南海北部陆坡深水沉积体系研究

陆源碎屑物质是深水地质研究的重要内容,在全球“从源到汇”研究计划中占有重要地位。海底峡谷-水道搬运沉积体系和块体搬运沉积体系（海底滑坡）是大陆坡最重要的两种搬运沉积过程。根据高分辨率2D、3D多道反射地震资料、多波束测深法、旁扫声纳、重力与活塞取样等资料研究发现,在南海北部陆坡地层中,广泛发育大型深水块体搬运体系和相应深水水道沉积体系。针对白云凹陷和琼东南盆地深水陆坡区的实例研究,揭示了典型深水块体搬运的平面形态、内部结构和变形过程,进而深入认识这一地质体的形成演化过程。采用2D/3D地震资料和多种数值模拟新方法发现了第四系深水高弯曲水道及其沉积相特征、上新世琼东南盆地中央水道及中新世古珠江深水水道体系。深水沉积体系对研究我国深水油气资源的成因机理和分布规律,以及深水工程的地质灾害预测和防护具有十分重要的意义。     

地下全空间瞬变电磁响应的研究

为了研究地下全空间感应涡流的传播规律以及瞬变响应与围岩电阻率和时间的函数关系,采用数值模拟的方法计算了地下全空间响应.将相同时间9种围岩的响应曲线进行拟合,得到了响应与围岩电阻率的关系;在晚期条件下,将围岩响应随时间变化的曲线进行拟合,得到了响应与时间的关系;通过比较全空间与半空间响应的幅值大小,得到二者的比值关系.结果表明:全空间下涡流环极大值半径小于半空间下涡流环极大值在地面的投影半径;全空间瞬变电磁响应按围岩电阻率的1.5次幂进行衰减;按时间的2.5次幂进行衰减;全空间响应幅值为半空间响应幅值的1.93倍.     

裂隙延展性统计分布离散性对岩体块体化程度REV的影响

表征单元体(REV) 的存在是应用连续介质力学方法对岩体进行研究的前提,REV可以从岩体块体化程度的角度进行研究,裂隙大小及其统计分布是影响岩体块体化程度REV的重要因素。本文利用课题组自主研发的GeneralBlock 软件,建立更一般化实际化的模型,研究裂隙延展性统计分布的离散程度对岩体块体化程度REV的影响。分析时选取了最常用的裂隙延展性统计分布形式:正态分布。由于所建立的岩体结构模型是随机的,需要对每个随机裂隙模型进行多次实现。为节省计算量,当研究范围比较小时,对每种结构的每个研究范围进行9次随机实现。当研究范围足够大,达到REV大小的时候进行100次随机实现。为确定离散程度对表征单元体的影响,本文针对5个不同标准差进行了模拟分析（共建立了1 005个裂隙模型,分别进行了块体识别并计算其块体化程度B）。结果表明,裂隙延展性服从正态分布的情况下,如果其平均值一定,岩体的块体化程度随着统计分布离散程度的增加略有上升,裂隙岩体的REV值基本上由裂隙延展性统计平均值决定。     

三维复杂块体系统边坡深层加固条件下稳定性及破坏机制模型试验研究

白鹤滩水电站左岸为强卸荷岩体三维复杂块体系统高边坡,采用三维地质力学模型试验,进行了边坡变形特性、失稳破坏过程、破坏机制、边坡稳定性及加固处理效果研究。模型试验表明,边坡失稳模式为块体滑动破坏,破坏形态表现为底滑面的剪切破坏和后缘结构面的拉裂破坏以及块体沿底滑面和侧滑面的滑动。边坡破坏过程为模型结构面初裂、结构面组合块体边界贯通、最终至边坡整体失稳3个阶段。采用地质力学模型试验综合法获得了左岸块体系统边坡整体稳定安全系数,典型块体稳定安全系数与三维刚体法及块体单元法(BEM)计算成果对比基本一致,模型试验综合法安全系数相对较大。同时,针对层内错动带LS_(337)界面部位相对变位监测表明,深层混凝土置换洞加固有效地控制了底滑面的滑动变形,提高了相关结构面组合块体的稳定性,边坡加固效果较为明显。研究成果对白鹤滩工程左岸强卸荷区三维复杂块体系统边坡及类似工程边坡稳定性及加固处理具有重要的指导意义。     

91单动三重半合管钻具的研制与应用

为了提高松软复杂地层岩矿心采取率和岩矿心的质量,弥补普通双管钻具取心功能的不足,特别研制了91单动三重半合管钻具。介绍了钻具的结构、工作原理、组装、维护保养及在3个不同矿区5个钻孔的野外生产应用情况。应用结果表明,该钻具适宜松散地层钻进,岩矿心采取率达到了100%,同时防止了岩矿心被外界扰动,保持了岩矿心的原状性,提高了岩矿心的质量并利于岩矿心后期的运输与储藏。     

