风积砂质高浓度胶凝充填材料性能与粉煤灰掺量关系分析

充填材料是决定煤炭充填开采效益、效率、效果的最主要因素。为了掌握风积砂质高浓度胶凝充填材料的性能变化规律,本文以粉煤灰的质量掺入比作为变量,试验研究和理论分析了粉煤灰对该充填材料性能的影响规律。结果表明,粉煤灰的适量添加可以提高充填材料的强度,大掺量导致强度相对降低; 泌水率随着粉煤灰掺量的增大总体上呈减小趋势,较大掺量试样泌水速率相对较低; 分层度随着粉煤灰掺量的增大线性降低; 凝结时间随着粉煤灰掺量增大呈现指数增大; 坍落度总体上随粉煤灰掺量的升高而增大,但大掺量会使其出现相对降低。分析认为,适量粉煤灰的掺入,使风积砂质高浓度胶凝充填材料的颗粒粒度、水分分布和水泥分散均匀,而使材料的强度和输送性能适度改变,但掺量过大会稀释胶结料和改变颗粒相对级配而导致性能下降。     

福州淤泥质土动力特性室内试验研究

沿海高速公路、铁路和地铁的迅速发展,使得长期循环荷载作用下的软基变形问题日渐突出。借助GDS动三轴仪,对福州淤泥质土进行动三轴试验。研究了不同围压下淤泥质土在循环荷载作用下的动应变、动强度、动剪切模量和阻尼比特性,重点分析了固结围压和动应力幅值对淤泥质土动强度的影响,由此建立了围压、振次与土体动强度的经验关系,该关系可用以估算不同深度土体在循环荷载作用下的动强度。试验结果表明:福州淤泥质土的动强度随着围压增加而增加,随着振次的增加而减小,且强度很低,动黏聚力的大小为0.3~4.0kPa,动内摩擦角的大小为7°~10°。此外,给出了淤泥质土在大应变条件下的动剪切模量和阻尼比。研究结果对进一步认识该地区淤泥质土的动力特性以及对实际工程设计中合理选择土的动强度参数具有理论及实际意义。     

削坡作用土质边坡变形分布式光纤监测试验研究

采用高空间分辨率的PPP-BOTDA光纤感测技术,研发出一种适合于土体变形监测的特种感测光缆。通过水平向和垂直向感测光缆植入,对边坡模型在坡顶局部加载和削坡过程土体内部变形场进行了分布式监测,获得了荷载和削坡作用下坡体变形场的分布规律,并对边坡模型进行了有限元数值分析和计算评价。分布式光纤感测技术监测结果表明:在坡顶局部加载作用下土体水平向拉张变形最大值发生在坡体中部,这与数值模拟结果一致;但在削坡作用下,坡体水平向拉张变形最大值发生在坡体上部,表明削坡作用改变了边坡模型的变形规律,上层土体在坡顶局部荷载作用下易发生倾倒变形。研究结果也表明,作者研制的特种感测光缆具有良好的感测性能,可以对土体变形场进行准确有效监测。     

断层面摩擦强度对工作面开采影响数值模拟分析

断层面摩擦强度是评价煤炭开采中应力扰动诱发断层滑动危险性的依据。依托晋城矿区成庄井田,采用理论分析和数值模拟计算方法,分析了断层面摩擦强度对深部地应力的约束机制,研究了成庄井田F13断层及其在不同摩擦强度条件下对回采工作面顶板稳定性、超前支承压力分布和断层滑动的影响规律。研究结果表明:地壳深部最大与最小主应力比值受断层面摩擦强度的限制,当其达到临界方向断层的摩擦强度极限时,断层就会发生滑动;断层破碎带的存在导致初始应力场扰动,形成断层带低应力区及高应力集中区,在回采过程中将直接影响煤层顶板移动变形和采动应力分布;断层面摩擦强度较小时,工作面开采至断层附近顶板下沉量及断层上下盘错动位移较大,支承压力峰值由大变小明显,断层面上剪应力与正应力的比值易达到断层面的摩擦系数,断层滑动的危险性较大。      

新疆早-中侏罗世聚煤期同沉积构造及其控煤效应

新疆早-中侏罗世同沉积（期）构造活动自始至终与聚煤作用相伴,并直接影响含煤地层发育程度和煤层的原生厚度及结构。该期同沉积构造活动受特提斯-喜马拉雅地球动力学体系控制,其主要活动方式表现为同沉积逆冲断层和同沉积正断层,从而造成聚煤盆地基底沉降速度与幅度的明显差异。在其控制下,聚煤盆地的沉积中心和赋煤中心有自西向东、由南向北迁移的趋势;从含煤区尺度进行比较,聚煤强度与盆地基底总体沉降幅度呈负相关关系;从含煤盆地或煤田尺度进行比较,聚煤强度与盆地基底沉降速度之间的关系分别表现为正相关型、抛物线型及负相关型。      

