高地应力条件下锦屏一级主厂房围岩松弛深度形成规律和支护时机研究

近年来我国西部已建成发电或正在建设的一批大型、特大型水电工程,其地下洞室群多处于高山峡谷地区,地质条件复杂、地应力较高。受高地应力影响,施工期洞室群围岩易出现不同程度的变形破坏,并常常导致超常规深度的围岩松弛。本文结合锦屏一级水电站主厂房围岩松弛长期物探检测成果,系统分析了围岩松弛深度的形成、发展和演化趋势,再采用数值分析手段,通过围岩位移、塑性区发展趋势来研究最佳支护时机,研究表明:高地应力地区厂房轴线宜尽量与最大主应力σ₁方向平行,能有效减小时效变形导致的不同部位不同程度的围岩松弛;洞室分层开挖时,围岩松弛深度的80%在本层开挖后间隔2～3层时形成;相比开挖后滞后支护,及时支护围岩位移量、塑性区明显较小,因此及时支护为最佳支护时机。研究成果对高地应力条件下大型地下洞室轴线选择、支护设计、支护时机选择具有参考意义。     

基坑悬臂支护桩的双参数有限差分算法研究

在现行基坑规范建议的单参数法的基础上,推导了基坑悬臂支护桩双参数弹性地基有限差分法,将支护桩视为整体,等距离离散化,采用统一的有限差分格式以简化求解格式,并对计算出的土反力超过极限被动土压力的部分进行应力修正,有效地提高了计算精度与效率。以实际工程为例,根据现场监测值反演出地基抗力双参数m和n,将有限差分法的计算值与实测数据进行对比,结果显示吻合良好。从而说明在满足相同精度的条件下,该有限差分法更简便,更具优势。同时讨论了抗剪强度参数及嵌固深度等因素对应力修正的影响,获得了一些有益于工程的结论。     

裂隙内部溃砂运移特点及应力波动研究

随着近年来煤炭资源的开采逐渐向西部地区发展,溃砂灾害的防治也越来越受到关注。本文通过自行设计的裂隙溃砂试验装置用两种石英砂颗粒以及3种天然砂样进行了溃砂试验,探究了溃砂的影响因素、运移特点以及裂隙内部应力变化规律。两种石英砂颗粒的试验表明,溃砂速度的大小主要取决于溃砂出口的宽度,总溃砂量取决于砂源区的砂量;受裂隙倾角的控制,裂隙通道的开启方式有局部空间扩展、局部空间移动、直接溃砂3类。3种天然砂样的试验得出,溃砂后干砂和水砂流对裂隙壁的作用力自溃砂入口至出口呈减小的趋势;根据应力变化规律将水砂流中颗粒的运移分两类:碰撞运移型,其裂隙内部应力存在波动;连续运移型,裂隙内部应力变化连续。3种天然干砂溃砂时对裂隙壁存在周期性作用力,粒径大的颗粒对裂隙壁的作用力、应力波动幅值及应力波动周期均较大,运用Matlab插值分析得出应力波动频率约为3.2～3.6Hz。水砂流溃砂时仅粒径最大的砂样仍存在应力波动,频率减小为2.7～3.5Hz,应力受粒径的控制增幅较小。试验获得了影响溃砂的主要因素以及砂体运移规律和应力波动现象,有助于进一步了解溃砂机理及裂隙内部应力变化情况,对溃砂灾害的防治起到一定的指导作用。     

煤层水压致裂后煤岩应力解析

水压致裂后煤岩应力分布规律对水压致裂防冲效果起关键性作用。采用理论研究方法得出高压注水压致裂后及卸水后水区和气区的孔隙、瓦斯压力和煤体应力解析解。结果表明,致裂后水区孔隙压力沿径向变化不大,与注水压力接近;气区瓦斯压力沿径向呈递减趋势;在水区外围一定范围内形成瓦斯压力升高区;水区煤体环向应力将会减小,直到变为拉应力;气区煤体径向应力沿径向递减。卸水后水区孔隙压力、煤体径向应力沿径向呈递增趋势;气区煤体径向应力沿径向呈递增趋势,趋近于原始煤体应力;气区煤体环向应力沿径向呈递减趋势;气区孔隙压力沿径向呈递减趋势。这为煤层水压致裂预防冲击地压提供理论基础。      

