不连续面在双重介质热-水-力三维耦合分析中的有限元数值实现

在建立双重介质热-水-力耦合微分控制方程的基础上,提出了裂隙岩体热-水-力耦合的三维力学模型,对不同介质分别建立以节点位移、水压力和温度为求解量的三维有限元格式,开发了双重介质热-水-力耦合分析的的三维有限元计算程序,在有限元数值分析中不连续面应力计算采用等厚度空间8节点节理单元进行离散,而不连续面渗流和热能计算时采用平面4节点等参单元进行离散,这样保证了不同介质之间的水量、热量交换和两类模型接触处节点水头、温度和位移相等。通过高温岩体地热开发算例,揭示了在热-水-力耦合作用下不连续面处于低应力区,其张开度随运行时间的延长呈非线性增加,非稳定渗流阶段不连续面显著地控制着渗流场的整体分布,它的水头远高于拟连续岩体介质的水头,而进入稳定渗流阶段不连续面的控渗作用不明显,由于高温岩体地热开发系统中存在大规模的热量补给,不连续面对岩体温度场分布的影响并不显著。     

烧变后粗砂岩抗拉特性试验研究

对40块粗砂岩试件高温后的密度、纵波波速和抗拉强度变化规律进行了试验研究。结果表明,高温后粗砂岩的密度随试验温度的升高减小幅度很小,几乎可忽略不记;高温后试件中纵波波速的传播随温度升高基本呈线性降低,而减小率呈二次曲线规律变化;存在一个温度点R,使高温后试件的抗拉强度呈开口向下抛物线关系变化,且在R温度作用后试件抗拉强度达到最大;当试验温度大于700 ℃后,试件的抗拉强度变得很小,且当温度升高时变化幅度也很小。高温后纵波波速与抗拉强度关系复合2次曲线关系。     

西藏措勤曲洛地区新发现侏罗纪地层

在西藏措勤县曲洛乡门缸错地区发现了侏罗纪地层,详细描述了实测的侏罗系剖面,将该套地层暂时命名为曲洛组。讨论了该组的岩石组合特征和沉积环境,认为主要为一套海陆过渡三角洲—滨岸泻湖相沉积。根据曲洛组中的双壳化石、古植物及孢粉组合特征将这套地层的时代确定为早侏罗世。措勤地区下侏罗统的发现为区域地质构造演化研究和矿产资源勘查提供了新资料。     

通风块石层非达西效应的试验研究

块石通风路基是青藏铁路建设中保护多年冻土的主要措施,准确地描述空气在块石中的流动是块碎石路基冷却效应数值分析的首要问题.通过风洞试验研究了块石层内部渗流速度和压力梯度的关系,试验中块石的平均粒径为12.5cm,孔隙率为0.487,风速和压力差数据是在不同的风机转速下测得.结果表明:块石层内空气渗流速度随压力梯度增大而增大,压力梯度与渗流速度之间存在非线性关系.基于Forchheimer方程,利用试验数据获得了块石层的渗透率和惯性阻力系数.这些结果可为各种块石结构路基降温效果的数值分析提供理论基础.     

空气扰动技术对地下水中氯苯污染晕的控制及去除效果

原位空气扰动技术(air sparging,AS)是去除饱和土壤和地下水中挥发性有机物的最有效方法之一。首先利用二维砂槽研究曝气量与空气饱和度、影响半径的关系。结果表明:提高曝气量可以增大地下水中的空气饱和度以及曝气影响半径,但二者的增幅与曝气量的增幅不成比例,随着曝气量的增加,二者增幅减缓。又利用砂槽研究了在水力梯度一定的情况下,不同曝气量对氯苯迁移和去除效果的影响。空气的注入降低了影响区域的渗透系数,减缓了地下水的流动,有效地控制了污染物的迁移。未曝气时,130 h以后,氯苯随地下水流迁移出砂箱的比例为19.7%,而曝气量为0.1、0.2 m³/h时,此比例仅为3.6%和0.9%;与此同时,AS对氯苯的去除率分别为68.2%和78.6%。这说明AS可以有效控制污染物的迁移和去除,曝气量较大时效果更为明显。     

