易坍塌地层双管水平定向钻进工艺研究

水平定向钻进技术已被广泛地用于铺设各种管线,具有施工速度快,对地面破坏小,不会影响已有管线的正常使用等优点。但是,在砂卵石和粉细砂类易坍塌地层中,常规的单钻杆水平定向钻进常会出现导向偏差和钻孔坍塌等事故。在已有技术的基础上,开发出了一套双管水平定向钻进系统,包括双回转动力头钻机、内外钻杆、双管导向节。通过现场应用证明了该双管系统具有导向精度高、调整方向灵敏等优点,能克服易坍塌地层带来的导向精度差和钻孔坍塌等难题。     

贵州黔东南坑头蚀变岩型金矿的发现及意义

坑头金矿位于贵州黔东南金矿带,前人对该金矿带石英脉型金矿进行了广泛研究,认为深部可能有蚀变岩型金矿存在,但都未证实。近期经综合研究,在坑头金矿施工钻孔发现坑头金矿的深部存在蚀变岩型矿体,含金量最高达6. 65 g/t。蚀变岩型金矿矿石中金的赋存状态以裂隙金为主,主要载金矿物为毒砂。硅化蚀变及断层与金矿化关系密切,金矿体位于硅化蚀变发育的构造破碎带中。目前,黔东南金矿的开采目标多为300 m以浅的石英脉型金矿体,因此该发现对黔东南地区金矿深部勘查工作具有重要意义。     

天然硫化物矿物对地球深部热能的热电转化效应研究

金属硫化物半导体矿物在地壳中分布广泛,其中一些禁带宽度较窄的硫化物矿物,如黄铁矿、黄铜矿和斑铜矿等,在地热梯度下产生的天然热电势可将地球内部热能转化为电能。本文选取黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、斑铜矿以及斑铜矿-赤铁矿-辉铜矿集合体等天然硫化物矿物样品,研究了其热电特性。研究结果表明,300～700K下,除磁黄铁矿具有低塞贝克系数和超高电导率而表现出金属导体的电输运行为外,黄铁矿和黄铜矿为n型半导体,斑铜矿和斑铜矿-赤铁矿-辉铜矿集合体为p型半导体,具有150～500μV/K的显著塞贝克系数和5～95 S/cm的电导率,说明样品在地热梯度下具有产生显著热电效应的能力。根据激光闪射法测得的热扩散率以及样品的理论比热、密度计算热导率,斑铜矿及硫化物矿物集合体样品表现出小于1 W/(m·K)的低热导率,说明样品在局部热源影响下可形成较大温差。根据热电基本理论和地热梯度构建天然热电效应模型,对硫化物半导体矿物集合体产生的天然热电势、额外地表电流密度及热电转换效率进行了模拟计算得出经验公式,发现硫化物半导体矿物在300～650 K条件下能产生100 m V左右的天然热电势,产生的最大热电转化率可达4‰,且可以通过偶极电流源模型计算矿物体产生的额外地表电流密度。研究认为硫化物半导体矿物可能作为天然热电转换介质深刻影响地球内部能量的转化与传递过程。     

饱和土地下源u-P形式解答动力响应计算

一直以来,由Biot孔隙弹性动力方程得到的饱和土地下源Green函数都是u-w形式（u为固相介质位移,w为流相相对于固相的平均位移）。应用两相介质纵波解耦理论,得到了饱和土半空间地下点源荷载的u-P形式（P为孔压）Green函数频域解答;克服了u-w形式Green函数在边界元（BEM）积分时的增根影响。再由Hankel反演,结合Somigliana表象积分,完成BEM计算。并以计算结果分析了地下集中力作用时,饱和土位移、孔压、排水量等动力特性,这对地铁等交通工程、地震工程、土-结构动力相互作用（SSI）的响应计算都具有较重要应用价值。     

基于粒子群算法优化小波支持向量机的岩土力学参数反演

常用的确定岩土力学参数的方法有原位测试和室内试验两种,但都存在一定的局限性,参数选择的合理与否,对设计计算及数值模拟分析结果的有效性影响很大。支持向量机法在理论基础和求解算法方面都具有明显优势,为确保岩土力学参数取值的合理性,采用支持向量机法对岩土力学参数进行反演。先通过小波分析理论构造出支持向量机的核函数,再用粒子群算法(PSO)分别优化Morlet小波、Mexico小波和RBF函数的支持向量机模型参数,通过小波支持向量机模型建立反演参数与沉降值间的非线性映射关系。根据正交试验和均匀试验对需反演的岩土力学参数进行设计,结合有限元软件进行计算分析,得到学习样本和测试样本。分别采用Morlet小波、Mexico小波和RBF函数得出的预测结果和原始数据进行对比分析,发现采用Morlet小波核函数预测效果更佳。使用Morlet小波核函数预测的参数输入到Midas模型中计算建筑物最终沉降量,比较计算值与实际监测值,其相对误差不超过8.1%。研究结果表明,该方法在岩土工程参数的反演中具有良好的应用价值,对今后岩土力学参数的确定及校核提供了一种新方法。     

