岩石初始宏观变形模拟及微裂纹闭合应力确定方法

为了建立能够反映岩石初始宏观变形模拟方法以及微裂纹闭合应力确定新方法,首先,针对岩石及其内部微裂纹的受力变形特点,将岩石视为由岩石基质和微裂纹两部分组成,并以此建立了岩石与其组成成分之间的变形分析模型,并由材料变形力学分析角度分别建立了岩石基质和微裂纹的受力变形分析方法,从而建立了岩石初始宏观本构模型并给出了模型参数的确定方法;然后,针对现有微裂纹闭合应力确定方法存在的缺陷与不足,提出了基于本文模型的微裂纹闭合应力确定新方法;最后,基于本文模型探讨了围压对岩石初始宏观变形非线性上凹程度的影响,从理论上阐述了围压效应即围压与岩石初始宏观变形非线性上凹程度成负相关。研究结果表明,本文模型不仅能够很好地模拟岩石启裂前变形全过程,还能够阐述岩石与其组成成分之间的变形关系;微裂纹闭合应力确定新方法既满足微裂纹闭合应力的理论意义又能够避免人为因素的干扰,并具有易操作性的特点,表明了本文模型与方法的合理性与可行性。     

松辽盆地齐家地区高台子致密油层包裹体古流体压力特征及其地质意义

流体包裹体热动力学（PVTx）模拟应用包裹体组分、均一温度和气液比,结合模拟软件可以恢复包裹体被捕获时的古流体压力,以松辽盆地齐家地区高台子致密油层为例,应用激光共聚焦扫描显微镜、显微荧光和显微测温等分析,划分了油气充注幕次并恢复了各幕次流体古压力,该应用有效区分了不同幕次流体古压力特征。研究结果表明:齐家地区高台子油层存在两期油气充注,第1期发生在晚白垩世嫩江晚期（79~75 Ma）,主要充注发黄色荧光的原油,古流体压力为16.13~16.97 MPa;第2期发生在晚白垩世明水期（69~65 Ma）,主要充注发黄绿色、蓝绿色荧光颜色的原油,古流体压力为22.14~26.13 MPa。研究结果有助于深化勘探区油气成藏规律的认识。      

硫酸盐渍土含水率单次递减条件下的盐胀特性

为探究硫酸盐渍土在含水率递减下的盐胀特性,通过自主设计的试验装置,在室内开展了11组含水率单次递减下的盐胀试验,共历时2 868 h。结果表明：在含水率单次递减下硫酸盐渍土的起胀含盐量约为1.2%。含盐量<1.2%时,土体干缩,干缩量与含盐量近似呈下凸的二次抛物线规律,且干缩峰值含盐量约为0.5%;含盐量≥1.2%时,土体膨胀,且盐胀率与含盐量近似呈线性增大规律。盐胀敏感含水率区间受含盐量影响很小,含盐量从1.5%增至4.0%,盐胀敏感含水率区间基本稳定。此外,含水率递减速率与含盐量呈负相关规律,同一含盐量的硫酸盐渍土,其含水率的递减速率随含水率的降低亦减慢。基于以上试验结果,进一步开展了4组单次降温下的盐胀对比试验,结果表明：含盐量升高时,起胀温度区间逐渐升高,盐胀敏感温度区间的区间范围逐渐扩大。单次降温下的盐胀率均高于含水率单次递减下的盐胀率,且随着含盐量的升高两试验条件下的盐胀率差值趋于一常数。研究结果对西北地区高含盐量的残余型硫酸盐渍土地基的盐胀性评价具有重要指导意义。     