低电压偶极地电提取装置在广西昭平古袍金矿区试验效果

通过在广西昭平古袍金矿区已知矿体上方进行的低电压偶极地电提取装置地电提取试验研究,显示阴极提取和阳极提取在已知矿体上方都获取到了清晰的地电提取异常。在矿头位置,阳极提取量比阴极提取量要大,而在矿体隐伏端,阴极的异常特别明显。阳极与阴极提取量之间几乎没有相关性。将阴离子与阳离子累加能更加清晰地指示出矿体的位置。说明地电提取测量法在广西大瑶山古袍金矿区寻找隐伏金矿是可行的,并且用偶极地电提取装置寻找隐伏金矿效果会更好。     

甘肃宝积山盆地中侏罗世石拐茨康叶表皮构造及古环境意义

甘肃宝积山盆地中侏罗统窑街组发现茨康类植物化石,通过对其外部形态和表皮构造研究,认定为石拐茨康叶(Czekanowskia(Vachrameevia)shiguaiensis)。对比当前化石及其现存最近对应种(the nearest living equivalent species)—Ginkgo biloba L.的气孔比率,得到宝积山盆地在中侏罗世的古大气CO_2体积分数为1.55×10~(-3),数值接近GEOCARBⅢ碳平衡模型的拟合曲线,表明茨康叶属植物也是恢复古大气CO_2体积分数的良好材料。同时,通过角质层特征进行古环境重建,结果表明宝积山盆地在中侏罗世时期气候较为温和湿润。     

龙门山中、新生界软沉积物变形及构造演化

龙门山是由三条主要断裂组成的山体。汶川—茂县断裂,也称后山断裂,构成龙门山的西部边界;映秀—北川断裂为龙门山的中央断裂;灌县—安县断裂为龙门山的东部边界,也称前山断裂。龙门山断裂带以东为始自晚三叠世末的不同时期的前陆盆地。前陆盆地中从晚三叠世至2008年5月12日汶川地震(MS8.0),在不同年代地层中均有丰富的软沉积物变形构造(SSDS)记录,包括液化变形、重力作用变形、水塑性变形及其他相关的变形。这些变形层的地点紧邻龙门山的三条断裂,这些断裂在不同时期的活动诱发不同时期的强地震,导致当时尚未固结的沉积物变形(震积岩)。上三叠统小塘子组的软沉积的变形构造有液化角砾岩、液化滴状体、液化底辟、触变底辟、卷曲变形、拉伸布丁、负载、球-枕构造、枕状层及粒序断层等。侏罗系、白垩系主要为粗粒沉积物,除少数层位发现有液化变形外,主要的软沉积变形类型为各种形态、大尺度的砾岩负载构造。古近系为湖相沉积,沉积物粒度较细,软沉积物变形又出现大量液化变形构造,如液化混插、液化角砾岩等。2008年5月12日汶川地震(MS8.0)诱发大规模地表以下沙层液化,形成一系列液化变形构造与微地貌:液化沙堆、液化席状沙、沙火山、液化丘、坑状地形与混杂堆积。应用龙门山反射地震成果、古地震记录,结合区域构造可以给出龙门山断裂带发生的时间顺序与地震造山时期:(1)松潘—甘孜造山带与扬子板块的碰撞发生于晚三叠世早期,二者的边界即现在的汶川—茂县断裂;汶川—茂县断裂于晚三叠世末逆冲推覆造山,三叠纪末龙门山地区的山地可称松潘-甘孜山,在其东侧形成前陆盆地;晚三叠世印支造山旋回的大陆动力作用是龙门山诞生与孕育的阶段。(2)映秀—北川断裂与灌县—安县断裂的逆冲活动时间为侏罗纪—早白垩世,形成高山与前陆盆地。(3)早白垩世的龙门山已是一个由三条逆冲断裂组成的断裂带山体,可称古龙门山,山高约3 500m。(4)三条断裂在古近纪的活动诱发古近系软沉积物变形,但断裂未发生逆冲推覆造山,沉积物为湖相细粒沉积,古近纪是一个地震活动期,但不是造山的阶段。(5)中生代龙门山经历了多次瞬时地震造山与平静期山脉剥蚀降低的过程,现在的龙门山是晚新生代期间多次地震瞬时造山的产物。与众多的龙门山地学研究者不同,本文系采用另一种思维——软沉积物变形构造,即通过古地震途径讨论龙门山地区的构造演化。     

