校正系数对不同形式的Van Genuchten方程各拟合参数的影响

Van Genuchten模型应用十分广泛,但是参数m的不同形式以及是否加入校正系数会对Van Genuchten模型的拟合参数造成极大的影响。基于此,考虑m 3种取值(m不受限制、m=1–1/n、m=1–2/n)以及Van Genuchten模型中是否含有校正系数C_ψ,采用Matlab拟合67组砂土土-水特征曲线数据,分别研究残余基质吸力ψ_r、C_ψ对3个拟合参数a、m、n的影响。结果表明:m不受限制时,随着ψ_r增大,参数a、n减小,参数m增大;m受到限制时,随着ψ_r增大,参数a减小,参数n增大;m不受限制时,加入校正系数增大了拟合参数a、n的离散程度,但是减小了m的离散程度;m受到限制时,加入校正系数增大了拟合参数a的离散程度,但是减小了n的离散程度;几乎所有工况下的参数a都与无任何限制条件下的参数a呈线性关系;对于参数n,几乎不存在这类线性关系。     

苏里格大型致密砂岩气田储层结构与水平井提高采收率对策

在分析苏里格气田辫状河体系及储层结构特征的基础上,提出了剖面储量集中度的概念,建立了厚层块状型、垂向叠置泛连通型、分散局部连通型、分散孤立型4种砂体分布模式,探讨了不同储层结构下的水平井采出程度,提出了水平井提高采收率技术对策。研究结果表明,辫状河沉积体系复合有效砂体由于“阻流带”的存在,直井动用不完善,水平井能克服“阻流带”的影响,提高层内储量动用程度;但由于砂体多层状分散分布,水平井开发会导致纵向含气层系储量动用不充分,影响层间采出程度。对于剖面储量集中度高的厚层块状型、垂向叠置泛连通型储层,采用水平井整体开发,Ⅰ+Ⅱ类井比例达70%以上,可显著提高储量动用程度和采收率。对于剖面储量集中度低的分散局部连通型储层,采用直井井网开发后进行甜点式优选水平井井位加密部署,可提高采收率10%以上。     

菲律宾海四国海盆地壳结构重力反演及其形成演化过程分析

四国海盆是位于菲律宾海板块内由岛弧张裂形成的弧后盆地,其深部地壳结构对认识伊豆小笠原岛弧的裂解和弧后盆地的扩张过程有重要的意义.在反射多道地震剖面和深部海底地震（OBS）探测剖面的约束下,结合磁异常条带数据,利用两条横穿四国海盆的重力测线数据对海盆的地壳物性结构反演,对比重力反演剖面与深部探测剖面地壳厚度和密度特征,得到更加精细的四国海盆地壳结构.研究结果显示,四国海盆洋壳厚度自西向东逐渐增厚,在残留扩张脊处莫霍面深度迅速增加.根据地壳密度和厚度将四国海盆分为:洋壳减薄区、洋壳增厚区、后扩张洋壳增生区,分别对应初始慢速张裂、单翼快速扩张、对称慢速扩张3期扩张活动.南北测线不同构造分区得到的扩张速率与由磁异常条带得到扩张速率相同;洋壳减薄区下地壳均有高密度体,与OBS剖面中下地壳高速体相对应,可能是由于洋壳慢速扩张过程中强烈拆离作用,地幔蛇纹石化导致.      

NAMs柯石英中结构水的红外光谱和第一性原理计算

从微观尺度研究结构水的分布状态可以为超高压变质岩的形成环境、构造演化动力学过程提供重要的依据.为探讨大别山地区超高压变质岩中"名义上无水矿物"（nominal anhydrous minerals,NAMs）结构水的分布特征、赋存状态与超微结构缺陷的关系,对大别山石马地区榴辉岩中的柯石英进行了傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析和第一性原理计算.FTIR研究表明柯石英主要吸收峰为（Ⅰ）3 561~3 580 cm-1、（Ⅱ）3 433~3 462 cm-1和（Ⅲ）3 412~3 425 cm-1;柯石英颗粒结构水含量为15×10-6~52×10-6,平均值是32×10-6.第一性原理理论计算得到了柯石英（4H）_Si和（AlH）_Si复合缺陷超晶胞模型（2×1×1）的形成能分别是-4.92 eV和-3.10 eV;含氢缺陷模型计算结果得到3 526 cm-1和3 198 cm-1的拉曼峰与柯石英的合成实验结果基本符合.FTIR分析表明石马地区柯石英结构水含量具有不均一性;模拟计算得到（4H）_Si复合缺陷模型比（AlH）_Si有更低的复合缺陷形成能,有更加稳定的结构,柯石英结构水中（OH）₄$ \Leftrightarrow $Si氢结合机制是优先模式,为实验研究提供理论依据.      

微晶石墨氧化-膨胀过程中微形貌与结构变化

为深度揭示微晶石墨氧化和膨胀过程中结构的变化规律,分别采用SEM-EDS、XRD、Raman和FTIR等测试分析手段对其产物结构进行表征研究.结果表明:微晶石墨经氧化后,层间域被撑大,结构层上接入大量的羟基、羧基和环氧基等亲水性含氧官能团.随氧化剂（KMnO₄）用量增加,产物层间距、结构缺陷和无序度逐渐增大.高温膨胀后,氧化微晶石墨被还原,结构中的部分吸附水和含氧官能团被除去,结构缺陷与无序度减小,部分sp2区域得到了恢复.膨胀微晶石墨颗粒含有丰富的网络型孔隙结构,孔径集中在2~5 nm.      

