垃圾卫生填埋结构对地质环境效应的控制研究

通过大量的现场调查、室内外试验及综合分析,以多种手段较系统地研究了垃圾及其渗滤液成分组成与变化规律,填埋场的地理—地质条件,填埋结构单元的控制机理,填埋结构控制作用的数学模拟和垃圾卫生填埋结构优化设计系统及其应用。首先,根据实际调查资料的统计结果,论述垃圾成分受到生活水平、能耗结构、季节、地域等多种因素的影响,并分析垃圾产量和成分变化的一般规律。以试验和现场监测为基础,详细研究垃圾渗滤液成分的变化特征,探讨垃圾的分解过程,指出垃圾渗滤液成分具有以有机质及其分解产物为主的高浓度、强污染特性,总体上具有随时间呈负指数衰减的动态变化规律。结合成都长安垃圾填埋场,首次详细、系统地从试验和模型计算两方面研究填埋结构对地质环境效应的控制作用。控制作用体现在两个方面：一方面,是填埋结构的各个组成部分（衬里、垃圾层、填土层）能够有效地去除污染物质,由于填埋体类似于一个生物反应器,有机质发生生物降解,分解的终极产物（如ＮＨ＋４）可被填土层和衬里吸附;另一方面,通过改变衬里、填土层的厚度与密度,可以控制渗滤液在填埋体内的水动力条件,从而控制渗滤液下渗对地下水造成的污染。在试验结果的基础上,建立模拟模型,完整系统地研究渗滤液水头     

物理干扰对修复压实土壤特性的影响

采用人工耕作松土,研究了物理干扰对修复压实土壤特性的影响。结果表明,实施物理干扰后的土壤,其土壤容重减小,孔隙度增大,土壤特性能得到一定程度的修复,但对压实比较严重的0～10 cm浅层土壤,修复较慢,对压实比较轻的10 cm以上土层的土壤,修复较快。     

欠压实泥岩顶底板形成机理及其对油气运移的影响

欠压实泥岩顶底板是指比中部欠压实泥岩较致密的泥岩表层,是趋于正常压实的泥岩层,发育于低渗透率的厚层泥岩的上、下部位。以低速渗流定律为理论基础,从微观机理上分析欠压实泥岩顶底板的形成过程,提出穿过欠压实泥岩顶底板流体运移阻力的计算公式。当含顶底板泥岩作为盖层时,分为连续沉积型、抬升型和压裂型3种。压裂型泥岩盖层的封闭能力等于底板排替压力与达到顶板破裂的剩余压力之和,其他两种盖层的封闭能力就等于盖层顶底板的排替压力之和。当含顶底板泥岩作为源岩时,在连续型源岩中,油气排放的方向主要取决于泥岩顶底板渗透性地层的发育程度;在压裂型源岩中,大量油气沿裂缝向上排烃。此外,源岩的排烃方向还受断层的控制。通过欠压实泥岩顶底板形成机理的研究,有助于评价泥岩盖层的封烃能力,了解泥质烃源岩油气初次运移的方向。     

泥页岩非构造裂缝形成机制及特征

泥页岩非构造裂缝是泥页岩中常见的裂缝类型。非构造裂缝对页岩气成藏与保存评价具有重要意义。在前人研究成果基础上,考虑泥页岩本身固有的特性,初步提出泥页岩裂缝的分类方案,划分了非构造裂缝的类型,并总结各类非构造裂缝的形成机制。依据野外露头和岩心观察,描述了泥页岩非构造裂缝的特征。初步分析认为,在泥页岩非构造裂缝中,成岩层理裂缝、欠压实超压裂缝和生烃超压裂缝与页岩气成藏和保存关系密切。     

影响塔里木盆地西部碎屑储集岩物性因素分析

在塔里木盆地西部形成、演化的宏观背景控制下，碎屑储集岩本身的骨架颗粒成分、物理化学性质以及填隙物成分和含量等成为影响研究区碎屑储集岩物性的主要内在因素。通过统计不同时代碎屑岩中刚性、塑性和半塑性骨架颗粒含量，表明志留、泥盆系岩屑砂岩中较高的半塑性、塑性颗粒含量和机械压实作用是导致其物性变差的最主要原因。砂岩填隙物中泥质基含量增加与颗粒间接触强度之间存在良好的正相关性。而碳酸盐含量与砂岩孔隙度间的相关分析表明：该区砂岩孔隙间的碳酸盐矿物主要起堵塞孔隙的作用。将成岩作用划分为建设性成岩作用和破坏性成岩作用两大类，有利于从宏观上分析成岩作用对储集的影响。     

