循环冻融下寒区工程常用保温材料性能变化试验研究北大核心CSCD

保温材料广泛应用于寒区工程的诸多领域。然而,在服役过程中,保温材料往往会受到浸水、冻融和盐蚀等多场耦合的循环作用,导致其保温、防水和强度等物理力学性能出现不同程度的退化。目前,保温材料的类型非常多,但其性能和耐久性有所不同,因此科学合理地选择保温材料不仅关系到其长期保温效果,同时对于工程构筑物的长期稳定性具有重要的意义。针对循环冻融作用,选取寒区工程中常用的4种保温材料[聚酚醛(FLK)、聚氨酯(PU)、聚苯乙烯挤塑板(XPS)和聚苯乙烯发泡板(EPS)]开展了浸纯水、浸盐水和干燥状态下的室内冻融循环试验,对经历了不同冻融次数的样品进行了表观密度、吸水率、导热系数、压缩强度、弯曲强度和微观结构系列测试。结果表明:浸润作用对保温材料物理力学性质影响显著,亲水性材料FLK的保温和力学性能退化显著,而憎水性材料PU、XPS和EPS变化相对较小。干燥条件下,冻融循环作用对FLK、XPS和EPS吸水率以及FLK的导热系数影响量值可观,但对4种保温材料的压缩和弯曲强度影响不大。浸纯水和盐水条件下,经历30次冻融循环后,FLK的导热系数增加约50%,弯曲强度降低超过0.3%,EPS的压缩强度降低超过10%。浸盐水后保温材料经历冻融循环作用后其物理力学性能退化程度与浸纯水条件下有所不同,该差异值得关注。通过扫描电镜图像能够识别4种保温材料的孔隙尺寸、孔隙致密度和固体颗粒胶结方式,但对经历冻融循环作用后的变化难以识别和量化。基于试验结果,结合寒区交通工程应用场景,分析了4种保温材料的冻融耐久性,以期服务于寒区交通工程保温材料的合理应用。     

近十年国内钻井液降粘剂研究进展

随着能源消费持续升高,常规资源无法满足日常需求,进行深井钻探显得尤为重要。然而,井底深部高温带来的钻井液粘度增加、流变性变差等问题,致使降粘剂成为不可缺少的钻井液处理剂之一。降粘剂主要通过拆散或阻拦粘土颗粒间形成网架结构,从而达到降低钻井液粘度、改善流变性的目的。结合相关研究文献,综述近十年来国内钻井液降粘剂的研究现状,介绍了3大类降粘剂：合成聚合物类、改性天然材料类、利用工业废料制备降粘剂。针对目前存在的问题,指出未来应从分子结构设计层面研发低成本、环保、适用于高温高盐高密度钻井液的降粘剂,同时注重工业废料的利用,积极与现场应用相结合加快成果转化。近年来,合成聚合物类降粘剂研究量居多、发展最迅速,本文着重介绍了此类降粘剂的发展现状及应用前景。     

周期性四组元局域共振桩带隙特征及隔振性能研究

基于既有的三组元局域共振结构,考虑到岩土材料流塑性及弹塑性特征,提出一种由管桩、软体层、桩芯和基体组成的四组元局域共振桩结构,并基于周期性理论,利用频散曲线分析了管桩密度、弹性模量、厚度对四组元结构带隙特征影响。研究发现：相比于无管桩的三组元结构,带管桩的四组元结构更加容易出现完全带隙,且管桩只对带隙上边界产生影响;相比于管桩密度,管桩弹性模量可对四组元结构带隙产生质变影响,影响程度更大;通过四组元结构带隙边界点模态分析,确立了四组元结构带隙计算公式。通过时域分析发现,相比于三组元结构,四组元结构在带隙内振动衰减效果可提升近30%,其内在原因是四组元结构中管桩提高了基体整体刚度,从而有效地预防了基体“击穿”带及泄露波的出现。相关研究可为新型局域共振结构设计及隔振效果改善提供新思路。     

废弃采空区裂隙带高度预测模型及应用

煤炭开采引起覆岩破断及地表下沉,覆岩及地表运移规律可反映裂隙带高度的动态演化过程。因地表下沉滞后于煤炭开采,对于废弃采空区,长期压实作用导致裂隙带高度较采动期间有所降低。基于地表点下沉速度的阶段特征将裂隙带高度的演化过程分为2个阶段,第1阶段裂隙带发育对应岩层破断逐步向上传递的过程,第2阶段裂隙带高度降低对应离层及裂隙闭合、断裂岩层受压后变形回弹及破碎岩体自然压实的过程。着眼于压实作用对裂隙带高度的影响,根据煤层采厚、垮落带和裂隙带岩层变形量及地表下沉值之间的定量关系,建立了第2阶段裂隙带高度预测模型,并结合太平煤矿实测结果进行验证,采用控制变量法分析了单一因素影响下废弃采空区裂隙带高度的演化特征。结果表明：废弃采空区裂隙带高度受控于垮落带块体强度、垮落带初始碎胀系数、采动期间裂隙带高度最大值及对应的垮落带高度、煤层埋深、地表最终下沉量等因素,太平煤矿采后15 a的裂隙带高度实测值11.36～13.00 m与理论预测值12.75 m吻合度较高,模型的可靠性得到验证。最后,应用此预测模型对武安煤矿（关停矿井）2002－2003年采空区裂隙带高度开展理论计算,结合地空瞬变电磁探测确定了地面瓦斯抽采钻孔理想的终孔位置并成功开展了地面钻孔瓦斯抽采试验。     

