米尺度裂隙岩体模型水流-传热试验的数值模拟分析

为了研究高放射性核废物地下处置库近场的水流-传热耦合问题,采用国内高放废物地下处置库预选场址--甘肃北山地区的花岗岩石块体,加工组合成米尺度的规则裂隙岩体模型,设置边界热源和裂隙水流,试验模拟裂隙水水流与传热之间的相互作用。作为该室内模型试验的前期理论研究,采用等效孔隙介质数值模型,着重分析了裂隙开度、裂隙流量和热源功率对流场和温度场的影响。在设定条件下,计算分析表明：热传导和裂隙水水流由热源作用初期的不耦合很快转化为耦合;不流动的裂隙水主要表现为热存储和热传导,而流动的裂隙水还引起流动传热和水与岩石之间的对流换热,使岩体温度场明显不同于单纯热传导的情况;如果保持裂隙水流量不变,则裂隙开度的变化对水流-传热影响不大;如果保持裂隙水流速不变,则裂隙开度的变化对水流-传热影响显著;热源功率越大,通过裂隙水的热流量越大,裂隙水压强越大,而当温度超过100 ℃时,裂隙水会因汽化而压强显著增大;加热7 d时,热量的输入和输出几乎相等,裂隙水流带走的热量接近热源供给的热量,模型系统基本达到了热平衡。     

地球物理勘探技术在地质处置库选址中的应用

简要介绍了我国高放废物地质处置库选址的发展趋势,说明深部断裂构造、岩体的空间形态以及局部不良地质体是当前处置库选址的主要地质问题,综合论述了高放废物处置库选址中采用的地球物理勘探技术,介绍了重磁勘探、地震勘探、电磁法勘探及地面γ能谱测量等地球物理勘探技术,并且以甘肃北山新场预选区岩体为例,说明地球物理勘探技术解决的主要地质问题以及存在的不足。结果表明,该技术在探测处置库预选区花岗岩深部地质构造特征方面具有明显的优势,为处置库场址的稳定性和完整性评价提供参考。     

新型超声波钻探设备的建模分析

目前,对宇宙中生命迹象的探索是世界各国所关注的最重要的目标之一。美国宇航局研制了由超声波或者声波驱动器驱动的一系列超声波／声波钻头／取心器（USDC）设备,用来进行空间探测并提取岩石、冰与土壤样品,以及进行原位分析。此设备在声波频率下,超声波压电驱动器驱动中间的自由质量块,进而冲击钻头来进行采样。基于此设备的运行过程,分析了超声波激发器的原理过程,主要是自由质量块与激发器的反应过程,变幅杆顶部与自由质量块的碰撞过程,自由质量块与钻杆的碰撞过程。初步建立了USDC内部各部分相互作用的模型。     

基于细观变形理论的盐岩塑性本构模型研究

唯象学本构模型不能很好解决诸如夹杂含量、温度、应变速率等对盐岩力学性质的影响,更难以解释盐岩变形机制。盐岩为石岩晶体组成,其变形机制主要由多晶结构所控制,故基于固体位错理论研究方法建立的盐岩塑性本构模型更能反映盐岩的变形机制。研究表明,盐岩的塑性-蠕变交互作用机制是（亚）晶粒内部位错的滑移与（亚）晶界及其干涉面内位错的攀移运动之间的耦合。基于此,可确定亚晶（或晶粒）平均尺寸与流动应力之间的关系、（亚）晶内的位错平均密度;建立微观参量（位错、亚晶直径、亚晶界宽度等）演化模式;根据Orowan定律建立盐岩微观-宏观变形联系,从而导出盐岩塑性本构方程。导出的本构方程体现了盐岩塑性-蠕变变形的物理机制,相对于传统的塑性本构方程具有更好的物理意义。     

贵屿电子废弃物拆解地及周边地区表层土壤中多溴联苯醚的分布趋势

自2005年以来对电子垃圾拆解地广东贵屿地区多溴联苯醚( PBDEs)污染状况的研究主要集中在垃圾场源区,已不能代表PBDEs对其周边大范围地区的污染现状.为了评价贵屿镇及周边大范围不同土地利用类型的PBDEs污染情况,本文采用网格采样、索氏抽提、复合硅胶/氧化铝层析柱分离纯化、气相色谱-质谱联用技术分析了贵屿拆解场地及其周边72 km2地区表层土壤中8种PBDEs的含量及分布特征.结果显示,与2005年文献数据对比,贵屿镇水库周边土壤的PBDEs污染并无缓解趋势且仍在持续,水稻田土壤中污染有所降低;所有化合物中以十溴联苯醚( BDE 209)占主导,主要分布在贵屿镇及附近的电子垃圾拆解区,含量范围为0.4 ～ 720.9 ng/g(干重),是除BDE 209之外的7种化合物总量(变幅为nd～ 83 ng/g)的10倍以上.PBDEs各化合物的地理分布情况受拆解地区和化合物蒸气压、水溶性等物化性质的影响而显示出显著的差异性:分子量较大的化合物分布在贵屿镇及紧邻村落电子废弃物拆解的主要源区;分子量居中的化合物的分布与特定地点有关;分子量较小的化合物以贵屿镇为中心向四周均匀扩散;且PBDEs从污染源向清洁地区扩散的途中发生了化合物分馏现象.     

