地震层析成象技术在测井和地面反射资料集中的应用研究

本文以射线的折射和反射定律为基础,采用阻尼最小二乘法（在CT技术中,常称为SIRT算法）和单井单侧多偏移距的反射资料以及地面反射资料,研究反射波层析成象技术对二维弯曲界面的成层结构进行重构的情况。数字模拟试验表明,本文提出的逐层成象方法对透镜体和尖灭地层的成象颇为有效,反演结果对误差扰动是稳定的。 本文所述的成象方法及处理技术可推广到只用地面反射资料进行地层重构的情形。     

蓟县矿山高切坡地质灾害致灾模式及环境综合治理研究—以蓟县大兴峪北矿区高切坡为例

随着国家对矿山的关闭,形成了大量的废弃矿山。废弃矿山已成为地质灾害发生的重要载体。天津蓟县以大兴峪北矿区为中心的8个矿区,紧邻城区,总面积达207.8 ha,存在大量人工高切坡,地质灾害严重,影响到人们的日常生活和生存环境。文章以大兴峪北矿区为研究对象,对蓟县白云岩高切坡的破坏模式及致灾因素、灾害治理方法和环境整治措施进行综合研究。研究认为,高切坡主要存在坡面泥石流、崩塌、顺层滑移拉裂、滑移弯曲4种灾害形式,其成因主要是人为的开采改变了坡形,在内外因素综合作用下,触发了顺层边坡的破坏机制,形成一系列灾害。灾害的治理宜采用削上、补下、锚杆（索）锚固和坡面防护等措施;环境整治可采用平台植树、穴式种植、藤类爬坡和喷播绿化等方法。由于研究区位于城市规划范围之内且居于交通要道,环境的美化需重点考虑,环境整治措施及效果制约着灾害治理措施的选择,故对研究区选用削坡、局部加锚杆的方式治理灾害。在消除灾害的同时,削置平台,为绿化提供场地,种植乔、灌木,取得了很好的综合治理效果。     

干湿过程中膨胀土最大剪切模量及其预测

为了研究膨胀土在天然环境下的动力特性,本文利用装有弯曲元的三轴仪对南阳膨胀土原状样和重塑样进行了最大剪切模量的测试试验。试验包括在不同围压下的饱和原状南阳膨胀土最大剪切模量测试;将初始干密度相近的原状样和重塑样分别进行脱湿和吸湿,量测整个过程中最大剪切模量的变化,并结合孔隙比进行分析。试验结果表明:饱和南阳膨胀土的最大剪切模量随着围压增大而增大;脱湿过程中南阳膨胀土最大剪切模量与含水率关系曲线要高于吸湿过程的曲线,即最大剪切模量与含水率关系存在滞回特性,这主要是吸力作用的缘故;初始干密度相近条件下原状样的最大剪切模量比重塑样的要小,这是由于原状样内部存在较多大孔隙。本文最后对饱和土最大剪切模量公式进行改进,使之适用于非饱和原状南阳膨胀土最大剪切模量的预测。     

各向异性岩石钻进用钻头和孔底装置的分析研究与探讨

钻探工程中可以遇到各种岩石。按物理力学性质来说,岩石可是均质（各向同性）和非均质（各向异性）的。多数情况下,在深孔钻进时,岩石可能受地质条件的影响,是各向异性的。各向异性岩石的特点之一是,不同受力方向上的强度不同,因此钻孔容易弯曲,直接影响钻探效率和质量。俄罗斯科研人员对各向异性岩石中钻进时使用的钻头和孔底装置进行了大量研究,取得了较好的效果,值得我们参考。     

陕县申家窑矿区斜孔钻进及主要防斜措施

河南省陕县申家窑-葫芦峪金矿区为国家森林保护区,在该区域内钻探施工,必须避开复杂地带及绿化区,进行绿色勘探、减少森林环境破坏,为此设计钻孔多为斜孔,但由于矿区地层遇层角大且含有大量软弱夹层,钻孔弯曲度不易控制,致使前期施工钻孔弯曲度超差而报废。本文以ZKS004钻孔为例,详细介绍了该矿区钻孔施工工艺、钻孔弯曲度的控制与预防及纠斜措施。     

