三维注浆模型试验系统研制及应用

为研究注浆扩散规律和加固机制,研制了三维注浆模型试验系统,该系统由承载试验台、伺服稳压供水单元、注浆单元、多元信息监测单元及图像采集单元组成。该系统主要功能包括不同岩体介质中参数灵活可调的多孔注浆、多序次注浆模拟试验及被注岩体内部物理场信息实时采集,其主要优势体现在：（1）试验腔设计为组合桶式结构,密封性强,拆卸方便,利于注浆加固体细部研究;（2）多腔气动联合控制水压加载方式可提供持续稳压的地下水环境;（3）多元信息并行实时监测系统可同时采集被注岩体内不同空间位置的总压力、孔隙水压力及位移等信息,实现注浆过程中物理参量时空变化规律的研究。利用该试验系统进行黏土介质单孔注浆和多孔分序次注浆模拟试验,获得注浆压力p变化特征及土体内部力学响应规律：p - t曲线呈多个波峰-波谷旋回,表征劈裂注浆为主的加固模式;注浆荷载作用下,总压力、孔隙水压力、有效应力与注浆压力基本同步变化,注浆结束点达到峰值,其后开始衰减并逐渐趋于稳定;与单孔注浆相比,多孔、多序次注浆可显著提高土体有效应力,黏土逐渐压缩固结,力学性质改善。试验表明,黏土介质以劈裂注浆为主,不同序次浆脉间接触关系复杂,可划分为剪切劈裂、原位顺层劈裂及入侵劈裂3种基本模式;采用多孔、小注浆速率试验方法,可减小围岩扰动,增大注浆量及土体压缩固结程度,提高注浆加固效果。研究成果对揭示黏土介质注浆机制具有一定的科学价值。     

利用重复地震P波走时差观测地壳介质的微动态

基于研究区域地震震相到时资料及地震波数据,给出了两个局部地区地壳介质微动态变化的实例。一个是汶川8.0级地震起始破裂区域,即A区;另一个是三岔口地区,即B区,该区域为活动断裂交汇部位,未发生过大地震,但近年来中小地震频繁。分析A区后发现,在汶川8.0级地震前,部分台站观测的地壳介质微动态出现了中短期异常,震源区正东及北东方向波速升高,反映出地壳介质受到显著挤压而处于硬化阶段;震源区西南方向的波速则比较稳定。分析B区后发现,可能受到汶川8.0级地震的影响,部分台站给出的计算结果在地震前后发生了变化,显示出不同方位地壳介质承压状态的差异。     

利用重复地震研究新疆阿合奇—伽师—乌恰地区地壳介质变化

利用射线追踪方法对新疆伽师地区的重复地震进行位置归一处理,提高走时精度以达到观测伽师—乌恰和伽师—阿合奇地区地壳介质变化的目的。计算了伽师地区2005年1月至2011年3月ML≥2.5重复地震序列经射线追踪和波形互相关方法校正后的P波走时差。结果显示,在2009年2月20日柯坪5.4级地震前阿合奇台的记录观察到该地区短期的地壳介质速度明显升高现象,2010年6月10日乌恰5.2级地震前乌恰台也同样记录观察到该现象。     

强震震源破裂过程浅析

通过了解强震震源区域周边地带地震破裂过程及破裂长度,根据各地震台网记录的地震数据设定计算模型,对地表或深井中的破裂效应进行研究,得出微破裂或破裂链形成的动力过程,可对地震进行一定预测。     

具有空间分布裂缝岩石的随机介质模型

利用随机过程的谱展开理论以及Hudson等人的裂纹介质模型构造一种裂纹数密度是空间平稳随机过程的随机介质模型。这个模型可以将裂纹的微观参数(裂纹数密度)与裂纹介质的宏观性质(弹性常数)联系起来,能灵活、有效地描述实际非均匀裂纹介质。模型算例表明,弹性常数的空问分布特征与裂纹数密度的有差别,而且对不同的弹性常数影响不同。通过改编自相关长度的大小,可以模拟裂缝在两个坐标轴方向上具有不同分布尺度的情况。最后,利用高阶的交错网格有限差分方法,我们模拟了地震波在具有随机分布裂缝岩石中的传播特征。     

