凸轮型冲击旋压钻头成孔机理研究

挤密钻头是潜孔锤冲击挤密钻进技术的关键所在,其结构形式直接影响着钻进效率、成孔质量和应用效果。应用非线性有限元理论,对动载荷作用下土体的弹塑性和压缩性的变化规律进行了分析。研究发现,常规钻头在冲击挤密钻进过程中产生的桩效应是导致钻进效率降低的主要原因。为了克服桩效应的影响,利用ANSYS/LSDYNA软件对阶梯式钻头和凸轮旋压钻头的钻进过程进行数值模拟分析,并通过实钻试验进行验证。数值模拟分析和试验结果均表明：凸轮旋压钻头能够有效避免钻进过程中土体回弹问题,降低桩效应对钻进效率的影响。试验结果与模拟结果相吻合,表明数值模拟的结果相对可靠。     

岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究

岩体结构面的各向异性与尺寸效应特征对其力学性质影响较大,综合考虑两者之间的相互关系对工程岩体稳定性评价具有重要意义。全面分析不同尺度结构面的各向异性分布,提出考虑正交方向三维形貌参数的各向异性变异系数AVC3D。通过渐进覆盖法统计4组天然岩体结构面10种不同采样尺寸的各向异性变异系数及其尺寸效应规律。结果表明：各向异性变异系数均随结构面尺寸增大而减小至定值,其与结构面尺寸具有较好的负对数函数关系;通过归一化处理,各向异性变异系数与结构面尺寸呈现较好的线性函数关系,表明各向异性变异系数具有分形结构,分维数D可以实现其尺寸效应的规律统计。该方法揭示了影响结构面形貌特征方向性变化的最大有效倾角 和粗糙系数C的增长幅度会随采样尺寸增大趋于稳定的变化机制,体现了当结构面达到各向异性尺寸效应的阈值后,会呈现出稳定的各向异性规律。     

橡胶砂弹性动力学参数的弯曲-伸缩元试验研究

橡胶砂作为一种廉价环保的土工材料,应用前景十分广阔,关于其力学特性的研究具有重要意义。采用弯曲–伸缩元法对橡胶砂进行了剪切波和压缩波联合测试,分别采用离散频率扫描法和初达波法确定了剪切波和压缩波的传播时间,进而得到其弹性动力学参数：初始剪切模量、侧限模量和泊松比,分析了橡胶含量和围压对橡胶砂弹性动力学参数的影响。结果表明：在同样围压下,随着橡胶含量的增加,橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐减小,初始泊松比逐渐增大;在同样橡胶含量下,随着围压的增大,橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐增大,初始泊松比逐渐减小。最后,在此基础上进行了两种因素耦合效应的分析以及相关力学机制的探讨。     

土−水特征曲线测量过程中孔隙分布的演化规律探讨

测量了在宽广吸力范围内原状样和压实样的脱湿持水曲线,对比分析了单双峰结构持水性能的差异;并利用压汞试验测试两种土样在脱湿过程的孔隙分布,分析了两者的差异并探讨了脱湿过程孔隙的演化规律;在考虑收缩变形的基础上,基于孔隙分布曲线确定了土?水特征曲线的基本参数。试验结果表明：原状样在宽广吸力范围内基本上呈单峰孔隙结构;饱和压实样具有单峰孔隙结构,随着吸力的增加,双峰结构越来越明显,当吸力达到很大时,演化成完全双峰孔隙结构。原状样的持水曲线为经典的S形,而压实样的持水曲线在过渡段出现了水平台阶状;低吸力段,压实样的持水曲线低于原状样,而高吸力段,两者的持水曲线基本重合。基于孔隙分布曲线确定了控制持水曲线进气值和残余值的孔径,并计算出对应的吸力值,其值更符合实际物理意义。     

场地类别分类方案研究

基于性能的抗震设计,要求工程师设计出具有预期抗震性能的结构,一个关键因素是地震作用的确定,这在很大程度上取决于局部场地条件。通过收集和分析北京、苏州和唐山城区956个钻孔资料,建立地表20 m和30 m深土层走时平均剪切波速VS20和VS30的关系式;现场钻探获取北京城区深105 m的典型钻孔原状土样,试验给出各类土体动剪切模量和阻尼比曲线;建立北京城区170个钻孔的场地反应计算模型,采用Nakamura提出的HVSR法和陈国兴等提出的弱震法估算场地基本周期TS值,结合国内外现行抗震规范的场地分类及一些学者对场地分类的研究成果,提出两种新的场地分类建议方案：基于等效剪切波速VSE和覆盖土层厚度H（地表至剪切波速VS ≥ 500 m/s的基岩深度）的双指标场地分类方案及基于VSE、H和TS的三指标场地分类方案。提出的场地分类方案对我国现行抗震规范场地分类方法的改进有参考价值。     