沁水盆地中—南部煤系及其上覆地层游离天然气成藏的地质控制

煤系气及其上覆地层各类天然气的共生、共探及共采,是充分利用天然气资源,提高煤系气开发经济性的重要途径。沁水盆地中—南部连续沉积的上石炭统—下三叠统构成了有利的油气生储盖组合系统,煤层有机质热演化程度高,生气和排烃强度大,气源充足,煤系气显示强烈,成藏前景可观。燕山运动中期构造-热事件导致石炭、二叠纪煤层发生强烈的二次生烃和排烃作用,为煤系及其上覆地层泥页岩和致密砂岩储层提供丰富的气源。煤层中天然气以扩散、盖层突破、渗流等方式排烃,累计排烃强度最大的地带沿复向斜轴部分布;排烃作用较活跃和中等活跃地带分布于复向斜轴部的中段和北段,天然气逸散程度相对较低,有利于游离气的富集。总体来看,研究区发育下生(太原组和山西组煤系)、下—中储(太原组—下石盒子组)、上盖(上二叠统—三叠系)的游离气系统,具有构造、岩性、水力等多种圈闭形式,游离气成藏受控于燕山运动中期的构造分异和异常热事件以及新生代以来盆地持续回返两个关键地质时期。     

层状边坡滑动边界强度参数取值方法研究

滑坡滑带土强度参数取值的准确性,决定了滑坡稳定性计算的可靠程度。因此获得准确、可靠的滑动边界强度参数至关重要。然而在实际情况中,由于取样位置试样的代表性,以及试样转运过程中保存条件的限制,现场所取得的滑带土在室内试验得到的强度参数已经不能完全反映真实环境下的抗剪强度。因此考虑软弱夹层、滑带土各种物理和力学指标间存在必然联系,并表现出特定的规律性,尝试通过试验,揭示指标间的关联规律,并建立了相关性好的关系式,据此评价滑动边界的抗剪强度参数。     

构造物理模拟和PIV有限应变分析对构造裂缝预测的启示

油气储层中构造裂缝发育与有限应变状态关系密切,为了探索有限应变分析与构造裂缝预测的新技术方法,此次研究设计完成了一组单侧挤压收敛模型的物理模拟实验,并引入粒子图像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术对实验过程进行了定量化分析。实验模型在垂向上为含粘性层的多层结构,实验结果形成了一个肉眼可见的箱状褶皱。通过PIV技术可以获取实验模型变形演化过程中各阶段的位移场数据,计算出各阶段的增量应变,实现从初始状态到褶皱形成之后整个变形过程的有限应变分析,探讨构造裂缝成因机制和分布规律,进行定量化裂缝预测。挤压变形过程初期,应变分布范围很广,有限应变较弱(约4%~8%),在挤压方向上的线应变表现为弱压应变,在垂向上的线应变表现为弱张应变,这种现象是褶皱和断层产生前平行层缩短和层增厚的纯剪变形结果,也是区域型张裂缝和剪裂缝形成的主要机制。褶皱和断层即将发育之时至发育之后,应变局限在断层发育的剪切带及附近区域,有限应变表现为较强(达20%)的剪切应变和剪切张应变,是断层面附近简单剪切变形作用的结果,也是局部型剪裂缝和张剪裂缝形成的主要机制。     

本格拉上升流锋时空变化特征研究

本格拉上升流区域作为大西洋东边界上升流区域,对于区域乃至全球气候均有重要影响;同时上升流区域处于非洲南部与拉丁美洲相近,战略地位重要。海洋锋作为海洋中尺度现象对海汽相互作用、生物多样性,水下声传播等均有较大影响。因此,对本格拉上升流锋时空分布、锋强度季节变化具有较高的科研、经济和军事价值。通过WOA13季节平均数据对上升流锋区三维空间分布特点,锋强度分布季节变化等方面进行了分析。分析结果表明:本格拉上升流锋锋轴线随深度增加逐渐偏离海岸,锋轴线位置随季节改变摆动幅度不大;本格拉上升流锋强度分布具有明显的南北差异,呈现南强北弱的特点,且在浅层温度锋强度有较大季节差异,锋强度垂直方向上最大值位于30~90 m水层内。     

全珊瑚骨料海水混凝土力学性能试验研究

为了探讨全珊瑚骨料海水混凝土的基本力学性能,并比较其与普通混凝土和轻集料混凝土的差异,通过实验系统测定了珊瑚混凝土的基本力学性能,建立了其轴心抗压强度(f_(c,m))、劈裂抗拉强度(f_(sp,m))、抗折强度(f_(t,m))与立方体抗压强度(f_(cu,m))之间的线性关系与计算公式。结果表明:在强度等级C20~C50的范围内,珊瑚混凝土的f_(c,m)和f_(sp,m)分别比普通混凝土的f_(c,m)和f_(sp,m)高出10%~48%和9%~33%,随着强度等级的提高,两种混凝土之间的差距在减小。珊瑚混凝土的f_(t,m)与普通混凝土的ft,m之间的差异规律与强度等级有关,较低强度等级的C30珊瑚混凝土ft,m比普通混凝土的f_(t,m)要高4%,而较高强度等级的C55珊瑚混凝土f_(t,m)比普通混凝土的f_(t,m)低13%。较高强度等级的C50珊瑚混凝土f_(c,m)、f_(sp,m)和f_(t,m)分别比页岩陶粒轻集料混凝土的f_(c,m)、f_(sp,m)和f_(t,m)低11%、0.9%和4%。