四川盆地东部茅口组白云岩成因: 来自岩石学、矿物学和地球化学的证据*

四川盆地中二叠统茅口组白云岩中蕴藏丰富的天然气资源,但是这套白云岩的成因多年来一直存在争议。盆地东部茅口组白云岩储集层多发育在茅三段中下部,纵向上厚度介于3.0~46.8 m之间,平面上沿北西—南东向基底断裂呈带状展布。野外和钻井岩心观察发现,白云岩内发育交织状张性裂缝,将岩石切割呈角砾状,裂缝多被粗晶方解石、白云石充填或半充填。根据围岩和裂缝中白云石晶体形貌和产出状态,在显微镜下识别出4类不同组构的白云石: 第1类为灰泥基质中“星散状”自形粉晶—细晶白云石; 第2类为半自形面状组构细晶白云石,呈他形—半自形镶嵌状; 第3类为具“雾心亮边”的自形晶面状组构细晶—粗晶白云石,具糖粒状结构,晶间孔隙发育; 第4类为脉体充填的粗晶鞍状双晶白云石。背散射照片显示前3类白云石的“雾心”部分晶面混浊、表面分布方解石残斑及微孔, 而第3类白云石的“亮边”部分与第4类鞍状粗晶白云石脉则晶体明亮、洁净、致密,属新生矿物。上述4类白云石的成分均具有富Ca和贫Fe、Mn、Sr的特点,MgO含量变化较大,其中前两类白云石MgO含量总体低于白云石标准计量,而后两类白云石的MgO含量则接近或略高于标准计量。岩石学、矿物学和地球化学特征表明:茅口组白云岩主要经历了2期白云化作用,初次白云化作用形成第1类、第2类白云石及“雾心”白云石,二次白云化作用形成“亮边”白云石和粗晶白云石脉体; 2期白云化作用均发生得很早,可能始于同沉积期至浅埋藏期。白云石原位微量元素和原位锶同位素分析表明,白云化作用流体具有混源的特点,流体可能由富Ca地下水以及与火山活动有关的热液混合而成。推测中二叠世末期峨眉山地幔柱的喷发引起四川盆地内基底断裂再次活动,造成茅口组内张性构造裂缝发育,这为白云化流体混合及运移提供了通道。     

火成岩岩石薄片智能识别及分类方法

在油气勘探、评价及开发中,岩性识别和薄片鉴定是十分重要的基础工作,准确的薄片识别结果可以为勘探和开发提供可靠的依据。传统的人工判定方法或实验室分析方法具有主观性强、效率低、自动化程度低等问题。目前基于内容的智能图像识别技术在准确性和具体应用方面还面临着许多难题。论文基于国内外相关研究成果与油气勘探与开发中岩芯薄片图像的特点及要求,设计并研制成功薄片图像自动识别系统和薄片智能鉴定系统。利用图像梯度分布和色彩分析进行火成岩岩石薄片智能分类,对所有像素进行类别划分进而得到整体的鉴定结果,实现了省时、高效、高精度的薄片智能鉴定成果。     

Distribution,occurrence and enrichment mechanism of key metals of selenium,tellurium and cobalt in Wushan copper deposit,Jiurui ore concentration area,Jiangxi ProvinceSCIEI北大核心CSCD

武山铜矿床是长江中下游成矿带九瑞矿集区内典型的层控-接触带矽卡岩型铜多金属矿床,铜资源量达到大型,此外还共生硒、碲、钴、镓、铊等关键金属矿产,具备良好的矿产资源综合利用前景,但矿床中关键金属的分布规律、赋存状态和富集机制等研究尚未开展。本文以武山铜矿床为研究对象,系统采集了矿床南矿带接触带矽卡岩型矿体3条勘探线(W3-2、S4-2、N6-1)、北矿带层控硫化物型矿体3条勘探线(E9-2、E2-1、W4-1)和层控矽卡岩型矿体1条勘探线(E7-3)代表性岩矿石样品。通过光学显微镜和扫描电镜的观察,结合全岩地球化学和矿物原位LA-ICP-MS分析,查明了矿床中硒、碲、钴等关键金属的空间分布规律与赋存状态,初步探讨了硒、碲、钴的迁移沉淀机制。研究结果表明矿床中伴生硒、碲、钴的估算资源量分别为5513t、611t和9597t,均达到大-中型规模;武山矿床是成矿带内硒含量最高、潜在资源量最大的矿床。北矿带矿体中Se、Te、Co含量明显高于南矿带,北矿带中部成矿中心向东西远端,矿体中Se、Te、Co含量规律性增高。矿石中Se、Te、Co含量与S含量具有较强的正相关性,矿石中硫化物的含量是关键金属含量主要控制指标;Se和Co富集于含铜黄铁矿矿石、含铜白云岩矿石、含铜矽卡岩矿石(高硫)中;Te富集于含铜黄铁矿矿石和含铜白云岩矿石中。矿床中硒、碲主要以独立矿物和硫化物中类质同象替换两种赋存形式,钴则主要以Co^(2+)类质同象形式进入黄铁矿矿物晶格。矿床中硒、碲随着成矿流体温度降低、硫逸度升高、氧逸度降低、pH值升高逐渐沉淀富集;钴主要随着硫化物的沉淀富集在黄铁矿中。     