马达加斯加Mahajanga盆地岩溶水文效应

本文在对马达加斯加地质演化研究成果分析的基础上,通过野外调查和监测,结合已有水文资料对Mahajanga盆地岩溶的水文效应开展研究。受地质结构、岩性等条件的控制,Mahajanga盆地东部演化形成绵延近300 km的岩溶槽,在西南部则形成面积达12 000 km2的岩溶台地。岩溶槽和岩溶台地的岩溶发育均以水平方向为主,垂直方向发育较浅,岩溶形态则呈现出明显的均等溶蚀特征。盆地东部岩溶槽拦截了大部分来自高原的河流,是马达加斯加最重要的汇流区,同时,特殊的地质结构也演化形成独特的地下“汇流”系统。岩溶槽区内平缓的河床比降、复杂的河流网络、星罗棋布的湖泊和洼地、分布广泛的松散堆积层以及面积广阔的地下岩溶系统,构成了巨大的水循环调节库,对水文过程将产生较大的“滞流”效应。盆地西南部的岩溶台地面积广,规模大,是一个巨大的天然储水“水库”,对地表径流起到重要的调节作用。      

郯庐断裂莱州湾段块体旋转效应及意义

为探究郯庐断裂莱州湾段右行走滑活动的构造响应并约束其起始时期,以最新钻井资料和三维地震资料为基础,深入剖析研究区与右行走滑活动密切相关的构造-沉积响应.结果显示,双轨走滑右行活动开始后,其夹持块因发生顺时针方向的被动旋转而产生差异应变（伸展或挤压）效应.在叠加区域伸展作用的背景下,伸展效应促进沉降作用,致使先存凸起区加速沉降并演变为洼陷区,先存洼陷区沉降幅度更大,现今均为富烃洼陷;挤压效应则抑制沉降作用,致使先存凸起区持续保持凸起状态,而先存洼陷区多沉降减缓甚至转为抬升,生烃潜力减小.综合地层残存信息及区域构造环境表明郯庐断裂带莱州湾段的右行走滑旋转效应最早始于沙三中段沉积时期.      

矿山地质环境评价中最佳评价尺度确定方法的研究及应用

矿山地质环境的评价对于矿产资源的开发利用、矿山环境的恢复治理有重要意义,在评价工作中最佳评价尺度的确定有助于提高评价结果的精确性和统一性。本次研究从矿山地质环境的评价内容出发,提出一种最佳评价尺度的确定方法。在不同尺度下,将评价区域按照边界划分成网格评价单元,通过定量化评价指标的尺度效应表现(异质性、一致性、信息量、破碎度),求出其随尺度变化的拟合函数,进而建立最佳评价尺度函数,并求出其评价适宜区间和最佳评价尺度。将该方法应用到福建省龙岩市新罗区、三明市大田县矿山地质环境评价中,得到新罗区和大田县的最佳评价尺度适宜区间分别为[997.8 m,1 194 m]、[955.5 m,1 297.8 m],最佳评价尺度分别为1 049.6 m、1 182.1 m。在该评价尺度区间内,所得到的评价结果基本一致,并且在最佳评价尺度下评价结果的效果更好,从而证明了该方法的可行性。研究表明,最佳评价尺度函数受到研究区范围、评价内容分布情况、自然地理情况等因素的综合影响。该研究成果可以为矿山地质环境评价工作中评价尺度的确定提供理论依据。     

淮北平原东部孔隙潜水水质参数因子分析探讨

利用因子分析方法,对淮北平原东部的蚌埠市、亳州市、阜阳市、淮北市和宿州市浅层潜水水质为研究对象,对其实测的11个环境要素——K^＋、Na^＋、Ca^2＋、Mg^2＋、HCO3^-、SO4^2-、Cl^-、NO3^-（以N计）、总硬度、溶解性总固体、游离二氧化碳进行因子分析。结果表明,该地区实测的11个环境要素可提取3个主因子,第一主因子包括NO3^-（以N计）、Ca^2＋、Cl^-、Mg^2＋、K^＋、SO4^2-,共6个环境要素,主要反应了与水的硬度相关的几个参数以及Ca^2＋、Mg^2＋和K^＋的主要存在形式;第二主成份包括Na^＋和SO4^2-,反应了该地区钠盐的主要存在形式;第三主成份包括游离二氧化碳和HCO3^-两个要素。     

东营郑南斜坡带砂砾岩体储层微观特征

东营凹陷郑南斜坡带砂砾岩体是古近纪沙四段沉积时期形成的以砂、砾岩为主的近岸水下扇沉积体。储集层岩石结构成熟度和成分成熟度均较低,多为双模态和复模态结构。首先对影响储集层岩石的主要成岩作用进行了描述,分析了该砂砾岩体储集层的孔隙类型和孔隙结构特征。该类砂砾岩体储集层孔隙类型多样,孔隙结构复杂,以中-低孔隙度、低渗透率储层类型为主。