中坝隧道地下分水岭演化的数值模拟分析

由于铁路隧道的施工,地下水进入隧道,形成了新的排泄基准面,对区域地下水环境产生较大影响,故对该类问题进行深入研究具有重要的工程实践意义。以中坝岩溶隧道为例,采用Visual modflow对中坝隧道进行三维数值模拟,模拟中坝隧道开挖建设后,地下分水岭的演化过程,以此来探讨分析其对地下水环境的影响。     

水源热泵井群布置方案对地下水流场影响分析

以某地下水源热泵系统工程为例,依据工程场地实际抽水-回灌试验数据,建立研究区地下水流数值模拟模型,分析该地区适宜的井群布置方案,并定量研究不同井群布置方案对地下水流场的影响范围与程度,为确定合理的井群布置方案提供技术支撑。研究表明：对于同一含水层回灌,随着抽水-回灌时间的延长,就有利于抽水-回灌能力及尽量减小对周边地下水开采的影响而言,抽水井、回灌井交叉布置,部分回灌井集中布置的方案较为合理。     

芦山地震的发生对周围断层影响的数值模拟

芦山地震发生后,地震的发生造成周围断层应力变化值得关注。本文基于川滇地区的三维非线性有限元模型,利用芦山地震同震静态滑移量结果,分析地震的发生对川滇地区主要断裂的同震加卸载效应。初步结果表明,芦山地震的发生造成龙门山断裂中南段、岷江断裂、马尔康断裂、鲜水河断裂北西段、大凉山断裂南段、小江断裂南段不同程度的应力增加。其中龙门山断裂中南段增加最为显著,最大库仑应力增加量达0.035 MPa;岷江断裂次之,最大达0.0075 MPa;马尔康断裂增加量达0.0031 MPa;鲜水河断裂北西段达0.0008 MPa。而从断裂带同震应变积累与释放方面分析的结果同样表明上述四条断裂地震危险性增强。该结果可以为川滇地区地震危险性分析提供一定的参考依据。     

降雨入渗补给地下水数值模拟研究

针对在地下水资源评价中入渗补给量采用经验估算存在较大误差的问题,以神东矿区为例,在广泛调查矿区包气带岩性结构并结合野外取样、室内参数测定的基础上,采用数值模拟的方法建立包气带水分运移数值模拟模型,定量模拟矿区内不同地段降雨入渗强度,探讨影响降雨入渗强度的主要因素,计算得出研究区降雨入渗系数大致在0.18~0.27,分析认为影响降雨入渗强度的因素有降雨量、潜水埋深、包气带岩性等。其中在研究区广泛分布的风积沙对地下水资源起到了一定的保护作用。     

王坡井田煤层气井部署方法研究

王坡煤矿是高瓦斯矿井,已有的井下瓦斯抽排不能满足矿井安全生产的要求,迫切需要通过地面抽采来缓解。在已有地质成果基础上,采用煤层气藏数值模拟方法,对王坡井田地面煤层气抽采工程部署方案进行优化。结果表明:A区块是井田煤层气开发试验首选区,以梅花形井网作为试验井网,井间距300m×250m,井网长轴方向60°。这种布井方式在工程实践中取得了较好效果,具有较大的推广价值。     

柴达木盆地北缘东段石炭纪至白垩纪构造演化 模式及地层缺失原因探讨

为了明确柴达木盆地北缘东段石炭纪至白垩纪盆地演化历史,分析石炭系—侏罗系缺失的原因,本文重新确定了石炭系和侏罗系残余地层分布范围,并根据平衡剖面恢复和断裂落差计算,分析了主要断裂的活动特征,提出了柴北缘东段石炭纪至白垩纪的构造演化模式。应用有限单元法模拟了柴北缘东段印支期(三叠纪)、燕山早期(早—中侏罗世)、燕山晚期(晚侏罗世—白垩纪)的应力场,对构造演化模式加以验证。研究结果表明:柴北缘东段自石炭纪至白垩纪经历了石炭纪—二叠纪伸展、三叠纪挤压褶皱、早—中侏罗世断陷、晚侏罗世—白垩纪早期挤压坳陷和白垩纪末挤压反转五个构造演化阶段。三叠纪,柴北缘东段在印支期发育两排近东西走向的背斜凸起,造成石炭系—二叠系在各地区遭受不同程度的剥蚀;侏罗纪—白垩纪早期,欧南地区为继承性隆起区,未完全接受沉积;白垩纪末,受燕山晚期旋回影响,构造反转,逆冲断裂复活,绿梁山、锡铁山、埃姆尼克山、欧隆布鲁克山等主要山体隆升,遭受剥蚀。     