Helcionelloids from the Cambrian Fortunian of the Northern Yangtze Platform, China

A study of the morphological and microstructural characteristics of helcionelloids from the Nanjiang area (north Sichuan, China) at the northern Yangtze Platform was undertaken, in order to understand their phylogenetic position. Helcionelloids fossils from the Kuanchuanpu Formation of the Changtanhe–Maolinzi section include 7 genera and 11 species. There are distinct differences in the degree of shell bending, the apical morphology and apex position, the outline of the aperture and the height of the shell, all of which constitute important identification features. Although helcionelloid apices exhibit varying degrees of rotation towards the aperture, they do not show any signs of evident distortion. A pair of basally-symmetrical muscle scars are discovered on the shells of helcionelloids (such as Bemella simplex), showing a distinct difference when compared with those of the stem-group gastropod (e.g., Pelagiella). The prismatic shell layer of helcionelloids has been observed, which are common components in Cambrian molluscs, but differ significantly from the dense layer microstructure found in contemporary molluscs. The microstructures, muscle scars and morphological characteristics demonstrate that helcionelloids represent a stem-group of molluscs.     

古生代psammichnitids(砂迹类)的行为习性演化及其生物古地理迁移*

Psammichnites和Dictyodora为古生代海相环境典型的弯曲带状遗迹,是由具有虹吸器官的生物所形成的遗迹化石,一般被归入到psammichnitids。通过文献资料调研和样品分析,对古生代Psammichnites和Dictyodora的形态功能对比和时空分布特征进行研究。结果表明: (1)Psammichnites通常具有短、浅的凹槽; 随着时间的推移,Dictyodora的壁高却逐渐增大。(2)Psammichnites主要分布于正常浅海环境; Dictyodora大都分布于深海环境,也有个别类型分布于浅海环境。(3)Psammichnites的种级多样性在石炭纪浅海环境呈快速增加,属于晚期辐射类型,但Psammichnites gigas广泛分布于寒武纪早期,具有很好的地层指示意义; Dictyodora的种级多样性在奥陶纪快速增加,属于早期辐射类型。(4)寒武纪—奥陶纪,Psammichnites和Dictyodora主要分布于南半球中高纬度的Iapetus和Rheic大洋,其中Laurussia大陆的形成以及Iapetus和Rheic大洋的闭合对其古地理分布具有显著影响; 自石炭纪开始,Psammichnites和Dictyodora均向新的空白生态位进行迁移,反映出造迹生物对于新生态位的适应和迁移均受环境变迁的强烈影响; 二叠纪之后,Psammichnites和Dictyodora在地层中没有发现,可能暗示它们的造迹生物均在二叠纪末生物大灭绝事件中遭受了毁灭性打击。上述对Psammichnites和Dictyodora行为习性演化特征及其生物古地理迁移特征的系统总结和归纳,可为从精细和精深角度深入解读遗迹化石所反映的遗迹类群的演化生态学和生物古地理迁移特征提供新资料和新认识。     

陆相断陷咸化湖盆有机质差异富集因素探讨

我国中、新生代陆相断陷咸化湖盆广泛发育含盐泥页岩,蕴藏着大量页岩油资源。页岩油“甜点”发育与有机质富集密切相关,但含盐泥页岩有机质差异富集主控因素研究相对较少,且存在争议。以渤海湾盆地东濮凹陷为例,针对古近系沙三段泥页岩取芯,开展总有机碳（TOC）、扫描电镜、能谱分析以及主量、微量和稀土元素分析,探讨泥页岩的有机质丰度与古气候、古盐度、沉积速率、古生产力和氧化还原条件的关系。结果表明:沙三段泥页岩的有机质富集主要受控于古生产力、古盐度和沉积速率。古生产力越大,有机质富集程度越高;随古盐度和沉积速率升高,有机质富集程度先增大后减小。氧化还原条件对有机质富集的影响不大,这与泥页岩整体发育于缺氧的还原条件有关。只有在高的古生产力、适当的古盐度和适当的沉积速率背景下,方才利于沉积有机质富集。泥页岩的有机质差异富集是非常规油气沉积学研究的重要内容之一,揭示有机质差异富集主控因素,对我国陆相页岩油勘探开发具有重要意义。