鲁北深部砂岩热储开发地质环境变形效应研究

山东省深部砂岩热储资源丰富,热储开发利用对区域经济社会发展具有重要促进作用。但如果不注重深部热储的适度、有序开发,超出其临界量后可能会引发区域地面沉降等不良地质环境问题,因而,研究深部砂岩热储开发引发的地质环境变形问题意义重大。本文针对山东省鲁北典型深部砂岩热储区热储开采的地质环境影响问题进行深入研究,确定了开采量、开采层位等因素导致的热储层沉降量,分析了热储层沉降对该区地面总沉降的贡献。对深入认识鲁北地区深部砂岩热储的地质环境效应,合理开发深部热储资源提供借鉴与依据。     

华北平原鲁北地区地下水超采导致地面沉降区域特征及演化趋势预测

鲁北地区作为华北平原地面沉降的重要组成部分,其地面沉降问题日趋严重。以滨州博兴县为工程背景,基于研究区详细水文地质与工程地质资料以及历年地面沉降监测数据,系统分析该地区地下水动态分布及地面沉降分布演化特征。以Biot多孔介质固结理论为基础,建立博兴县地面沉降三维流 固耦合数值模型,还原地面沉降发展过程并预测分析不同地下水开采方案下的沉降演化规律。研究结果表明：博兴县浅层地下水位降幅呈现南大北小特点,深层地下水形成了以县城区为中心的椭圆形地下水区域降落漏斗;地面逐渐形成了分别以博兴县城区、湖滨镇和店子镇为沉降中心的三个小型沉降区,且有相互关联扩展的趋势;地面沉降三维流固耦合模型较为理想还原了研究区地面沉降发展过程,预测在现状地下水开采方案下未来10年内地面沉降仍以较大速率继续发展,累计沉降量超500mm的区域面积不断扩大,当减小20%现状地下水开采量时是较为合理有效的开采方案。     

阳光直射、室内遮阴和涂保护层对恐龙化石风化影响的模拟研究

恐龙化石是地史时期保存在地层中的生物遗体或遗迹,一旦因自然原因或经人工发掘暴露地表后,则面临着严重的风化破坏问题,其中最严重的破坏因素主要是来自于太阳光照。化石长期遭受日照影响,周而复始,受热应力作用使化石表面产生裂缝,最终化石整体破碎。化石受热情况不同,包括阳光直射、室内遮阴和化石表面涂保护层三种不同情况下受热。该文从这三种不同情况出发,通过数值模型对化石及围岩对温度的敏感性进行分析研究。研究发现,阳光直射时温度梯度大小和温度梯度产生的温度应力远远大于室内遮阴和涂保护层后的温度梯度和温度应力;不涂保护层,化石部分温度梯度和温度梯度产生的温度应力大于涂保护层温度梯度和温度应力。     

热应力对内含裂隙恐龙化石的影响研究

为深入研究热应力对内含裂隙的恐龙化石的影响,该文模拟10℃,20℃,30℃,40℃,50℃及60℃六种不同温差情形,通过ABAQUS数值模拟软件,揭示地表温度与日照照射在化石表面的温度形成的温差对恐龙化石的影响机制。试验结果表明:在不同温差作用下,热应力的分布主要集中在恐龙化石裂隙的右上角位置,而右下角则没有出现明显的热应力,热应力分布出现不均匀现象,容易诱发恐龙化石开裂,加快风化速度。热应力值随着温差的增大而呈近似线性关系增大。在同一温差、不同轴压条件下,热应力值的增长率呈下降趋势,最大增长率为93.54%,形成于温差为10℃、轴压由0.04MPa变为0.12MPa阶段;热应力值最小增长率为17.46%,形成于温差为60℃、轴压由0.12MPa变为0.20MPa阶段。开裂角随着温差变大而增大,在温差为40℃时,开裂角达51.5°最大值;当温差继续增大时,开裂角呈减小趋势。恐龙化石的极限载荷随着温差的增大而呈下降趋势。其中,温差为10℃时,其极限载荷为最大值2.5MPa,而当温差为60℃时,其极限载荷为最小值1.5MPa。     