珠江口外海域滨海断裂带沿构造走向的变化特征

珠江口外海域滨海断裂带是南海北部陆缘重要的控震和发震构造,其研究关系到区域防震抗震、地壳稳定性评价及对南海构造演化的认识.为探明滨海断裂带沿构造走向上的变化特征,对2015年珠江口海陆联测数据进行了处理,使用射线追踪、走时模拟等方法,获得了珠江口西侧的地壳纵波速度结构模型和滨海断裂带在珠江口地区的发育位置和构造形态等信息.结果显示,珠江口西侧滨海断裂带总体倾向SE,向下可能延伸至莫霍面;沉积层在断裂带陆侧较薄,在滨海断裂带处突然增厚;断裂带内地壳速度为5.3~6.7 km/s,相对两侧地壳表现出低速特征;莫霍面的埋深由断裂带陆侧的28.5 km抬升至其海侧的24.5 km;海陆两侧的地壳结构具有明显的非均一性.对比前人在珠江口东侧的研究成果,珠江口外滨海断裂带总体形态特征相似,但也表现出明显的差异,自东向西,断裂带内部的结构形态从简单变得复杂,逐渐发育明显的阶梯状断层;北界断裂从断距很大的陡崖式正断层逐渐转变为断距较小的低角度正断层,且北界断裂的位置向北错动了一段距离,断裂带内的低速异常则逐渐变弱.本研究不但可以加深对滨海断裂带浅、深部结构的认识,而且还能为研究南海北部陆缘的发震构造提供参考.      

容县压实花岗岩残积土的力学性质与微结构特性研究

选取广西容县花岗岩残积土为研究对象,取击实曲线上3个不同含水率对应的压实样（最佳含水率及干侧、湿侧,后两者对应的干密度相同）分别进行了直剪试验、扫描电镜观测（SEM）和压汞试验（MIP）,并从微观特征解释其力学性能的差异。结果表明:（1）花岗岩残积土在3种压实状态下具有相同应力-应变曲线形状,无明显峰值,抗剪强度在最佳状态时的最高,湿侧状态抗剪强度与干侧状态相近,3种状态下内摩擦角值差别较小,但黏聚力在最佳状态时最大,干侧和湿侧状态较最佳状态分别下降66.4%和43.1%;（2）花岗岩残积土在湿侧状态下普遍形成团聚体,团聚体之间呈架空结构,累积孔隙体积最大,为明显的双峰分布孔隙特征;在最佳状态下组构最密,高岭石片定向性排列;在干侧状态下高岭石片呈片架结构,累积孔隙体积最小;随着含水率的降低,土样双峰孔隙特征逐渐变得不明显;（3）花岗岩残积土在不同状态时的微观特性较好地解释其力学性质的差异。     

轻非水相液体污染源区结构的影响因素数值分析

轻非水相液体（light non-aqueous phase liquid,LNPAL）在地下介质中的运移分布与残余捕获受多种因素影响和控制。LNAPL污染场地概念模型中一般视LNAPL从地表泄漏后穿过包气带至潜水面。然而地下介质的非均质性与包气带含水量的空间变异分布可形成复杂的LNAPL污染源区结构,LNAPL可能无法到达潜水面,而在毛细水带蓄积。文章基于数值模型综合分析了LNAPL泄漏量、介质非均质性与含水量空间变异分布、潜水面周期性变化等多种因素对LNAPL污染源区结构的影响。研究表明:（1）当泄漏量较大时,LNAPL可运移至潜水面;（2）当泄漏量较小时,对于上粗下细的层状非均质条件,LNAPL可能在毛细水带边缘发生蓄积,无法到达潜水面;（3）包气带中黏土透镜体并非都是LNAPL运移的阻碍,LNAPL可以穿透低含水量的黏土透镜体,只有高含水量的黏土透镜体才对LNAPL的入渗有阻碍作用;（4）潜水面周期性变化将导致污染范围扩大。     

层状土毛细水上升过程中Lucas-Washburn模型评价及修正

受界面效应影响,毛细水在层状土中运移规律还难以用描述均质土中水分运移规律的Lucas-Washburn（LW）渗吸模型进行描述。基于此,本文设计了层状土室内模型试验,采用分布式的主动加热光纤法（简称AHFO）监测毛细水上升过程。根据AHFO测试结果,进一步对LW模型进行了修正,提出了适用于描述层状土中毛细水上升规律的ILW模型,并对ILW模型进行了试验验证。试验结果表明:（1）当毛细水湿润锋抵达“黏土（下部）-砂土（上部）”界面时,会产生“毛细屏障作用”,从而导致上部砂土中毛细水含水率急剧下降;（2）“毛细屏障作用”由砂土和黏土中的基质吸力不均衡造成,基质吸力大小由含水率决定;（3）当毛细水湿润锋抵达“砂土（下部）-黏土（上部）”界面时,在界面处出现“反毛细屏障作用”,从而导致上部黏土层中的含水率比相邻下部砂土层含水率更高;（4）虽然常见的LW模型可准确预测均质土中毛细水上升高度及速率,但受“毛细屏障作用”和“反毛细屏障作用”影响,LW模型在层状土中失效;（5）相比LW模型,ILW模型精度更高,能够更加准确地描述层状土中毛细水上升规律。     

“老脚印”对自升式钻井平台插桩滑移的影响研究

渤海海域自升式钻井平台作业频率高,在同一区块多次插桩作业情况多,为自升式平台插桩作业带来严重的滑移风险。通过建立常用的两种类型桩靴的有限元分析模型,采用模拟计算和对比分析的研究方法,对在“老脚印”不同距离位置插桩时,桩基土体的塑性破坏特性、运移规律及桩靴所受侧向滑移力进行了模拟研究,得出了在不同土质条件下,桩基土和桩靴的受力特性及规律,分析了不同位置的“老脚印“对自升式平台插桩滑移风险的影响。