基坑全过程开挖及邻近地铁隧道变形实测分析

根据邻近已运营地铁隧道的基坑工程监测数据,对基坑开挖全阶段施工过程的深层土体侧向位移与邻近地铁隧道变形之间的规律展开研究,探讨基坑开挖的施工危险节点与重点影响区域。研究发现,基坑开挖前期围护结构施工和降水均对地层和邻近地铁产生了不容忽视的初始位移影响,围护结构长时间无支撑暴露是基坑侧移快速增长的危险时段;基坑开挖具有空间效应,中部侧向变形要大于边角,且单向开挖易造成后挖区土体的位移场和应力场叠加,引起邻近隧道的最大变形向后挖区偏移;基坑开挖深度与邻近地铁埋深相近时,隧道结构产生显著的水平位移和“横鸭蛋”式收敛变形,竖向位移波动不大;深层土体侧移曲线表现为“阶梯鼓肚形”,土体最大水平位移与隧道变形在小范围内呈线性关系,但随着侧移量的增大,隧道变形发生偏离拟合曲线的超线性增长,在工程中应值得关注。     

苏北淮安盐盆杨槐区块浦二段盐韵律特征及其古气候意义

盐湖沉积因具有成盐多期性和连续完整性的特点,是恢复成盐期古环境的重要研究对象,形成的不同级次盐韵律记录了不同尺度周期下古气候的干湿变化。上白垩统浦口组是淮安盐盆的主要含盐层系,对含盐层段盐韵律的研究有助于恢复该地区成盐期的古气候特征。在对资料井A1井取心段岩心精细观察和岩样矿物成分分析的基础上,分析资料井岩性的垂向变化,对浦口组盐韵律特征进行识别并划分。根据盐韵律对古气候的指示作用研究成盐期区块短尺度气候周期下的古气候变化。将淮安盐盆杨槐区块浦口组划分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级韵律,识别出完整的盐韵律组合,即泥岩—钙芒硝质盐岩—盐岩—钙芒硝质盐岩。含盐段中广泛发育暖温相矿物钙芒硝,指示气候特征为炎热的暖旱型。在Ⅳ级韵律尺度下建立了气候干湿性变化曲线,表明区块气候干湿性波动频繁,但仍以干旱为主,韵律厚度大致反映了气候波动频率大小。     

珠江口盆地惠州地区珠江组砂体上倾尖灭的地质-地球物理“逐级预测”方法

砂体上倾尖灭油气藏是岩性油气藏中重要类型之一,砂体上倾尖灭的刻画与描述是上倾尖灭圈闭有效性评价的关键。在以三角洲前缘沉积为主构成的三级层序内,三角洲沉积相关砂体上倾尖灭的地质-地球物理“逐级预测”描述方法对于认识上倾尖灭油气藏分布规律及其油气勘探具有重要意义。该方法由5个部分组成:在三级层序识别的基础上,运用高精度层序地层划分技术建立了四级层序构成的高频层序地层格架;在高频层序约束下,利用地震沉积学技术描述沉积相的平面分布;在地质模型指导下,利用频谱成像技术定性确定尖灭带的分布;利用相控储层反演半定量、定量预测砂体尖灭线;根据不同成因砂体的沉积特点,利用正演模拟技术开展尖灭线的外推预测。     

辽河坳陷清水洼陷沙三段页岩气富集条件

受构造作用控制,辽河西部凹陷清水洼陷沙三段页岩沉降-沉积中心发生由北西向南东方向的明显迁移,表现为欠补偿沉积的半深湖-深湖相同步迁移。从湖盆中心向陆方向,清水洼陷沙三段沉积时期主要发育了深湖-半深湖-浅湖-扇三角洲等沉积类型,对应形成了从Ⅰ、Ⅱ到Ⅲ型的干酪根分布。与此对应,页岩中的石英、长石等脆性矿物含量递次增多,而黏土矿物含量逐渐减少,反映为沉积相对页岩有机地球化学条件和矿物成分的控制作用。在深大断裂控制下,页岩沉积剖面表现为向西减薄的楔形,TOC从中心处的最大值向外逐渐降低,成熟度R_o介于0.5%~2.0%,为页岩油气的形成提供了有利的富集条件。在现今埋深状态下,洼陷区页岩一般处于热成熟生油阶段,埋深较大的局部地区可达高成熟阶段,进入页岩气为主状态,形成“下气上油”的生烃格局。沙三段页岩主要处于中成岩阶段B期,出现了大量定向排列的片状伊利石。在4 000 m以深的页岩中,伊蒙混层比小于15%,发育了多种孔隙类型,伴生黄铁矿和伊利石等黏土矿物,孔隙度一般为0.7%~3.5%,8~35 nm的页岩孔隙直径所占体积最大。高精度含气量解析结果表明,双兴1井沙三段页岩含气量为1.6~5.44 m³/t,随着页岩储层成岩裂缝增加,页岩含气量不断增加。总含气量、吸附含气量与TOC具有很好的相关性,但总含气量增加速度较吸附气增量速度更大,这与有机质生油气产物关系密切,与溶解态天然气的存在也不无关系。有机质类型多样、油气共生、含气量较大且下气上油,形成了辽河清水洼陷特色的页岩气富集模式。