北山花岗岩岩屑-膨润土混合材料导热性能研究

高放废物地质处置库缓冲/回填材料的重要作用之一是传导和散失高放废物衰变热,在膨润土中添加石英砂、石墨、花岗岩岩屑等导热性能较好的添加剂是提高缓冲/回填材料导热性能的主要方法。选用北山花岗岩岩屑为添加剂,与高庙子钠基膨润土GMZ01组成混合材料,制备不同含水率、不同密度的试样。使用Hot Disk TPS2500s热常数分析仪测定样品的导热系数,分析其与花岗岩岩屑含量、干密度、饱和度等参数的关系,并运用多种混合物热传导模型分析预测导热系数。研究结果表明,花岗岩岩屑能够有效提高缓冲/回填材料的导热性能,混合材料的导热系数分别与其饱和度、气体体积存在线性关系;Maxwell方程能够较好预测北山花岗岩岩屑-膨润土混合材料的导热系数。     

采矿废渣颗粒粒径对矿渣型泥石流起动的控制作用——以小秦岭金矿区为例

泥石流物源的颗粒级配大小对于泥石流的起动具有重要的控制作用,亦是泥石流防治工程设计的重要参数。采矿废石渣构成的矿渣型泥石流,物源特性不同于一般的泥石流。通过对小秦岭金矿区采矿废石渣、尾矿沙、残坡积土的颗粒级配、孔隙度、透水性能的研究,与其他地区泥石流物源级配进行了差异对比,探讨了采矿废渣颗粒级配对泥石流起动的制约影响。研究表明,采矿废石渣松散无联结,粒径变化于0.075~470mm之间,其中大于2mm的砾级含量占总渣量的93.33%,平均粒径为61.2mm,以卵石级为主,粘粒物质几乎没有。粒径小于5mm的废石渣的渗透系数是选矿尾矿渣的103.5陪、残坡积土的2倍、蒋家沟泥石流物源的4.9倍,实际上采矿废石渣堆的渗透系数比试验测试的数据更大。废石渣的松散无联接、高孔隙率及极高渗透性的特点,决定了常遇降水难以导致废石渣堆起动。结合研究区历史上发生的泥石流,构建了堵溃型矿渣型泥石流起动模式,据此提出了清理占据行洪通道的废渣、疏浚行洪通道、修建拦渣挡墙的泥石流防治理念,避免拦沟修筑重力坝。     

Shear strength analysis of grouted coal waste materials to improve mine outslope stability: a laboratory analysis

Summary Slope stability problems exist within the Appalachian Basin as a result of the emplacement of coal mine waste materials on mine outslopes. Prevention or elimination of slope instability problems can be costly. In an attempt to test alternative methods of slope stabilization, the United States Bureau of Mines determined some physical characteristics and shear strengths of ungrouted and polyurethenegrouted samples of coal refuse, coal spoil and natural soils collected at a number of mine outslope sites in Pennsylvania and West Virginia. The particle size distribution, per cent field porosity, per cent field water content and shear strengths of the materials were determined in the laboratory. Fifty drained direct shear strength tests were performed with the sample materials using a 0.06 m³ shear box. Tests were done at field moisture, 100% saturation and grout-infused conditions. Normal loads of 103 kN m^–2, 206 kN m^–2 and 416 kN m^–2 were used. The grout-infused tests generally showed strength increases. An infinite slope model was used to demonstrate the potential effectiveness ofin situ grouting for a variety of field slope conditions. This modelling suggests thatin situ grouting has the potential of stabilizing slopes of up to 35° at depths of 14 m for refuse material and 30° at depths of 5 m for spoil and soil materials. The validity of these increases in material strength by grout injection will require field testing for confirmation.     

贵州工业固体废物资源化探讨

分析了贵州工业固体废物的现状、主要特点和发展趋势，探讨了资源化的主要途径和具体措施。     

法国Echassieres地区石英网脉中黑钨矿及其共生矿物的固溶体研究

Echassieres石英网脉中的黑钨矿主要系钨锰矿-钨铁矿系列中的铁端员矿物—钨铁 矿,富铌但贫钽,当其与铌铁矿共生时,钨铁矿可含8.91%Nb2O5。在该矿物中常见的元素置换有:(1)Fe2 Mn2 ;(2)W6 Fe2 Nb5 Fe3 ;(3)3W6 Fe2 4Nb5 。铌铁矿呈它形,富含Ta、W、Ti。钨铁铌矿以枝状形态位于钨铁矿和铌铁矿之间,形成完整的矿物组合。Beauvoir花岗岩的侵位带入的热液交代钨铁矿是形成这种矿物组合的主要原因。同时,沿钨铁矿中的裂隙带或其边部还局部发生锰矿化。