复合动力钻进工艺在干热岩钻井中的应用研究

2011年山东省地矿局在山东省利津县实施了国内第一个干热岩调查评价项目,采用转盘回转钻进,但钻效低、能耗高。为提高在高温硬岩条件下的钻进效率、缩短钻井周期、降低生产成本,2015年在福建省漳州市实施的中国地质调查局东南沿海深部地热HDR-1干热岩科学钻探工程井（井深4000.86 m,孔底温度109 ℃）和2017年在青海省共和县完成的GR1干热岩科学勘探井（井深3705 m,孔底温度236 ℃）,在施工中均探索使用了“转盘+螺杆钻具”复合钻进工艺,并在高温取心段首次测试应用了“转盘+涡轮钻具”复合取心钻进工艺,取得了良好的效果并就下一步研究方向提出了意见和建议,为螺杆钻具和涡轮钻具的深入研究提供了宝贵的高温施工经验,也将为我国干热岩科学钻探与深部地热资源勘探提供新的技术支撑。     

淮南深部地球物理实验场重力噪声水平初步分析

利用淮南深部地球物理实验场地下848 m巷道内的Burris弹簧重力仪和地表LCR-ET20弹簧重力仪同期连续重力潮汐观测资料,对实验场地表和地下重力噪声水平进行了初步分析.分析结果表明在频率小于1.70 mHz(对应周期约为9.8 min)时,地下重力噪声水平都要比地表低;特别是在重力仪敏感的信号频段(周期大于3h的信号频段),地下848 m巷道内的重力噪声水平要比地表低约2个数量级,充分验证了实验场地下观测环境具有低重力噪声水平的超静特点.实验结果证明淮南深部地球物理实验场地下848 m巷道可为深地多物理场观测提供超静观测环境,为检测微弱地球物理场信号提供绝佳观测条件.     

定向钻进敷设电缆保护管轨迹优化设计研究

在老旧城区内采用定向钻进敷设地下管线,常常需要从已有的各类地下建（构）筑物或管线下方穿过,方案设计时就应考虑新建管道与之安全距离的取值问题。以厦门市某110 kV电力电缆的定向钻进工程的实际需求为出发点,在对国内现有规程规范及工程实例调查的基础上,对电力电缆保护管定向钻进敷设安全距离取值的影响因素进行分析,优化工程定向钻进敷设方案,指导该工程的建设,并为类似工程建设提供参考。     

滇西三江地区中生代盆—山动力学耦合初论

盆地和相邻造山带在动力学机制上的耦合关系是当前大陆动力学研究的热点,滇西三江地区中—新生代盆山格局是开展这一研究的典型实例。晚三叠世思茅盆地从前陆盆地向裂谷盆地的转换过程,与造山带演化的主碰撞阶段和后碰撞阶段相关,是研究的切入点。通过分析研究区中—新生代盆—山耦合过程及其沉积响应、地球物理和岩浆岩地球化学特征来探讨其深部动力学过程的一致性和连续性。研究表明三江地区中—新生代盆山演化经历了"盆转山"(T1—T2)、"山控盆"(T3—E1)以及盆—山共变(E2—Q)三个阶段;思茅陆相断陷湖盆通过盆地内沉积相迁移、层序建造、基底变形,尤其是沉积旋回来响应深部动力学过程;岩石圈速度结构剖面揭示出思茅盆地的下地壳和岩石圈地幔P波速度增大,莫霍面加深;结合思茅盆地两侧中生代岩浆岩活动期次和地球化学特征,底侵作用、拆沉作用和俯冲板片断离作用可能是盆山动力学耦合的深部作用模式。     

条形基础下水平布置纤维增强聚合物筋材地基试验研究

纤维增强聚合物(FRP)具有耐腐蚀、耐水、耐高温、高强度、高弹性模量、质量轻等优点,将其用作加筋材料不仅能显著提高加筋地基的加筋效果,还能有效解决传统加筋材料的耐久性问题。分别对纯砂和5种水平加筋方式进行了加筋地基模型试验,测试了各级荷载下的地基沉降、FRP的应变及土压力数值,并初步探讨了FRP加筋的作用机制。试验结果表明,加筋能显著提高地基承载力和减小地基沉降,特别是双层水平加筋方式的加筋效果更加明显,而锚固件的设置对加筋效果的影响并不大,水平FRP筋材主要起到了土压力扩散作用。     

水资源复杂适应配置系统的理论与模型

在对水资源配置系统的复杂性及其复杂适应机理分析的基础上，应用复杂适应系统理论的基本原理和方法，构架出了全新的水资源配置系统分析模型，同时对系统的动力机制、主体行为特性和系统状态的评价方法进行了描述，形成了一个较为完整的研究体系，用于分析水资源配置系统的演化规律，并应用这种分析方法对南水北调工程对受水区水资源配置的影响进行了简要的研究。     