考虑结构性的冻融作用对黄土湿陷系数的影响

结构性是黄土的基本属性,黄土的湿陷特性与其结构性之间有着必然的联系。针对冻融作用对不同结构性黄土湿陷性的影响,以水泥作为模拟土颗粒间的联结材料制备了人工结构性土,开展了不同水泥含量的人工结构性土与相应的原状土、重塑土的湿陷试验,分析了结构性、冻融作用、初始含水率、湿重度及荷载大小对湿陷系数的影响规律。试验结果表明：冻融前后,人工结构性黄土的湿陷系数均比原状土、重塑土的湿陷系数小,且随着水泥含量的增加,湿陷系数有所减小;冻融之后,各土样的湿陷系数几乎均有所增加,但增加的程度和土样初始结构、含水率、干密度（压实系数）及竖向荷载关系密切,尤其当含水率接近最优含水率和土样为重塑土或水泥含量较低的人工结构性土时,冻融后湿陷系数增大幅度显著。在标准荷载200 kPa下,冻融前后原状土、重塑土的湿陷系数与其湿重度之间基本呈较好的线性负相关关系,而人工结构性黄土湿陷系数与湿重度之间并不呈线性关系;竖向荷载为50 kPa时,重塑黄土和5%水泥含量黄土的湿陷系数与冻融次数之间存在着较好的对数关系。以水泥作为土颗粒间联结材料,制备的人工结构性土是否能很好地代替原状土反映结构性黄土的湿陷特性,还需更进一步深入研究。     

水平加筋地基极限承载力的极限上限分析法

水平加筋是广泛应用的软土地基处理方法之一,而水平加筋地基极限承载力的确定是其地基处理设计的重要依据。因此,首先结合条形基础下水平加筋地基的工程特点,在探讨其承载机制和破坏特点的基础上,考虑破坏间断面上筋材与地基土体的变形协调,构建出反映加筋参数变化影响的可变破坏模式及机动允许速度场;然后,在此基础上,通过重点研究筋材的能量耗散分析方法,并引入上限极限分析理论,建立出条形基础下水平加筋地基极限承载力分析模型,再引入序列二次规划优化分析理论,建立出条形基础下水平加筋地基极限承载力确定方法,它能充分反映加筋设计参数对地基破坏模式及承载力的影响;最后,通过试验结果与该方法及现有同类分析模型结果的比较分析,表明了该模型与方法的合理性与可行性。     

考虑间歇充填和浓度效应的充填体长期强度试验研究

为探究不同充填间隔时间(FTS)和料浆浓度对胶结充填体长期强度影响机制,配制70%、72%、75%三个浓度、充填间隔时间为12、24、36、48 h的两分层胶结充填体试件,开展单轴抗压强度(UCS)试验并探究其力学特性及其破坏形式。试验结果表明,（1）胶结充填体峰值抗压强度随充填间隔时间增大而呈递减趋势,充填间隔时间一定时胶结充填体抗压强度随料浆浓度增大而增大,且峰值抗压强度与充填间隔时间呈多项式函数规律;（2）胶结充填体试件加载过程中表现为压密阶段、线弹性阶段、裂纹扩展阶段和破坏发展4个阶段,随充填间隔时间延长,胶结充填体的破坏形式可能表现为张拉破坏–拉剪破坏过渡–拉剪混合破坏的损伤模式。研究结论能够为后期充填体强度设计和稳定性控制提供有益参考。     

煤田火区碳排放量计算模型和关键参数研究

完善碳排放清单,是进行减排工作的基础,为了查明煤田火区对大气碳排放的贡献量,以煤氧复合作用学说为理论基础,从不同的研究思路出发,提出了烧失煤量法和排放通量法两种火区碳排放量计算模型。在明确模型中关键参数“释放因子”“排放系数α”“排放通量”“排放系数β”的具体含义的基础上,重点对各参数所对应的获取途径进行了研究论述：(1)释放因子通过在室内进行煤自燃模拟实验得出;(2)排放系数α通过煤岩吸附实验结合火区实地勘测得出;(3)排放通量通过对火区现场煤自燃气体排放及环境因素的实时监测得出;(4)排放系数β通过对遥感图像裂隙信息的提取得到。上述两种计算模型在我国乌达实验区进行了实际应用,并对其可实现性进行了检验。     