三塘湖盆地二叠系干酪根热模拟气体产物的地球化学特征

针对三塘湖盆地的主力烃源岩二叠系芦草沟组泥质烃源岩开展封闭体系和半开放体系热模拟实验,前者将干酪根密封在金管中开展实验、后者直接对烃源岩样品进行压机半开放体系热解模拟,对实验中生成气体的组分和稳定碳同位素进行分析。实验结果显示,两种热解方法以无机气体生成为主,包括CO2、H2、H2S 和 N2等,其中 CO2含量最丰富,这与样品干酪根中丰富的氧含量一致。半开放体系模拟实验温度达到480℃时,气态烃的含量达40.64%,其中甲烷含量达到26.10%,封闭体系中随着模拟温度升高烃类气体产物的碳同位素呈现先变轻后变重的趋势,但同位素分馏程度不大, CH4气体的δ13C 值分布在-40.2‰~-46.6‰之间, C2H6分布在-34.3‰~-38.0‰之间, C3H8分布在-33.6‰~-36.0‰之间,而CO2气体δ13C值分布在-32.8‰~-28.8‰之间。三塘湖盆地针对气藏的勘探已经有所发现,但有关气藏的地球化学特征报道较少,该工作中的模拟实验结果可为三塘湖盆地深入的气藏地球化学勘探提供基础数据。     

宁芜盆地白象山铁矿床成矿作用过程数值模拟

白象山铁矿床是宁芜火山岩盆地钟姑矿田中典型的玢岩型铁矿床,主矿体赋存于闪长岩和黄马青组砂页岩接触带部位的内带-正带,呈似层状产出。本文采用数值模拟的方法研究探讨白象山铁矿床成矿过程的动力学机制以及汇流容矿空间的形成。在建立白象山矿床典型剖面以及三维实体模型的基础上,选取典型剖面,基于FLAC 3D系统,对白象山铁矿床的充填过程进行数值模拟。模拟结果显示,白象山铁矿床存在容矿汇流空间,其形成受力-热-流体的耦合作用制约;扩容空间的形成可为矿质的沉淀以及交代作用提供有利的成矿空间,并为流体的汇聚提供有利场所,也表明白象山铁矿床的成矿过程与力学作用密切相关。本文的模拟研究充分揭示了白象山铁矿床成矿过程中的物理过程,岩石不同的力学性质以及接触带的形态是控矿的重要因素,这为进一步的找矿工作提供了依据。     

熵值理论和改进BP网络在湖泊富营养化评价中的应用研究

针对湖泊型饮用水源地水体污染、富营养化加剧的问题,引入熵值理论,建立单指标营养状态指数(TSI)和熵权藕合的湖泊综合营养状态指数模型(STSI),计算得到湖泊综合富营养状态指数判断湖泊富营养综合状态;基于神经网络仿真理论和Matlab软件系统,采用附加动量法和自适应学习速率改进BP算法,建立5-3-1结构型式的BP网络模型对湖泊富营养状态进行仿真预测。综合富营养化指数模型及改进BP模型应用于评价及预测固城湖富营养状态,并对模型评价结果进行验证。结果表明,改进BP网络模型可以有效地综合判断水体状态,为富营养评价及预测提供新的方法。     

全液压顶驱钻机背钳的设计及运动仿真分析

针对大陆科学钻探接卸钻杆进行上卸扣操作复杂繁琐、夹持稳定性差等问题,设计了一种适应于科学钻探全液压顶驱钻机的新型背钳装置。该装置具有夹持力大、对钻杆损伤小、工作性能稳定、双向浮动等特点,解决了钻进过程中频繁倒杆问题,快速完成上卸扣操作作业,极大地缩短了辅助作业时间。并利用ADAMS动力学仿真软件,对夹紧机构进行了运动仿真分析,验证了机构设计的合理性。