塔北西部早白垩世卡普沙良群沉积期古隆起演化及其对沉积的控制作用

古隆起是含油气盆地重要的构造单元,研究古隆起的分布及演化,并阐明其对沉积的控制作用,对于油气勘探具有重要的研究意义.通过岩心、测井资料、地震资料和野外露头的综合研究,建立了塔北西部层序地层格架,卡普沙良群内部划分为4个三级层序,在此基础上再造了卡普沙良群各层序发育时期古隆起的分布及其演化,SQ1沉积时期古隆起呈近东西向展布,横跨整个工区,由中部向东、西两侧加宽,隆起剥蚀面积为1 946 km2,SQ2时期隆起范围缩小,中部隆起被淹没,东部残余2个小的剥蚀区,西部剥蚀区范围较大,总面积约为1 365 km2,SQ3时期隆起范围进一步缩小,东部整体被淹没,西北部残余古隆起面积为899 km2,至SQ4时期古隆起消失.立足于岩心观察,结合岩矿组合、测井等资料,识别出辫状河三角洲、氧化型浅水三角洲、滨浅湖滩坝和滨浅湖4种主要的沉积体系类型.最终充分运用地震、测井、岩心及分析化验等资料,采用盆地分析的思想,综合研究了构造、古隆起、沉积古地理等要素,揭示了古隆起及源-汇体系的配置关系,研究区发育自古隆起向南北两侧供源及南部远源供源两套物源体系,北部临近隆起剥蚀区的两侧发育短物源形成的辫状河三角洲沉积,随着隆起面积的减小,辫状河三角洲分布范围逐渐减小,而南部长轴物源形成氧化型浅水三角洲沉积体系,呈现由SE向NW向逐步进积的趋势,范围逐步扩大.古隆起的发育除为区域提供物源外,还有利于岩性圈闭和地层圈闭的发育,南部的滨浅湖滩坝砂体也具有作为岩性圈闭的良好潜力.      

四川盆地元坝气田长兴组古油藏的定量恢复及油源分析

目前虽认为元坝气田长兴组天然气主要为原油裂解气,但尚未进行该气田的古油藏的定量恢复并计算原油裂解气的资源量,并系统分析古油藏原油的来源.长兴组储层普遍可见固体沥青,是原油裂解的直接产物,且原油裂解在本区构造抬升变形前就已经完成,因此储层沥青可用来识别古油层的分布.根据储层沥青的纵向和平面分布,确定了7个可靠的古油藏和4个可能的古油藏,并运用容积法恢复出本区聚集的古原油为6.14×108 t,计算出相应的原油裂解气为3 807.08×108 m3,远大于现今气田的天然气探明储量,表明原油裂解气可以提供充足的气源,进一步证明了天然气主要为原油裂解气.通过长兴组储层沥青与不同层系烃源岩干酪根的碳同位素δ13C值对比,并结合烃源层分布和TOC等资料,确定古油藏原油主要来源于有机质类型以Ⅱ型为主的上二叠统吴家坪组烃源岩,其次为长兴组/大隆组烃源岩.后者主要分布在广元-南江-通江地区,该区的天然气勘探不能忽视该套烃源岩的生烃潜力与成藏贡献.      

贵州若干基础地质问题的思考及建议

由于近年来基础地质与矿产地质研究存在一定程度的脱节,新资料的发现、研究程度的不足,尤其是成矿地质背景研究的缺失,导致贵州基础地质研究尚存在一些问题和缺憾。结合生产科研实践,初步梳理了部分需要进一步加强和深化研究的基础地质问题,对贵州省梵净山、从江地区普通花岗岩砾石和花岗岩化底砾岩转石的发现及地质意义,贵州前陆背景下的浅层滑脱构造、黔中隆起及不同构造旋回期控岩控相古断裂等构造问题,黔东清虚洞期台地边缘藻礁与铅锌矿成矿、石英脉型和蚀变岩型金矿时空耦合、板内超基性岩体与金刚石成矿,黔中西部陡山沱—灯影期盆地迁移和磷矿成矿,西南低温成矿域和罗甸软玉成矿大地构造背景等一系列基础地质问题进行了介绍,提出了初步认识、研究思路及技术路线。