天津滨海吹填土结构强度增长机理

为了研究影响天津滨海吹填土结构强度增长的因素,分析了等效荷载、有效应力增量、孔隙比和含水量与结构强度之间的关系,得出随着等效荷载和有效应力增量的增大,吹填土的结构强度呈增高的趋势。含水量和孔隙比越大,吹填土的结构强度越低。研究认为,吹填土结构强度的形成与吹填土的排水固结密切相关。吹填土在真空预压条件下,排水固结过程分为早期空气排出、真空渗流场作用下的渗透固结和真空条件下的水分气化排出3个阶段。      

填土压实质量检测及机载压实集成系统分析

对既有及正在开发中的填土压实检测技术的原理及实测方法进行了系统的介绍、分析及论证。在此基础上,阐述了开发填土压实检测与压实机械集成系统的必要性、研制机载集成系统时所依据的力学模型、实现途径及国内外关于压实机械集成系统研究、开发的最新进展,介绍了压实机械集成系统的工作原理及工作特性,同时指出了为适应当前及未来土建工程对填土压实质量（特别是沉降量及沉降速率等方面）的基本要求,应以填土压实层的力学强度（K30、动刚度系数等）作为开发压实机械集成系统时的参考对比指标。     

模拟渗滤液作用下压实黏土的力学性质

垃圾填埋场中渗滤液的作用可能对压实黏土衬垫及地基土的力学性质产生一定的影响,但目前研究成果存在矛盾之处。以CaCl2溶液和苯酚溶液作为渗滤液中无机和有机污染物的代表,对添加10%钠基膨润土的压实黏土进行力学性质的试验研究。结果表明,(1)两种模拟渗滤液的作用使土的压缩性增强,抗剪强度降低。(2)苯酚对压实黏土力学性质的影响更为显著,不排水强度约为自来水和0.05mol·L-1CaCl2溶液的55%。(3)土样初始孔隙比相同时,溶液作用下扩散双电层变薄造成孔隙变大,可能是产生这种现象的主要原因。(4)模拟渗滤液的作用对压实黏土衬垫及地基土具有不利的影响。     

不同压实度铁路路堤边坡地震响应振动台试验研究

为研究和对比不同压实度铁路路堤边坡的地震响应,设计了路堤本体压实度分别为95%、91%、87%和83%的4组路堤边坡模型,开展了不同压实度路堤边坡的振动台试验研究。通过穿插进行白噪声激励得到不同压实度路堤边坡的动力特性参数;通过施加不同类型和不同强度的地震动激励,研究不同压实度路堤边坡加速度放大倍数分布规律及其影响因素。结果表明,随着地震动激励次数的增多,路堤边坡自振频率下降,阻尼比增大,压实度对路堤边坡动力特性变化影响显著;加速度放大倍数沿路堤边坡高度呈非线性增大,加速度放大倍数随地震动激励强度增大而减小;台面输入的地震波经路堤边坡传播后,其频谱特性发生了明显的变化,不同压实度路堤边坡对地震波频谱特性的影响不同;不同地震动激励下不同压实度路堤边坡的加速度放大倍数分布情况有所差异,这与地震动频谱特性和路堤边坡动力特性参数有关     

东营凹陷地层异常压力的成因机制与动态模拟

根据盆地不同演化阶段的地层超压形成有不同主导因素的认识,提出了分层系、分阶段的主导因素超压预测法,分别采用岩土力学原理和干酪根裂解成烃原理建立方程式,然后分层系、分阶段地计算欠压实作用引起的超压和生烃作用引起的超压。利用该方法、模型和软件系统,对东营凹陷各层系的超压形成、分布和演化进行了模拟,发现与实际情况符合较好,即欠压实作用和生烃作用是造成东营凹陷地层异常压力的主导因素,欠压实引起的超压出现在生烃作用引起的超压之前,生烃增压主要出现在2 500m以下深度。模拟结果表明,该方法、模型和软件系统具有较好的合理性和可靠性,适用于对陆相盆地油气成藏过程的超压预测。