Ar和H在矿物中的扩散补偿关系及其对扩散系数的预测

对现有实验扩散数据的检查发现 ,Ar和H两种元素在不同矿物中分别存在着扩散补偿关系。孔隙度作为矿物内部离子堆积密度的一种量度 ,它与Ar和H的扩散活化能之间存在负的线性相关性 ,因而可以用于预测元素在矿物中的扩散系数。文中采用离子孔隙度法预测了Ar和H在不同矿物中的扩散系数 ,得到的结果与已有的实验数据在实验误差范围内是一致的。由于扩散补偿效应 ,同一物质在不同矿物中的扩散速率在特定温度下趋于汇聚 ,Ar扩散的转折温度为 (86 0± 10 0 )℃ ,H扩散的转折温度为 (330± 50 )℃。这为地质过程中Ar和H扩散的封闭温度提供了一种借鉴 ,因此伴随Ar扩散的地质时钟在低于 86 0℃时才开始启动 ,共存矿物间的氢同位素地质温度计仅当温度低于 330℃时才是有效的。     

竖向排水井地基工后沉降预测

预测工后沉降是排水固结预压加固软土地基的关键问题之一。根据等应变竖向排水井地基固结理论,提出了沉降曲线的近似计算方法。通过实测沉降资料与近似理论曲线的拟合,获得竖向排水井地基的最终沉降量和平均固结度,从而预估其工后沉降量。将该方法分别应用于真空预压和堆载预压处理的竖井地基,进行工后沉降预测,结果表明该方法是可行的     

土力学的现状及其数值分析方法中某些问题的讨论

概括性地论述了土力学目前的状况,指出土力学仍然处于半理论、半经验的发展水平。论述了土力学数值分析方法在工程应用中存在的问题,并对如何正确地使用土力学的数值分析方法和改变土力学数值分析在工程应用中的不利状况进行了讨论。另外,就如何改善这种状况提出了一些措施。从这些讨论可以得到以下结论,土力学还处于发展的初期阶段,随着土力学的理论及其数值分析方法的不断发展,以及其使用经验的不断积累,计算土力学在工程实践中将会得到越来越多的应用,它必将成为岩土工程分析中的有力工具。     

鄂尔多斯盆地东部热力作用的期次和特点

盆地深部由于地球内蕴藏的巨大热源和岩石圈放射性元素蜕变热构成的热能,可通过多种热传导方式释放,如岩浆类热流物质向地壳浅部或近地表上部传递热力形成地热异常和热力作用。鄂尔多斯盆地东部晋西挠褶带热力作用发育具有与华北板块早白垩世发生的重要构造转换和岩石圈减薄事件等背景相关,深部岩浆侵入和热力作用事件的发生可使该区地下深处形成许多隐伏的中深成侵入岩或浅成-喷发相岩体及其伴随的热力构造。早白垩世这次强烈的构造热力变动伴有盆地东翼大面积的抬升隆起、吕梁断隆带的翘倾、离石断裂带和晋西挠褶带及西倾大斜坡的形成。以紫金山碱性杂岩体为代表的岩浆热力作用表现为一个多期形成的岩筒、岩床状碱性侵入体,地球化学特点是富碱、Fe,贫Mg;稀土元素含量高,无Eu异常;表现出岩浆侵入有明显的两组方向和多期多阶段侵入或喷发,可侵入到二叠纪—三叠纪地层中。盆地东部火成岩同位素测年数据统计岩浆-热力作用高峰期在110～150Ma。挑选紫金山碱性杂岩体3件单颗粒锆石样数百粒,进行U-Pb同位素SHRIMP测年,其中17组锆石样年龄在125～132Ma,相当于早白垩世。与华北地区早白垩世较普遍的构造热事件具有一致性。此外,还发现有早期(石炭纪—二叠纪)岩浆热力作用事件。构造演化分析显示多期多阶段热力作用特点。鄂尔多斯盆地东部热力作用对盆地油气煤铀多种能源成矿成藏富集研究与勘探评价具有重要意义。     

四川岔河锡矿区富铟矿石的发现及其找矿意义

铟(In)是一种稀散元素,它极少呈独立矿物出现,而是以其他矿物,例如金属硫化物、金属氧化物等为载体。近年来,随着对铟的年需求量不断上升,铟的市场标价一路走高,今后的上涨空间仍然很大。作者通过岩石矿物学和地球化学研究,初步发现四川岔河锡多金属矿区的铟含量很高,最高可达186.5×10-6,因此,推测此地区有很大的找铟前景。通过对铟与其它成矿元素的相关分析,发现该地区的铟与Zn、Cu、Fe、Cd、Sn、Ga都有明显的正相关性,由此推测铟可能存在于它们的金属硫化物、氧化物和(或)锡的氧化物中,进一步的电子探针工作发现,铟主要赋存于闪锌矿中,闪锌矿中最高含量可达500×10-6。因此,初步推断岔河地区铟有很大的找矿前景,应该考虑在今后的地质找矿工作和采选冶过程中加以综合评价和综合利用。