球藻(Chlorella vulgaris)和扭曲小环藻(Cyclotella comta)作为4个季节优势种,占据更多的资源位点,有更大的生态位宽度,在竞争中处于优势.蓝藻门的两栖颤藻(Oscillatoria amphibia)在夏季成为主要优势种,其丰度远大于其他种类,但受到种间竞争及高等水生植物的抑制,没有在竞争中取得绝对优势.其他种在不同季节此消彼长,但仅在若干季节成为优势种.海子湖区周围的进出水口及马洪台区、圆心湖区的围网养殖会直接影响水体中总氮、总磷浓度,进而改变浮游植物优势种在各区域的分布,使用t检验证实了这种差异.环境因子与优势种的相关性分析显示,水温、N/P比是影响浮游植物优势种分布的重要因素.     

球坐标系下三维大地电磁正演研究

大地电磁正演理论研究热点一直以来主要集中在如何提高计算效率和精度,但在剖面足够长、探测深度足够大的情况下,传统的笛卡尔坐标系数值模拟方式难以准确拟合地球曲率形态.本文研究了基于球坐标系的三维大地电磁正演,推导了交错网格有限差分三维正演公式,与一维解析解和三维标准模型测试对比,验证了正演算法的正确性.通过理论模型计算,对比分析球坐标和笛卡尔坐标系正演结果表明：球坐标系模拟更合理,避免了传统笛卡尔坐标拉伸投影所引入的误差,可代替目前的笛卡尔坐标模拟方法.基于球坐标和笛卡尔坐标系的三维大地电磁正演响应值随着频率变低差异越明显.球坐标和笛卡尔坐标计算结果差异度与频率、模型结构和电阻率有关.本文模型计算结果在数万秒周期处已出现接近10%的差异,对于较大尺度的长周期大地电磁,地球曲率的影响不能忽略.