侧装式弯曲元高压冻融试验装置研制与初步应用北大核心CSCD

研究深土冻融过程的声波响应特性,对于声波技术应用于深厚表土层人工冻结工程有重要意义。深土原位冻融始终处于高地应力环境下,但目前声波测试装置尚不具备高压冻融条件下的测试功能。为此本文结合弯曲元测试技术,研制了侧装式弯曲元高压冻融试验装置,以了解高应力条件下深土冻融过程的剪切波速。该试验装置主要由试样承压舱、加载系统、控温系统、数据采集系统和弯曲元测试系统构成。系统核心单元——试样承压舱采用双层筒结构,内筒为聚四氟乙烯筒,外筒为钢筒,弯曲元探头设置于内层筒侧壁。通过数值计算确定内筒壁厚8mm,外筒壁厚15mm,该结构可满足高应力下承压舱的抗变形、隔热和隔振要求。利用弯曲元测试系统研究了声波走时确定方法,以及激励波形和频率等测试参数。根据测试结果,本试验条件下声波走时采用初达波法确定,激励波形采用方波,高密度冻土和未冻土的激励频率分别选择4kHz和5kHz。最后,利用该装置测试了有载条件下深部黏土不同负温下的剪切波速,初步验证了装置的适用性。     

南岭科学钻探NLSD-1孔防斜及纠斜技术

南岭科学钻探NLSD-1孔位于赣南地区、武夷北东向构造带和南岭东西向构造带的交汇位置,钻遇岩层层理、板理、构造裂隙及劈理发育,钻孔内软硬互层、破碎带频繁出现,多处岩浆岩侵入,地质因素造成钻孔自然弯曲严重。为保证钻孔垂直度,采用了绳索取心式液动锤钻进、塔式绳索取心钻具钻进,以预防钻孔偏斜。遇强促斜地层,钻孔防斜技术工艺无法控制孔斜时,则采用定向钻进技术进行钻孔纠斜及侧钻,以达到人工干预钻孔轨迹的目的。经分析和研究,所采用的钻孔防斜和纠斜技术在深孔复杂、强促斜地层具有显著的防斜保直效果。     

高频纵向导波在钢杆中传播的数值模拟

锚固锚杆中高频导波（大于1 MHz）的低衰减使其具有巨大的潜在应用价值,但高频导波数值计算的复杂性使得确定其传播特征非常困难,只依赖试验确定不同锚固锚杆中的最优激发波并不现实,因此建立高频导波传播的数值模型具有重要意义。应用有限元软件构建钢杆的数值模型,分别研究径向和轴向的单元网格密度和材料阻尼对高频导波传播过程的影响情况,采用所有截面节点幅值叠加和经验模态分解（empirical mode decomposition,简称 EMD 分解）的方法进行数据处理,获得了与文献理论结果及试验测试结果相吻合的高频导波在钢杆中的基本传播特征。研究结果表明,单元网格密度、材料阻尼值设置及不同位置质点的振动叠加是再现高频导波基本传播特征的关键。     

基于断距-层厚特征统计的反倾边坡S型破坏演化数值模拟

三峡库区巫峡龚家坊至独龙一带存在大量反倾不稳定边坡,多具有薄厚互层和软硬相间的岩体结构,边坡高度普遍在500 m以上。现场调查表明独龙7#边坡(D7)具有明显的“S”型柔性变形现象。为探明反倾边坡“S”型变形破坏机制,以独龙段反倾边坡为依托,从边坡的岩体结构调查、破坏模式概化、监测资料分析、变形破坏模拟等角度对软硬互层反倾高边坡的破坏机制进行研究。通过现场调查与无人机倾斜摄影,建立了边坡的三维模型,进而提取航拍数据,获得了岩层厚度、断距等的统计规律;基于断距-层厚统计规律,通过离散元软件UDEC对库水软化作用下D7边坡“S”型变形机理进行了模拟分析。研究表明:(1)独龙段边坡普遍具有陡倾内逆向层状结构,发育3组结构面,岩体被切割成块;(2)根据软岩占比,可将独龙段边坡分为2类:A类边坡软岩层占约20%,断距/层厚值分布于0.7~2.8区间,并集中于1.2~1.8;B类边坡软岩层占比约10%,断距/层厚值分布于0.5~3.3区间,并集中于0.6~1.5;A类边坡岩体长细比更大;(3)长期监测表明,边坡在库水位低值时位移量大,D7边坡位移持续增大,潜在整体失稳;(4)离散元模拟表明,边坡破裂面自坡脚延伸,中部硬岩区起到支撑并抑制上部变形的作用,边坡硬岩区与软岩区的差异变形以及变形体不同部位惯性的差异是导致岩层“S”型变形的主因,最终分别过“S”形岩层两个反弯点形成两条剪切带,形成自下而上的柔性弯曲-滑移型破坏。(5)断距-层厚比(S/T)可影响边坡破坏模式,比值越大,反折变形区与坡脚垮塌区越小,当S/T≥2时,S型变形不再发育。