综合物探技术在煤系上覆薄硬岩矿区的应用初探——以山西潞安集团司马矿区为例

山西潞安集团司马矿区东高西低,西部延至长治盆地,矿区水系发育。主采3#煤层埋藏较浅,层位稳定。新生界不整合于下伏基岩之上,厚度变化较大,属典型的薄硬岩煤矿区。为准确提供矿区煤炭开采上限的地质依据,采用了综合勘探技术,其中利用三维地震勘探技术追踪新生界底面反射波及第四系"天窗"位置,利用直流电法与瞬变电磁法提供电性分层,并对其解释结果进行相互印证。勘探实例表明,三维地震勘探、电法勘探与钻探的综合运用不仅可解决薄硬岩煤矿区新生界厚度、含水层富水性及第四系缺失等问题,还可提供新生界含水层与基岩含水层之间的水力联系、制约因素等资料。     

利用地震属性预测煤层厚度及古河流冲刷带的方法

根据山西宁武煤田某煤矿2#煤层采掘及钻孔揭露情况,发现该井田中部和南部存在古河流冲刷带。通过对比基于优选的4个地震属性的四元一次、四元二次多项式回归模型与BP神经网络预测模型,决定将BP人工神经网络模型预测煤层厚度数据应用于整个测区古河流冲刷带的预判工作。首先利用GeoFrame系统和Landmark公司Poststack模块,提取2#煤层反射波的各类沿层切片,分析并圈定出2#煤层古河流冲刷带的大致范围,在此基础上,利用垂直时间剖面中2#煤层反射波的各种波形特征,进一步判别2#煤层古河流冲刷带解释的可靠性,然后结合BP神经网络预测模型获得的2#煤层厚度变化趋势图,最终解释出2#煤层古河流冲刷带范围:勘探区内2#煤层厚度变化范围0～5.3m,根据其煤层厚度变化趋势,将全区划分出一大二小3个古河流冲刷带。     

基于声发射的岩石破裂应力场动态反演

为获取岩石在破裂过程中的动态应力场,首先进行室内物理试验获取声发射数据,在此基础上基于能量耗散原理,利用实测声发射信息建立起岩石细观损伤表征方程,并通过FLAC3D内嵌FISH语言进行二次开发,自动搜索声发射损伤影响范围内岩石单元并对其力学参数进行弱化,计算得到较为真实的岩石破裂动态应力场。结果表明,计算得到的岩石破裂应力场与实测结果有良好的对应关系,验证了岩石细观损伤表征方法的合理性。同时,获得的岩石动态破裂应力场不仅可以从岩石力学的角度解释破坏产生的原因,也对预测岩石下一步破坏具有指导意义。但这种方法仍具有一定的局限性,需要进一步的探索研究。     

砂卵石地层土压盾构掘进掌子面稳定性室内试验与三维离散元仿真研究

采用?800 mm模型土压盾构开展室内掘进试验,以探究砂卵石中土压盾构隧道掌子面失稳诱发地层变形特征。同时,补充开展三维离散元仿真以挖掘室内试验难以获取的掌子面失稳信息,并研究隧道埋深对掌子面稳定性的影响规律。研究结果表明：砂卵石地层中盾构隧道掌子面失稳发展到地表后,沉降曲面呈上大下小逐步收缩的沙漏状,影响范围小于砂土地层。考虑盾构动态掘进过程后,卵石颗粒接触关系变化十分剧烈,掌子面稳定性被削弱,极限支护压力随之增大。掌子面极限支护压力随隧道埋深基本呈线性增加,极限支护压力与初始支护压力之比则随埋深增大而减小。掌子面失稳机制可根据隧道埋深划分为3种模式。与既有研究相比,考虑了盾构动态掘进过程与实际工程更加接近,可为确保砂卵石地层土压盾构隧道施工掌子面稳定提供参考。     