基于高光谱遥感的渤海海冰厚度半经验模型

Sea ice thickness is one of the most important input parameters for the prevention and mitigation of sea ice disasters and the prediction of local sea environments and climates. Estimating the sea ice thickness is currently the most important issue in the study of sea ice remote sensing. With the Bohai Sea as the study area, a semiempirical model of the sea ice thickness(SEMSIT) that can be used to estimate the thickness of first-year ice based on existing water depth estimation models and hyperspectral remote sensing data according to an optical radiative transfer process in sea ice is proposed. In the model, the absorption and scattering properties of sea ice in different bands(spectral dimension information) are utilized. An integrated attenuation coefficient at the pixel level is estimated using the height of the reflectance peak at 1 088 nm. In addition, the surface reflectance of sea ice at the pixel level is estimated using the 1 550–1 750 nm band reflectance. The model is used to estimate the sea ice thickness with Hyperion images. The first validation results suggest that the proposed model and parameterization scheme can effectively reduce the estimation error associated with the sea ice thickness that is caused by temporal and spatial heterogeneities in the integrated attenuation coefficient and sea ice surface. A practical semi-empirical model and parameterization scheme that may be feasible for the sea ice thickness estimation using hyperspectral remote sensing data are potentially provided.     

一种新型半潜式深海风电安装平台总布置设计

为了满足海上风力开发的深海化、专业化、大型化的需求,解决因海上气候恶劣、有效工作时间短而导致的工作效率低的问题,吸取常规风车安装船和半潜式平台的优点,基于漂浮式基础风车设备,设计一种新型半潜式风车安装平台。充分考虑运输安装一体化的作业形式和经济性、安全性的要求对安装平台总布置、吃水、抗横倾系统、推进装置、主尺度等进行设计并提出风机运输吊装方案。总体布置方案初步满足设计思想,可实现多台风机组整体运输安装,可独立完成海上风电机组的运输、吊装和维护等工作任务,能适合深海漂浮式基础风机海上风电场建设需要。     

考虑平台转动的等效水深截断系泊系统优化设计

等效水深截断是混合模型试验中非常重要的一步,合理的截断方案是模型试验成功的前提。现有的研究大多忽略对平台转动的考虑,该文在静态相似准则的基础上增加对平台转动的考虑,推导了系泊系统回复力和转矩的计算公式,建立了满足静态一致性的目标函数,进而采用粒子群算法进行等效水深截断优化设计。以某深水半潜式平台为例,首先在不考虑转动的情况下对其系泊系统进行等效截断,研究发现截断水深的变化对转矩的优化结果影响较大,从而证明了平台转动是应该考虑的。其次在考虑转动的情况下对系泊系统进行等效截断,通过水动力软件验证所优化的结果,证明该方法的可行性,为后续的等效水深截断优化设计的研究提供参考。     

半潜式超大型浮式结构水动力系数研究

以半潜式超大型浮式结构在动力响应分析中的各水动力系数为研究对象,经理论推导得到D’Alembert动力学方程中的移动式海上基地(MOB)单模块运动的结构质量、结构附加质量、静恢复力系数的简易计算公式。以MOB的"三模块模型"为例,研究其在6级海况浪向角为0°~90°条件下,各模块的附加质量系数及静恢复力系数的历时规律,以实例MOB中的第1个模块为代表展示了计算结果,并统计其最大值与文献资料中的结果进行对比。结果表明:运用本理论公式计算的结果与文献中所得结果相似,可验证本理论公式的正确性、可行性与合理性,为求解半潜式超大型浮式结构模块动力响应位移及转角提供简便的方法。     

一种新型干树式半潜平台设计

开发了一种新型的深吃水干树式半潜生产平台(TCDD-Semi),该平台可用于中国南海深水区域的油气田开发。它的一个显著特点是立柱的截面形状呈现为渐变形式,而非传统的等截面形式。立柱的底部最大,向上逐渐变小,再结合适当的下浮体设计,能够为平台在服役前期及在位状态时提供足够的浮力以及稳性。最重要的是这种新型立柱的设计能够明显地减小平台在恶劣海况时的垂向运动,从而使在平台上布置具有干式采油树的TTR立管系统成为可能。此外,这种渐变式的立柱设计也有利于减弱平台在流作用下的涡激诱导运动(VIM)。分析结果表明这种渐变式立柱半潜平台可以明显降低平台的垂向运动,也可以在码头组装时提供足够的浮力以及在平台下沉过程中提供足够的稳性。平台优越的垂向运动性能可以使顶部张紧式立管的行程范围限制在10.5 m之内(包括平台偏移、垂荡运动、潮汐影响、海床沉降、热膨胀等因素)。分析结果表明平台的垂荡范围、水平偏移、倾侧角度、上部模块重心处的加速度等可以满足设计要求,证明了这种新型干树式半潜平台的可行性。