利用接收函数方法研究青藏高原东南部地壳结构

青藏高原东南部作为板块碰撞的前缘地带一直是地球科学研究的热点,为了揭示碰撞前缘地带地壳结构特征,作者 利用布设在中国青藏高原东南部的38个宽频带流动台站记录的2487条远震P波接收函数,采用接收函数CCP叠加（共转换点 叠加）和H-κ叠加两种方法获得了研究区域详细的地壳厚度图像和泊松比值。研究结果显示：两种方法获得的地壳厚度特征 具有较好的一致性;青藏高原东南部地壳厚度存在明显的东西差异和南北差异;喜马拉雅构造区内莫霍面深度变化较大, 介于65~80 km之间;拉萨地体内莫霍面深度介于72~80 km之间;雅鲁藏布缝合带两侧地壳厚度突变,缝合带北侧和南侧地 壳厚度相差约8 km。研究区域平均泊松比值较小,为0.24,和大多数造山带泊松比偏低的特征类似。研究区域中下地壳广 泛存在强转换界面,该界面可能对应中下地壳高速层的上界面,埋深40~70 km,表明壳内发生深熔或部分熔融作用,导致 壳内发生重力分异,在中下地壳形成了高速薄层。     

南海北部和海南岛附近海域表层沉积物中有机质的分布和降解状态的差异

利用气相色谱法对南海北部和海南岛附近海域表层沉积物中正构烷烃(n-alkanes)和脂肪酸进行测定和分析,结合粒径、比表面积(specific surface area,SSA)、有机碳(OC%)、碳稳定同位素(δ~(13)C)等参数研究有机物来源和降解状态,并对其影响因素进行分析。研究结果表明:沉积物主要以粉砂为主,平均粒径分布范围在10.97—517.21μm之间,选取的16个站位的比表面积平均值为8.05m~2/g,最大值是S23站位的24.46m~2/g,最小值是S29站位的1.73m~2/g,OC%含量在0.15—1.18之间,δ~(13)C值为–23.05‰—–21.24‰。沉积物中正构烷烃碳链的分布范围是nC_(14)—nC_(33),低碳数峰群以nC_(16)、nC_(18)为主峰碳且具有偶碳数优势,高碳数峰群以nC_(29)为主峰碳。脂肪酸的碳数分布范围是nC_(14)—nC_(30),低碳数单峰型分布,短链饱和脂肪酸(short chain saturated fatty acids,SCSFA)和单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFA)的含量占总脂肪酸含量的70%以上,长链饱和脂肪酸(long chain saturated fatty acids,LCSFA)的含量不到10%,据此说明这两个区域有机质均以海源输入为主。在有机物保存和降解方面,海南岛附近海域有机质载荷(OC/SSA)和δ~(13)C之间的正相关,表现了良好的陆源和海源的有机物更替,但是珠江口附近海域系列样品却未见相似过程。不仅在物源更替方面,在有机质降解特征上珠江口附近海域中的有机物与海南岛附近海域和南海陆架深水区也有很大的差别。海南岛附近海域和南海陆架深水区有机质的降解符合一般规律,随着水深的增加降解程度逐渐变大,然而珠江口附近海域随着水深的增加有机质却越来越"新鲜"。结合前人对珠江口附近海域黏土矿物组成的研究,本文认为珠江口附近海域沉积物中有机质之所以会出现上述"异常"可能是因为该研究区域黏土矿物对有机质选择性吸附所导致。     

秦皇岛入海河流的污染水平、排放特征及对褐潮暴发区生源要素的影响

为查明秦皇岛近海大面积褐潮连年暴发的成因,在2013年3—11月对该地区主要入海河流和沿岸褐潮暴发区的生源要素污染进行了连续调查研究。调查结果表明,所调查入海河流普遍为劣V类地表水,总氮(TN)超标严重,按照氮污染程度由高到低排列依次为大蒲河洋河戴河石河汤河东沙河。各河流中的碳、氮、磷、硅等污染物浓度在时间变化上没有统一规律。基于综合污染指数法的评价结果显示,大蒲河和洋河为重度污染,戴河和汤河从先前的轻度污染加重为中度污染。从污染物入海量上看,TN和化学需氧量(COD)是排放量最高的两种河源污染物,其中溶解态氮占TN的74.6%。在所调查河流中,洋河和大蒲河分别贡献了TN的38.2%和33.2%,同时大蒲河还贡献了75.8%的活性磷酸盐和37.7%的活性硅酸盐,而75.9%的COD来自汤河、洋河和大蒲河。秦皇岛河源污染物排放在时间上较为集中在6—9月的丰水期,但各河流单独的排放具有随机性,没有统一的季节性规律,表现出受人为调控影响明显的特点。秦皇岛沿岸褐潮暴发区的生源要素变化与河源污染物排放有显著性相关(P=0.05)。