地质动力区划中断裂活动性的模糊综合评判

地质构造尤其是活动断裂控制着动力现象的区域性分布,然而活动断裂与矿井动力现象的关系并不是绝对和完全的。对断裂活动性进行评价,确定断裂的动力活动强度,是进行动力现象的预测与预防的重要内容之一。文章通过分析活动断裂的特征及其对矿区原地应力场的影响,提出了既具有代表性又容易获取的适合多尺度断裂活动性评价的5个主要指标,即活动断裂两侧断块的高程差、活动断裂长度、活动断裂走向与最大主应力的夹角、活动断裂走向与最大剪应力的夹角及断裂地震综合指标。利用模糊数学方法,建立了断裂活动性评价的模糊综合评判模型,确定了隶属函数,并通过层次分析法确定了各个指标的权重,最终获得了断裂活动性的模糊综合评判结果。将该方法应用于新汶矿区协庄矿,结果显示冲击地压多发生于具有强活动性的断裂附近。表明文章建立的评判模型能够较好地对断裂活动性进行分级。文章提出的模糊综合评判方法,改进了地质动力区划中断裂活动性评价方法,提高了评价结果的准确性及合理性。     

东亚冬季风与中国南方冬季降水的关系分析

由850hPa的风场资料和海平面气压资料计算两个东亚冬季风强度指数,结合月平均降水资料,分析我国南方冬季降水对冬季风响应的空间分布型及其在冬季各月的差异。结果表明:12月东亚冬季风强度比1、2月的弱,同期的降水对其响应不明显;1月冬季风比2月强,同期降水对季风的响应比2月更强些。在1、2月,强(弱)东亚冬季风易造成南方冬季降水偏少(多),但这种响应是时间和空间的函数,随时间变化且有明显的区域特征。1月的强响应区基本上连成一片,强响应中心散布于其中;最明显的中心区在淮河以南附近,区域中心值-0.5;响应强度由此中心向南变弱,但依然分别在湖南东北部、江西东北部以及四川东北部都出现了较强中心区,区域中心值都为-0.35左右;2月的响应区相对1月作了总体的顺时针偏转和稍微的北缩。分析发现,响应区的空间分布可以从地形和地势分布解释,响应区的时间变化与850hPa的风场有关。     

仰坡坡度对隧道洞口段动力响应的影响分析

采用动力有限元数值模拟的方法,设置四种不同仰坡坡度的模型,沿隧道轴向方向输入地震波,探究隧道洞口段及仰坡在不同仰坡坡度影响下的动力响应,并通过对无隧道通过的纯边坡模型与相同条件下有隧道通过的边坡模型的动力响应进行对比分析,研究隧道的存在对坡面动力响应的影响。研究结果表明:(1)由于临空面的存在,隧道洞口段的位移与加速度具有明显的放大效应。不同坡度模型的位移峰值皆位于y=0m断面的拱顶处,在距洞口y=40m后的各控制点位移差值迅速减小。(2)随着仰坡坡度的增加,同一断面处隧道的位移值随之增加,洞口段的截面变形也随之增大。(3)当坡度α≥60°时,坡面位移随着坡面高程的增加而增大;当坡度α60°时,坡面位移随着坡面高程的增加先增大后减小,在0.4~0.6倍坡高处达到最大,即随着坡度的增加,坡面的位移峰值也就越靠近坡顶。(4)隧道的存在对于坡面的稳定性有重要影响,这种影响在洞口附近尤为明显。     

瑞利阻尼对砂土场地非线性地震响应的影响分析

在地震荷载作用下,自由场地会产生土体侧向变形和地表响应放大现象。由于土体的高度非线性,计算自由场地地震响应时,不同的阻尼比及剪切模量取值是造成其计算结果与试验结果相差较大的原因之一。目前动力计算常采用瑞利阻尼方法,其系数取值会在一定程度上影响计算结果。选用两模态简化瑞利阻尼系数计算方法,分析土体阻尼比及控制频率的取值对计算结果的影响,对比离心机模型试验,利用开源有限元平台OpenSees,采用适合于土体动力分析的多屈服面本构模型(PDMY),建立剪切梁模型模拟三维自由场地,并分析瑞利阻尼参数对自由场地地震响应和侧向变形计算结果的影响。结果表明,针对相对密度为60%的Nevada干砂,阻尼比为4%、控制频率比为5时,场地响应计算结果与试验结果较为符合。综合分析显示场地非线性响应时域计算时,应特别注意选用的瑞利阻尼参数值。