基于图像识别的碎屑流颗粒分布特征及碎屑流与房屋相互作用探究

由于崩滑-碎屑流具有高隐蔽性、发生时间短暂以及较低的可预见性,较难直观观测崩滑-碎屑流发生的过程。为了对碎屑动力特性及对房屋的破坏情况进行研究,拟对碎屑流堆积体及其粒径分布进行分析。以普洒村崩塌-碎屑流为例,使用PCAS系统对碎屑流堆积体图像进行颗粒识别、统计,并通过量纲分析法,分析堆积体颗粒与房屋破坏之间的定量联系。分析结果发现:与现场筛分统计相比,图像识别堆积体颗粒的方法得到的数据更全面、详细,并且能节省大量的人力、物力资源。另外,对房屋与碎屑流之间的相互作用进行了探究,发现房屋对碎屑流颗粒有"拦粗排细"的作用。同时,利用图像识别得到的颗粒粒径数据对推导出房屋破坏的判别公式,判别效果较好,能够在地质灾害防治、预测领域发挥一定作用。      

浅海砂质碎屑流沉积特征与模式: 以莺歌海盆地东方1-1气田莺二段为例

莺歌海盆地东方气田莺二段发育浅海砂质碎屑流,对其沉积特征与模式的研究具有重要意义。从岩心精细描述入手,结合测井曲线特征、地震剖面、地球化学实验,综合国内外重力流研究进展,确定了研究区浅海砂质碎屑流的岩心、测井、地震相特征,并通过分析研究区沉积背景,进一步探讨了东方气田莺二段ⅡL、ⅢU气组浅海砂质碎屑流的沉积模式。研究结果表明:该区砂质碎屑流的岩心相为富漂浮泥岩碎屑的块状砂岩、"泥包砾"等典型砂质碎屑流特征;测井相上表现为齿化现象十分严重的逆粒序漏斗型及无粒序钟型-漏斗型复合型特征;地震相上表现为中振幅平行席状反射和低频平行-亚平行空白反射特征;剖面上呈席状和平缓透镜状展布。研究厘定了研究区砂质碎屑流为西侧三角洲前缘由于风暴作用引起沉积物滑塌再搬运和北侧红河洪水重力流共同作用形成的浅海砂质碎屑流沉积模式。      

全周边注浆法处治碎屑流技术在雁门关隧道中的应用

阐述了山西大运高速公路北段新广武—原平间‘雁门关隧道’(我国已建成高速公路中最长的公路隧道)的地质地形特点,由于隧道段为构造隆起上升区,属剥蚀、侵蚀中山区,在隧道ZK110+883—ZK110+918洞段施工中,发生了大规模的碎屑流。采用"全周边注浆法"对碎屑流进行了全方位的处治。详细描述了该方法封堵碎屑流具体的步骤,为高速公路长隧道碎屑流病害处治提供了宝贵经验。对同类工程建设施工起到借鉴和指导作用。     

海底碎屑流冲击海底管道的模型与某一特定原型的相似性分析

小尺度的水槽实验和数值模型被广泛应用于真实尺度条件下海底碎屑流对海底管道冲击力的研究,但模型与某一特定原型之间的相似性一直未能得到保证,从而严重影响模型结果的适用性。为此,本文采用幂律本构关系(Power-law)描述海底碎屑流的流变特性,并基于雷诺相似准则,推导出海底碎屑流冲击海底管道时模型与原型之间各物理参数的比尺关系。根据该比尺关系,本文对现有水槽实验中模型与某一特定原型之间的相似性进行了分析,发现该水槽实验与预期的原型工况并不相似,继而推算出与该水槽实验相似的原型工况,并设计出与预期的原型工况相似的模型工况。此外,本文还对基于幂律本构关系和雷诺相似准则推导得到的比尺关系的适用性进行了讨论,认为该比尺关系适用于常重力环境下(1g)海底碎屑流冲击海底管道的小尺度水槽实验和数值模型,但不适用于超重力环境下(Ng)的土工离心机实验,也不适用于海底碎屑流的低剪切应变率工况。本文的研究结果将为保证常重力环境下(1g)海底碎屑流冲击海底管道时模型与某一特定原型之间的相似性提供理论依据。     

高密度浊流和砂质碎屑流关系的探讨

高密度浊流和砂质碎屑流作为深水环境重要的地质营力,但如何区分两种流体及其沉积,一直存在着争议。通过探讨两种流体的关系,有助于澄清深水沉积过程的相关认识,有助于正确区分两种流体的沉积,也有利于开展相关砂岩储层的预测。在分别回顾高密度浊流和砂质碎屑流的概念、特征及具体实例的基础上,对比了两者的流体性质和沉积特征,结合触发机制、形成过程及影响因素,从理论运用和实际运用两方面探讨了两者的关系。高密度浊流沉积可划分为底部、中部和上部三部分,垂向上具逆——正粒序。砂质碎屑流沉积富砂质,具块状层理,垂向上可由块状砂岩叠置形成。碎屑流形成的触发机制多样,且相对于中等至弱粘性碎屑流,强粘性碎屑流不易向浊流转换。与砂质碎屑流相比,高密度浊流在术语使用上更合理。如果碎屑流发生了流体转换,形成高密度浊流沉积;如果未发生,且物源富砂质,可以形成砂质碎屑流沉积。块状砂岩与上覆泥质沉积物呈突变接触时,可能为砂质碎屑流成因;与上覆沉积物为渐变接触时,构成正粒序,为高密度浊流成因。     