FLAC3D在边坡数值分析及位移监测中应用

以辽宁省岫岩县某山头边坡为例,通过槽探、钻探、大型剪切试验等多种手段,找出合理潜在滑动面。利用FLAC3D软件对该边坡进行三维数值模拟,分析应力应变关系,得出变形较大及应力集中区域,同时利用强度折减法得出边坡的安全系数,评价其稳定性。将从边坡后缘张拉裂隙上布设的位移监测点采集到的数据,与数值模拟结果进行对比分析,验证数值模拟的可靠性,为边坡抗滑设计提供依据。     

雪冰中NO_3~-浓度记录的研究进展

NO3-是雪冰中含量最高的含氮无机离子,雪冰中NO3-浓度记录的解读已成为研究全球变化的重要内容之一.近年来国内外已经就极地与中低纬高海拔地区雪冰中NO3-浓度记录开展了大量的研究,关于NO3-所指示的环境意义形成了一系列的认识.从雪冰中NO3-的可能性来源(包括太阳活动、陆源粉尘、闪电等自然源以及其他人类源)、时空变化特征以及气-雪-冰界面转化过程等方面综述了近年来该领域的研究成果,并结合全球变化的背景对其研究前景进行了展望.     

可液化场地碎石桩复合地基地震动力响应分析

采用砂土液化大变形弹塑性本构模型分析可液化砂土,采用模量随应力与应变变化的等效非线性模型增量形式分析碎石桩,应用FLAC3D有限差分软件对地震动力作用下可液化场地碎石桩复合地基进行三维动力响应分析。模拟分析了在地震作用下碎石桩刚度效应和排水效应对加固处理可液化场地的抗液化效果,从初始小变形到液化后大变形的变形发展,超静孔压累积与消散,及桩与土的变形与应力分配变化等。结果表明,所用模型与方法可合理描述可液化场地碎石桩复合地基在地震作用下场地的动力响应特性和抗液化效果;在地震作用下可液化场地中桩周土体与碎石桩体的竖向应力与水平向剪切应力向碎石桩体集中,竖向有效应力比可降至约1/6～1/3;桩周土体与桩体为非协调变形,剪应变比可达7～10;碎石桩抗液化影响范围约为2.5～3倍桩径,对超过3.5倍桩径范围影响较小;碎石桩与砂土渗透系数比大于100时对降低砂土中超静孔隙水压影响明显;碎石桩对场地的加密效应可显著降低超静孔隙水压力,而碎石桩刚度则对超静孔隙水压力变动影响较小,但有助于减低地面加速度响应峰值。     

水平定向钻进虚拟仿真培训系统研究

虚拟仿真技术是目前计算机科学研究热点,将虚拟仿真技术应用到非开挖领域是非开挖教学及研究的发展趋势。针对水平定向钻进（Horizontal Directional Drilling,HDD）这一非开挖的主要施工工法,采用SolidWorks、3ds MAX、Photoshop等软件对三维场景、钻机以及钻头等施工设备进行三维建模,通过研究场景漫游技术、多摄像机跟随技术、物理效应仿真技术和轨迹记录及跟随等技术在Unity3D平台上开发培训系统,并将系统发布至桌面系统。该系统具有场景漫游、多视角显示、控制钻进、显示参数功能。测试结果表明培训系统运行流畅,场景切换迅速,具有良好的三维展示和教学功能。     

新疆西达里亚T-II油藏储层三维建模研究

在新疆西达里亚T-Ⅱ油气藏的储层表征研究中,首先进行了地质及测井解释,在此基础上应用地质统计学方法进行了三维储层地质建模,建模过程中采用先建立砂层格架,再建立属性参数的“两步建模”研究思路,理论上减少了砂体与属性参数的解释矛盾与误差,提高了属性模型精确度.通过实际生产动态对属性模型进行检验,证明建模结果是正确的.     

基于线框模型的复杂断层三维建模方法

建立了包含复杂断层面地质体的三维数学模型.为准确表达复杂地质体各要素的空间几何形态及其相互之间的关联关系,设计了线框单元体模型,并提出了整体描述断层面的技术思路,解决了地层交错情况下断层面和地层面的模拟难题;在上述基础上,结合平面地质图数据,实现了复杂地质条件下三维地质体模型的构建.