山西干热岩GR1井高温固井技术研究与实践

固井质量对干热岩后期开发利用具有重要意义。针对山西大同盆地干热岩勘查井GR1井温度高、高温固井水泥浆技术体系不完善等问题,通过研究勘查区地质特征,提出了高温固井水泥浆技术体系开发思路。研究表明：干热岩高温固井水泥浆水胶比控制为0.45,优选添加剂高温降失水剂CG82L、高温缓凝剂H40L、高温稳定剂CF40L、消泡剂GX-1、硅粉及HV-PAC,形成一套适用于山西干热岩井的高温固井水泥浆技术体系。该水泥浆体系在GR1井成功应用,现场固井质量良好,研究成果为今后同类型高温固井工作提供了宝贵经验和技术支撑。     

基于3D-DIC的砂岩裂纹扩展及损伤监测试验研究

裂纹监测对岩石损伤演化的认识至关重要。为研究岩石裂纹扩展及损伤变形特性,开展了含不同倾角（0°～90°）预制裂隙的标准细黄砂岩样的单轴压缩试验。利用三维数字图像相关技术（3D-DIC）获取岩样三维空间坐标下的应变分布,并结合声发射从光学与声学的角度监测了裂纹的扩展演化。由此提出了一种裂纹主应变的计算方法,定量表征岩石劣化的损伤变量D值。最后,探讨了由声发射与损伤变量D值确定岩样特征强度的影响因素。结论如下：（1）裂纹主应变反映了岩样受荷过程中同源裂纹在时间上的变化速率与空间上的扩展趋势,能较好地表征岩石的开裂行为;（2）声发射适用于确定岩样的起裂应力,不适用于损伤应力的确定,损伤变量D值所确定的起裂应力滞后于声发射,但适用于损伤应力特征值的确定;（3）结合声发射与DIC技术确定的归一化起裂应力范围为0.63～0.94、归一化损伤应力的范围为0.83～0.99;（4）预有裂隙会影响岩石的材料力学性能。随着倾角的增加,岩石的起裂应力、损伤应力及峰值应力呈增长的趋势,由于难以形成局部应变场聚集,裂纹的萌生与起裂更加困难。结果表明,3D-DIC技术的利用可以提高对岩石开裂行为的理解,对岩石的损伤监测与判识更有重要的意义。     

基于数字图像分析的土工合成材料加筋砂土拉拔试验研究

由于加筋土界面作用的复杂性,加筋土工程建设中铺设土工格栅时往往采用经验的方法,很大程度上造成了土工格栅的浪费及工程安全隐患,理清不同填料筋土界面作用的影响范围,有助于确定加筋土结构的合理加筋间距。为了揭示不同填料筋土界面作用的影响范围,采用4种不同类型的砂土与格栅在不同法向应力下进行了一系列的拉拔试验,并结合数字图像量测技术,分析了不同类型砂土下界面剪切带厚度、颗粒位移矢量、格栅拉拔阻力峰值及应变等演变规律。研究表明：界面剪切带厚度H随法向应力σ_v与砂土平均粒径d₅₀的增加而增大,通过多变量拟合的方法,得到了H、σ_v与d₅₀三者之间的函数表达式;格栅在拉拔过程中,砂土颗粒位移矢量以土工格栅为界有着显著的差别,格栅上部的颗粒位移矢量明显大于下部颗粒,且在格栅上下一定范围内会形成颗粒位移矢量集中带;拉拔阻力峰值随σ_v及d₅₀的增加而增大;不同类型砂土各区段的格栅应变均表现出由前向后依次递减的趋势。     