黏声介质平面波有限差分叠前深度偏移及在莺歌海盆地的应用

莺琼盆地诸探区中存在底劈现象,深层气源产生的气体沿底劈产生的裂隙通道向上漫溢.漫溢过程中,一是充填在遇到的砂体中形成气藏;二是弥漫在上溢通道中,使得通道中的纵波速度发生变化,进而纵波波阻抗差异变小,反射变弱.另外,通道中气体的存在,会加强地层的吸收衰减,使得地震波振幅变弱、高频成分损失导致同相轴分辨率降低.利用OBC数据进行多波地震勘探和利用黏声介质的叠前深度偏移都是改善模糊区成像质量的重要方法技术.为此,本文提出用黏声介质平面波有限差分法叠前深度偏移成像方法改善气体充填区域的成像质量.黏声介质成像目的是补偿地震波的吸收衰减;平面波偏移成像目的是适应海上单炮数量巨大,提高波动方程叠前深度偏移成像的效率;有限差分法叠前偏移的目的是适应该区浅层气分布局域性极强、Q值的空间变化大的情况.在莺歌海某探区的实际数据上的黏声介质平面波有限差分叠前深度偏移试验证明,本方法是改善模糊区成像质量的较为有效的途径.     

咸淡水驱替过程中含水介质渗透性变化的试验研究

在野外水文地质调查的基础上,采集青岛市大沽河下游咸水入侵区砂样,首先对含水介质的粒度和矿物组成进行了分析,然后通过室内砂槽模拟试验,对咸淡水驱替过程中含水介质的渗透性变化规律进行了研究。结果表明,当咸淡水相互驱替时,含水介质的渗透性会发生显著变化,这种变化主要是由于驱替液盐浓度的变化,使得伊利石、高岭石和绿泥石等非膨胀性粘土矿物经释放、迁移、絮凝和沉积,从而重新分布所引起的。含水介质渗透性的变化具有明显的非均质性,即位于距入水处不同水平距离以及不同高度处的含水介质,其渗透性变化规律有所不同。     

Group Time Delay in the Reflection of P-Polarized Electromagnetic Plane Waves at a Stratigraphic Interface

The group time delay (GTD) formulae of quasi-total reflection of inhomogeneous P-polarized electromagnetic waves (P-PEW, whose electric field parallels to the plane of incidence), caused by the Goos–Hänchen effect, is derived by the phase shift of the wave. A numerical example where the frequency equals to 1 GHz is given. The curves of calculating results show that there are three discontinuous points at the critical angle of phase shift vector, the critical angle of attenuation vector and 90^○. When the angle of incidence is equal to one of these three angles, the GTD will become infinite, and the electromagnetic wave will propagate along the interface. The GTD will be very large, when the angle of incidence is close to one of these three angles. The results indicate that there is an important relationship between the two critical angles and the conductivity and permittivity of the two strata, and that the GTD has an important relationship with the angle of incidence. These results can be used to determine the lithology of the strata and to delimit the interfaces of strata more effectively. It is suggested that this research may prove useful in electromagnetic logging analysis and, perhaps, in the design of logging instruments.     

蛋白核小球藻在废水污泥中培养的研究

啤酒厂废水污泥中含有一定的营养元素和活性物质。本研究利用废水污泥培养蛋白核小球藻（Chlorellapyrenoidosa）取得了初步结果。将一定比例的活性污泥掺入普通培养液形成混合培养基,其中80：20试验组无论从蛋白核小球藻的生物量还是粗蛋白的含量均与普通培养基的培养产物近似,具有实践意义。结果表明,混合培养基培养某些藻类,不仅降低了养殖成本,还可净化环境,为废水污泥用于藻类养殖开辟了一条新途径。