影响恐龙化石及围岩风化破坏的主要因素及风化机理研究

导致恐龙化石及围岩风化破坏的因素十分复杂,其自身的物质组成、结构构造、胶结物的类型等内部因素决定了其抵御风化破坏的能力。化石及围岩的物理化学成分越稳定、结构构造越致密完整,其抗风化能力就越强。气温的反复变化以及各种气体、盐类、水溶液和生物的活动等外部因素,是促使恐龙化石或围岩发生风化破坏的直接的原因。这些风化包括物理风化、化学风化和生物风化。它们使组成化石或围岩的矿物成分发生分解、结构构造发生变化,使化石或围岩由整块变成碎块,由坚硬变得疏松,甚至化学成分也发生改变,从而造成了化石或围岩的风化破坏。     

温度场和渗流场耦合对恐龙化石风化破坏的影响

在恐龙化石经受风化破坏过程中,温度和水是起作用的两大主要因素。为了深入探讨恐龙化石风化破坏机理,有效、科学、合理地保护恐龙化石,该文将恐龙化石及围岩作为岩体,运用岩体水力学研究中温度场与渗流场之间的耦合关系,研究温度和水在恐龙化石风化破坏过程中的内在机制。通过建立温度场与渗流场数值模型,模拟温度场与渗流场在恐龙化石风化过程中的相互作用,定性分析了温度与水相互作用对化石风化的破坏机理。     

热应力对恐龙化石风化损坏的影响研究

由热应力引起的热破裂作用是造成恐龙化石破坏的一个重要因素。在太阳照射条件下,由于受热不均匀及日照的长久往复循环作用,使得化石表面发生热破裂作用,导致化石表面产生裂缝,加速了恐龙化石风化。采用模拟实验的方式,主要针对恐龙化石试件的物理力学受力变形特性进行研究。通过有限差分软件FLAC3D进行数值模拟,揭示日光辐射造成的恐龙化石温度差异分布对化石风化的影响。试验结果表明:恐龙化石不同部位的温度差异,是造成化石内部热应力分布不均匀的重要原因,热应力的不均匀性导致化石发生热破裂,加速了化石风化受损,因此化石保存要尽量放在恒温环境下,避免化石温度往复变化。     

高速摄影测量系统中双相机同步技术的实现

提出了一种基于图像采集卡的可实现高同步精度的双相机高速立体摄影测量系统的设计方法。通过采用Genlock同步锁相技术和模拟接口的XTAL工作模式,实现了在理论上快门速度高达1/200 000 s时具有纳秒级的同步工作精度,并通过实验验证了系统的同步精度达到微秒级。     

时序InSAR技术的潍北平原地面沉降分析

针对潍北平原地区较为严重的地面沉降灾害,该文通过长序列地面沉降监测资料全面掌握了该地区地面沉降现状,为该地区地面沉降的预防治理提供科学依据.该文利用SBAS-InSAR技术对潍北平原地区2017年8月-2019年10月期间的Sentinel-1A数据进行了处理.基于水准测量数据对监测结果进行验证,获取了该区域的地面沉降时空分布特征,对沉降典型特征点的时序形变特征进行了分析,研究了地面沉降与地下水之间的相关性.结果表明:2017-2019年间最大沉降速率超过50(mm·a-1)的区域主要包括寿光市羊口镇、营里镇、侯镇,寒亭区大家洼镇、央子镇以及昌邑市龙池镇;地面沉降受地下水超采的影响较为显著,地面沉降漏斗与深层地下水降落漏斗分布特征基本一致.     

基于综合权重和改进物元可拓评价模型的地下水水质评价

鉴于物元可拓评价模型存在关联函数计算上的局限性,提出通过改进物元可拓评价模型的构造过程进行水质评价,并引入层次分析法和熵权法计算评价指标的综合权重以避免指标权重的绝对主观性和绝对客观性,建立了基于综合权重和改进物元可拓法的地下水水质评价模型,并从感官、一般化学、毒理学3个方面构建了地下水水质综合评价指标体系。将该模型应用于平度市古岘镇的地下水水质评价,并与综合评分法和属性识别法的水质评价结果进行比较分析。结果表明：该模型评价结果与其他两种方法评价结果的相同率均达70%,即使评价结果不同处的差异也基本在1个等级范围之内;而综合评分法和属性识别法评价结果的相同率仅为50%,且评价结果不同处的差异最大可达3个等级。