鄂尔多斯盆地旬邑地区延长组砂质碎屑流沉积特征及其风暴成因探讨

鄂尔多斯盆地南部延长组长8-长6油层组沉积相为曲流河三角洲-半深湖、深湖,重力流沉积发育。以前认为这些重力流沉积物是浊流沉积。本文通过对旬邑地区延长组岩心、测井资料的研究,认为研究区长8-长6油层组发育砂质碎屑流沉积。岩心中常见大段块状砂岩、面状碎屑组构、顶底突变接触、漂砾、底部剪切带及滑塌变形构造等,相应测井曲线特征以箱型为主。砂质碎屑流为风暴诱因,可见丰富的风暴沉积特征,如侵蚀构造、底模、浪成沙纹层理、波痕、生物逃逸迹等。研究区理想的风暴沉积单元由下向上可概括为:块状层理段(A);滞留沉积段(B);平行层理段(C);丘状交错层理或浪成沙纹层理段(D);泥页岩段(E)。根据岩心风暴沉积特征总结出风暴岩的3个垂向沉积序列组合。砂质碎屑流及风暴作用的研究对于研究区油气勘探及古地理、古气候研究具有重要意义。     

水下碎屑流沉积：深水沉积研究热点与进展

自20世纪50年代以来,作为沉积物搬运两大主要动力之一的重力流因其在记录地质事件、改造地表地貌和勘查油气资源方面的特殊意义而引起广泛关注。重力流研究历史经历了现象观测、概念体系建立、沉积模式建立、工业应用与质疑和碎屑流研究深化5个阶段。近期,以深海水下碎屑流为核心的研究重建了"砂质碎屑流"概念,新建立了以碎屑流细分为主要内容的3套重力流分类,提出并讨论了水下碎屑流"滑水"搬运机制特征、形成条件,系统分析沉积物浓度、粘土含量及成分对水下重力流性质及搬运沉积过程的影响。继20世纪60~70年代重力流研究热潮后,1996年以来水下碎屑流为主的研究再次掀起新一轮研究热潮。综合沉积物重力流研究现状、进展和当前油气工业勘探开发需求,指出未来水下碎屑流研究动态包括:①水下碎屑流成因分类体系的建立及重力流分类体系的完善;②实地观测与模拟实验结合下水下碎屑流发育机制深化;③重力流泥岩沉积机制及油气意义和④水下碎屑流主控型重力流沉积模式的建立及其在油气勘探开发中的应用。     

土的三维破坏准则在颗粒流模型中的应用

Savage-Hutter(S-H)颗粒流模型用一个只与材料参数相关的土压力系数来描述颗粒流内部的应力状态,不能很好地反映颗粒体在运动时的本构关系。通过引入颗粒体应力与速度梯度之间的关系,得到了一个能够反映颗粒流本构模型的崩塌动力学模型。另外,为解除S-H模型中对横向应力大小的假定,通过引入Von Mises、Drucker-Prager、Mohr-Coulomb和Matsuoka-Nakai等土的三维破坏准则,得到了广义摩擦系数的4种表达形式。该模型的主要优势是通过引入颗粒流的本构关系,能较好地体现颗粒流体在运动中的内在机制,并且材料强度参数简单易知。分析了由Drucker-Prager准则和Mohr-Coulomb准则所得到的材料强度参数,并探讨了广义摩擦系数与应力洛德角等物理量之间的关系。用所建议的模型来模拟颗粒流的运动过程,并将数值计算与试验结果进行对比,发现两者能够较好吻合。     

基于高精度图像识别的堆积体粒径分析

高位滑坡具有高隐蔽特性,失稳破坏后往往转化为流动性强大的碎屑流,成灾时间短暂且破坏性极强。由于碎屑流本质为碎裂岩体在重力作用下的高速远程运动,研究其堆积体的粒径分布情况用以分析灾害过程,对碎屑流危害预测具有重要意义。基于该认识,本文选用PCAS系统分析碎屑流堆积体影像数据,并基于此结果开展后续分析。本文以2017年贵州普洒村崩塌碎屑流为研究案例,步骤如下:首先,结合现场调查,拍摄无人机航拍图像;随后,统计灾害前后受灾房屋情况;最后,使用PCAS系统开展堆积体图像识别,并分析堆积体粒径分布情况以及分析粒径分布与房屋破坏之间的关系;研究可知:（1）PCAS系统识别堆积体颗粒效果好,精度高。（2）随着碎屑流的运移,堆积物小粒径占比增加。（3）大粒径出现了双峰分布,但总体上呈减少趋势。（4）在横向分布上,其一致性越来越优。（5）堆积体房屋具有"拦粗排细"的作用。综上可知,运用PCAS图像识别分析碎屑流粒径分布具有高效可靠的特点,能够在堆积体粒径识别领域发挥一定积极作用。