时间域激电法在浅覆盖区萤石矿勘查中的应用—以河南省方城县铁炉萤石矿床为例

河南省方城县独树镇一带萤石矿区属于第四系浅层覆盖区。为寻找该区隐伏萤石矿床,对区域成矿条件、邻近同类型萤石矿床特征进行了分析研究,将该地区萤石矿赋矿地质体及接触带作为地球物理探测目标体,开展了时间域激发极化法(TDIP)测量。激电中梯与激电测深高低阻之间的电性变化带(或过渡带)和对应的弱极化异常特征,有效地定位和预测了覆盖区萤石矿赋矿地质体、接触带的空间分布特征及蚀变矿化特征,为钻探工程布置提供良好的地球物理信息,经钻探验证,取得了较好的找矿效果。勘查表明：时间域激发极化法在独树镇一带浅覆盖区寻找隐伏萤石矿是行之有效的,可为矿区外围或相似地区进行类比寻找同类型萤石矿床提供重要的指导或示范作用。     

Numerical analyses of uplift behavior of pile foundation for transmission line structure in frozen soil regions北大核心CSCD

Pile foundation is one of the most commonly used and suitable foundations to support transmission line structure, especially in seasonally frozen soil regions and permafrost regions. Axial compression is the controlling condition in the design of foundations for such structures as bridges and buildings, while uplift and overturning will control the design of transmission line structure foundations. This paper presents an extensive overview of previous studies including experimental (e. g., laboratory model test and full-scale field load test), analytical/theoretical (e. g., limit equilibrium and limit analysis based on plasticity)and numerical(e. g., finite difference and finite element methods). The review indicates that study on the uplift behavior of pile foundation in frozen soil is relatively limited, particularly in the case of combined effect of axial uplift and lateral loading. Interaction between pile and frozen soil and mechanism of load transfer along the pile shaft and around the pile tip still remain unclear. Therefore, this paper implements finite difference analysis within FLAC3D to investigate the behavior of pile foundation in frozen silty clay and gravelly sand under axial uplift behavior and the effect of ground condition and lateral loading on the uplift behavior. Because of the axisymmetric condition of the problem studied, only half of the model is simulated. The chosen domain of the medium is discretized into a set of quadrilateral elements and the pile is discretized by the cylinder element. The interaction between the soil and pile is considered according to interface elements. Mohr-Coulomb criterion is adopted to model the soil behavior (perfectly elastic-plastic), while the pile is simply considered as a rigid body. The soil parameters such as Young’s modulus, cohesion and internal friction angle used for numerical analyses are determined by laboratory tests and estimated according to the empirical correlations with in-situ tests. The present numerical modeling is verified with the results from field loading tests on pile foundations in Qinghai-Tibet ±550 kV transmission line project. On this basis, parametric studies are carried out to uncover the behavior of pile in frozen soil. It is observed that pullout is the dominant failure mechanism of pile and the uplift load-displacement curve clearly exhibits an asymptote, consisting of initially linear elastic, nonlinear transition, and finally linear regions. These results are consistent with the observations in a few previous studies. In addition, larger uplift capacity of pile foundation in freezing period and gravelly sand is gained (about 20%). Lateral loading increases the deflection and therefore, decreases the uplift capacity of pile foundation. For the convenience of using the results obtained in practice, the values of uplift factor for pile foundation in silty clay and gravelly sand are provided. Finally, it should be noted that the method used, and the results obtained in the current work could be useful for engineers and designers, at least providing them some qualitative evidence for pile design in seasonally frozen soil regions and permafrost regions. This is important and necessary to ensure the safety of construction in such regions. Meanwhile, numerical analyses in the current work can be a benchmark example for subsequent research studies. © 2022 Science Press (China).     

和田河流域近 60 年降水尧气温与径流演变特征研究

以新疆和田河流域为例,采取Mann-Kendall趋势检测法、Pettitt突变检测法与小波分析等方法剖析了研究区近60年气温、降雨和径流变动特点。结果显示：（1）研究区降水、气温和径流均有增加或升高趋势,其中气温变化呈显著增加;（2）研究区降水、气温、径流突变分别发生于1986年、1996年和1993年;（3）研究区降水、气温和径流均无显著性周期性变化,但存在短时间段周期变化,降水在研究时段内呈现丰枯交替变化,自20世纪90年代逐渐湿化。气温呈现逐渐升高的发展趋势。20世纪90年代以前,径流年代际变化以偏枯为主,近20年年代际变化以偏丰为主。     

