冰层取心回转钻进模拟实验台的设计与测试

极地钻探实践表明,冰盖底部冰岩交界附近地质情况异常复杂,不但可能存在暖冰、基底融水,甚至还存在厚度不等的冰岩夹层,取心钻探异常困难,而优选钻头类型、确定合理的钻进参数是保证其安全、快速钻进的重要因素。本文设计了一套能够模拟冰层回转钻进的实验台,其技术参数为：钻压、转速分别可在0～10 kN、0～300 r/min范围内调节,最大扭矩约100 N·m。该实验台能够测量钻头切削具温度、钻孔深度及钻进速度等参数,为深入研究钻头类型及结构参数、钻进参数对扭矩、钻速和切削温度的影响规律提供了手段。采用PDC复合片钻头进行了冰钻实验,结果表明,实验台能够准确调节钻压和转速,可满足实验要求。     

锥形振荡浮子入水冲击问题的数值模拟研究

锥形振荡浮子在波浪能转换装置中应用非常广泛,在其服役期间,由于较小的设计吃水深度或为防避极端海况的需要,它们经常会离开水面;当其再次入水的时候,浮子底部就会受到入水冲击。入水冲击总是伴随着巨大的冲击压强以及冲击载荷,会导致浮子的结构性及疲劳性破坏,从而影响浮子的工作寿命。基于Fluent软件对锥形浮子的入水冲击过程进行了模拟仿真,研究了具有不同斜升角的锥体在入水冲击过程中所受的冲击压强、冲击载荷、冲击速度的时空变化规律,以及各冲击参数之间的关系。结果发现:(1)锥形浮子在入水瞬间的毫秒量级时间内受到极大的冲击压强和冲击载荷;(2)最大压强出现在锥顶点处,且锥顶点压强和锥表面压强之间的差距随着入水深度的增加而逐渐减小;(3)锥顶点压强峰值早于冲击载荷峰值而出现,并且两者之间的时间间隔随着锥体斜升角的增加而增大;(4)其他条件不变时,斜升角越小的锥体其所受的入水冲击越大。     

南极长城站验潮站数据处理和潮汐特点初步分析

继在南极中山站建成我国南极首个永久性验潮站后,2012年1月在南极长城站又建成了我国南极第二个永久性验潮站。通过对长城站验潮站相关数据进行分析处理,得到了验潮基准系统的水准网平差结果和验潮仪零点标定结果,以及长城站附近海域海洋潮汐170个分潮的调和常数,并据此进行了潮汐预报,同时分析了长城站潮汐余水位的变化特征,探讨了利用附近的Antarctic Base Prat验潮站的余水位改正长城站潮汐预报的可行性,结果表明使用Antarctic Base Prat验潮站余水位改正长城站潮汐预报,可以显著提高长城站验潮站潮汐预报的精度,余水位改正后2014时段的潮汐预报中误差为±3.42 cm,明显好于改正前的预报中误差±10.43 cm。     

基于地化热解录井和电阻率测井技术的江苏G油田水淹层实验响应特征和评价方法

江苏G油田某断块储层采用注淡水方式驱油,采用电阻率测井技术划分水淹层比较困难,而地化热解录井技术不受地层水矿化度变化影响,可以区分油层/弱水淹层与中水淹层、强水淹层。在模拟断块储层条件下,选用孔隙度相近的7块岩样作为一组,采用稳态法油水同驱制作不同产水率样品,测量样品地化热解参数和电阻率;选取岩样含油气总量(P_g)、原油轻重组分指数(PS)作为断块地化热解水淹敏感性参数,选取RFOC-RILD和RILD作为断块测井水淹敏感性参数,采用地化热解图版将油层/弱水淹层、中水淹层、强水淹层区分开,再利用电阻率图版将油层和弱水淹层区分开,建立录测结合水淹层评价图版,图版精度为83%,明显高于地化热解录井水淹层划分图版精度和测井水淹层划分图版精度。结果表明:随着产水率(F_w)升高,P_g、液态烃含量(S1)和热解烃含量(S2)降低,且P_g降低更明显;当注入水矿化度与原始水矿化度比为0.5时,0≤F_w≤10%样品的电阻率明显高于其他产水率范围样品的电阻率。随着水淹程度的增强,井壁取心样品PS呈现明显减小的趋势。地化热解录井与电阻率测井技术结合的水淹层评价方法可更好地实现G油田4级水淹级别的精细划分与解释。     

低空无人机视频影像可量测立体模型构建技术

提出了一种利用无人机快速获取的视频数据的可量测立体模型构建方法。首先,通过无人机飞行平台快速获取视频数据,基于改进平板摄像机智能标定技术,获取摄像头的内方位元素,结合摄像机内方位参数、视频帧率、飞行高度、速度、影像分辨率等参数实现了基于实时视频流的关键帧影像自适应自动提取算法,并对提取关键帧影像进行畸变差改正;其次,通过对校正后的影像进行光束法空中三角测量加密处理,计算视频关键帧影像的外方位元素信息。最后,利用北京地区的试验数据进行了验证分析。结果表明利用能快速实现可量测立体模型构建,具有较高的量测精度,能有效的提高应急测绘条件下的灾情地理信息获取,为灾情评估和辅助决策提供依据。     