新型磁选装置的研制及其应用于分离超贫磁铁矿中的磁性铁

磁性铁是超贫磁铁矿勘查中的基本分析项目之一,为准确测定磁性铁的含量,首先需要实现磁性铁的定量分离。目前常用的手工内磁选法由于所用磁铁的有效磁场强度难以保证,而且受人为操作的影响较大,导致分析结果的重现性差。本文应用50 m L滴定管、电磁铁和三相异步电动机,研制了一种新型磁选装置——电磁式磁性铁分选装置,实现了超贫磁铁矿中磁性铁与非磁性铁的定量分离,结合重铬酸钾容量法建立了超贫磁铁矿中磁性铁的分析方法。在选定的磁选条件下(电流2.5 A,磁选管运动频率40 r/min,磁选时间5 min)分析铁矿石标准物质,磁性铁的测定值与标准值的相对误差小于1.0%;分析采自实际矿区的超贫磁铁矿样品,磁性铁的测定结果与手工内磁选法一致,且相对标准偏差(RSD,n=5)小于1.0%,优于手工内磁选法的精密度。本方法采用的电磁式磁性铁分选装置有效地控制了磁场强度的强弱,避免永磁铁出现磁损失,同时可以量化磁性铁分离的参数,提高了磁性铁的分析精度。     

利用扫描电镜-电子探针研究四川杨柳坪镍铜硫化物矿床铂钯的赋存状态及沉淀机制

本文利用电子探针和配备能谱分析功能的扫描电镜对四川杨柳坪镍-铜硫化物矿床中铂钯的赋存状态进行了研究。结果表明,铂以独立矿物相砷铂矿和自然铂存在;钯以碲化物、碲铋化物、碲锑化物、锑化物及自然钯独立矿物相存在,也以类质同象形式分布在碲镍矿中(钯含量约10%),另外还以锑铋钯碲矿、六方锑碲钯矿、碲钯矿独立矿物相存,并以类质同象形式分布在Vavrinite(钯含量5%)和砷铂矿(钯含量1%~5%)中。杨柳坪矿床中铂钯元素沉淀与贱金属矿物(BMS)及晚期热液蚀变矿物蛇纹石、方解石密切相关,其沉淀经历了3个阶段:1早期高温阶段(1200~900℃),铂钯元素沉淀并包裹在BMS中;2中期中高温阶段(650~250℃),分离结晶作用使铂钯元素沉淀并分布BMS矿物的边部,同时该阶段热液来源的铂钯元素沉淀于BMS粒间;3晚期热液蚀变阶段(500~300℃),热液蚀变作用引起铂钯元素沉淀在蚀变矿物中或嵌布在BMS裂隙。本文研究成果为认识该矿床及同类型镍-铜硫化物矿床的铂钯成矿过程提供了新的依据。     

电感耦合等离子体质谱-原子荧光光谱法研究上海口岸进口印度尼西亚煤炭微量元素的赋存形态特征

印度尼西亚是我国最大的煤炭进口国,本文应用电感耦合等离子体质谱、原子荧光光谱、直接测汞仪等技术分析了上海口岸31批进口印度尼西亚煤炭中的12种微量元素,结合数理统计方法研究该类煤炭中微量元素的赋存形态。结果表明,进口印尼煤炭中含有高汞煤、三级含砷煤,As、Hg的平均富集系数大于1,其迁移风险值得关注;Be、Cu、Mo、Cd、Sn、Pb含量均低于中国煤和世界煤炭的平均水平,体现出印尼煤炭低灰分的品质特征。12种微量元素和相关项目(灰分和全硫)可划分为3类:第一类归纳为黏土矿物吸附类,包括As、Be、Cr、Co、Ni、Cu、Mo、Cd、Sn、Pb、灰分;第二类归纳为硫铁矿类,包括Hg、全硫;第三类归纳为碳酸盐矿物类,包括Ba。本文研究结果对于指导进口煤炭开发、利用过程中的环境评价和洁净化处理具有一定的参考价值。