轻便型移动测量系统平台设计与研制

移动测量系统通常搭载在汽车移动平台上,为扩展应用场合,适应街道狭窄、障碍物多、电网线路密集的隐蔽区域,以及高大车辆难以通行的地下停车场、防空洞等地下空间,本文基于原有汽车平台,通过自主机械、电路设计,电源加工,研制出一套搭载在电动三轮车上的轻便型移动测量系统平台,实现了可拆卸、便于携带、使用快捷、安全可靠、美观大方的目标。新研制的系统平台在数据获取方面运行稳定,经过系统标定和整体检校后,数据采集精度无明显下降,稳定可靠。     

H Odé剪切变形理论在纳米尺度的表象

通常认为岩石是被剪破或张裂的,那么,为何我们能寻觅到位于同压力垂直方向的破裂构造呢?H Odé剪切变形理论给出一个精辟的回答:在塑性或粘-弹性变形中,由于介质的分异作用,存在一个从屈服条件中获得的速度不连续性,这样,其介质就能沿着等速的特征面剪切滑移.该理论亦称为塑性剪切作用准则,之前是从宏观-直观力学表象予以验证,如构造挤压带的破裂面、正压力下Griffith裂隙端点裂开和垂直压力下的碎裂流动等.进而,我们对花岗岩标本实施高温/高压实验,并取其位于轴压垂直方向裂隙的薄壳表层做扫描电镜观测.然后把从其表层观察的具有H Odé力学表象的微纳米现象,同一般剪切作用的屈服效应结构,从3个方面相比较鉴别.（1）粘-弹性变形:高温-高压的实验样品更容易产生塑性压缩容积流动,不仅具粘性也具弹性变形,随之,样品可展现纳米涂层作用和纳米分层作用.（2）纳米尺度结构:纳米尺度颗粒能成为单一纳米粒-纳米线-纳米层结构,且复体的纳米粒可细分成粒状的、线状的和片粒状的结构等.（3）有序组构:尽管H Odé破裂的粒化流动和纹理流动的优选方位,同普通剪切作用相比,处于弱势范畴,然而综合分析观之,这两者的屈服特征是完全一致的.反之,我们应用H Odé剪切理论去研究一些非常规的变形现象,必能拓展纳米地质学的研讨范畴和认知能力.      

西南表层岩溶带土壤中砷的迁移规律实验与模拟

岩溶地下河是我国西南地区的重要水源,工业生产过程中产生的砷污染物,除通过落水洞等直接进入并污染地下水外,还会在表层岩溶带溶缝、溶隙内吸附、滞留及富集,并在特定条件下再次迁移,成为"稳定次生污染源".以广西某砷污染事件为例,采用窄缝槽物理模型装置进行砷的动态吸附、解吸实验,并结合地球化学模拟研究砷污染物在表层岩溶带土壤中的迁移规律.实验结果显示表层岩溶带对砷的吸附以物理吸附（扩散过程）为主,相比吸附过程而言解吸速率则显得缓慢,而酸溶液相比去离子水可促进砷的解吸过程.地球化学模拟结果表明土壤矿物中以针铁矿对砷的吸附贡献最大,而酸溶液通过溶蚀针铁矿等矿物削弱对砷的吸附能力.因此在西南岩溶地区,表层岩溶带系统一旦纳入砷污染物,则解吸过程缓慢,易形成砷污染物的滞留、富集;而酸雨作用下砷的解吸、迁移过程加快,则会提高地下水系统的污染风险.      

基于振动台实验的典型滑坡单元体震动滑移特征发现

针对典型滑坡滑动单元在地震过程中的滑移特征,制作了典型振动台物理模型,通过输入不同频率、峰值和持时的正弦地震波,开展了一系列的实验研究工作,得了一些比较有意义的新成果:（1）在输入地震波强度足够大时会出现瞬时沿滑带向上的滑移行为,存在向上和向下两个滑移屈服加速度;（2）在研究分析中,不可以坡底输入的地震加速度值而应以滑带处局部加速度值作为判别滑移与否和滑移量大小的计算数据;（3）滑体沿滑带产生的永久滑移总量随地震波持时增加呈阶梯波状增长;（4）不同时刻任一周期的振动滑移特征相对独立,且每一地震波周期时间内具有几乎相同的周期性滑移特征,总体滑移量是无数周期内滑移量的累加;（5）在每一地震波周期时间内,滑体向上和向下的滑移特征受控于相应向上和向下屈服加速度,其向上和向下滑移矢量和构成每一周期时间内的永久位移。     

蒙脱石伊利石化的水热实验模拟

以蒙脱石为初始材料,通过水热实验模拟在不同温度压力条件下蒙脱石的伊利石化过程。利用X射线粉末衍射及X射线荧光光谱、红外光谱和扫描电镜等方法对样品的矿物物相、化学成分、晶体结构与微观形貌等进行分析,其结果表明:(1)蒙脱石至伊利石的转化受温度和压力条件的控制;(2)随着温度和压力的增高,蒙脱石伊利石化沿着蒙脱石-无序伊蒙混层-有序伊蒙混层-伊利石的转化序列进行转化;(3)水热实验模拟表明蒙脱石至伊利石的转化以溶解重结晶机制为主。实验结果不仅有助于了解埋藏与低级变质作用中的蒙脱石伊利石化过程,同时为研究断层活动所致断层泥中黏土矿物的转化及反演断层形成时温度压力条件提供基本参数。