深部巷道软弱围岩破裂碎胀过程及锚喷-注浆加固FDEM数值模拟

针对深部巷道软弱围岩的破裂碎胀大变形预测及围岩控制存在的难题,采用了有限元与离散元耦合程序(FDEM)数值模拟方法对上述问题进行了研究。首先阐述了FDEM的基本原理;然后采用单轴压缩、巴西劈裂和三轴压缩模拟试验与室内试验对比,进行了输入参数的标定;最后对深部高地应力条件下的巷道开挖后软弱围岩破裂碎胀大变形进行了模拟,并基于实体建模的方法采用了锚喷(锚杆+喷浆)-注浆对巷道围岩加固进行了模拟。研究结果表明:巷道的大变形主要是由于围岩的破裂、碎胀造成的,浅部以拉伸破坏为主,向深部过渡到剪切破坏;剪切破坏角与单轴压缩试验结果一致,为58°;裸巷的裂纹最大扩展范围为10.6 m、表面最大位移收敛量20.7 cm。采用锚喷和锚喷-注浆加固后能有效地控制围岩的变形,抑制了裂纹的扩展范围(减小到5.8 m、5.1 m),且围岩表面收敛量大幅减小(5.1 cm、4.2 cm)。     

软煤储层顶板水平井穿层工况下压裂缝扩展模型

为了探索煤层顶板中水平井向目标层穿层压裂的裂缝扩展规律,以华北石炭-二叠纪煤田为例,运用断裂力学、损伤力学以及流体力学等经典理论并结合现场实测资料,开展了压裂缝延伸距离与压裂时间时空演化规律的建模与验证。首先,基于原生裂缝特性、渗透特性以及压裂射孔段附加应力等因素,提出了顶板水平井垂向造缝的起裂压力计算公式;其次,在考虑裂缝性煤岩体损伤效应的基础上,引入Dougill损伤因子,将该计算模型拓展为延伸压力计算模型;最后,基于改进的经典PKN裂缝模型和压裂液滤失理论,建立了连续穿层工况下压裂缝延伸距离与压裂施工时间的函数关系。实践验证表明,根据理论模型合理调配时间参数,可以控制穿层裂缝的延伸距离。      

海南岛新生代玄武质熔岩源区中再循环物质及其年龄的限定:来自Hf-Sr-Nd-Pb同位素的制约

再循环洋壳和沉积物在壳.幔循环过程中扮演着重要的角色。前人研究指出板片俯冲与海南地幔柱形成关系密切,然而地幔柱源区中是否存在再循环沉积物仍然不得而知。本文将首次报导海南岛新生代玄武质熔岩的Hf同位素,并将新的Sr-Nd-Pb同位素与前人数据相结合,限定再循环物质的组成及其年龄。与同位素地幔趋势相比,给定εNd时,海南岛玄武质熔岩的εHf值更低;而且Eu/Eu*>1、Sr/Sr*>1,与Al2O3、MgO都不存在相关性,说明Eu和Sr的正异常是继承了源区的特征,指示源区中存在再循环洋壳物质的参与。海南岛玄武质熔岩的Ce/Pb与εNd、εHf呈正相关关系,Nd/Pb与87Sr/86Sr呈负相关关系,它们都指向了沉积物端元。根据εHf-εNd模型和Pb同位素演化模型,推断源区中再循环洋壳和沉积物相对年轻,其年龄应小于1.0Ga。这些再循环洋壳和沉积物将进入深部地幔,并与地幔中的橄榄岩反应形成二阶段辉石岩,随着海南地幔柱不断上升而发生熔融,最终熔体喷发至地表形成海南岛玄武质熔岩。     

河北武安坦岭多斑斜长斑岩中基质矿物特征及其研究意义

河北武安坦岭斜长斑岩具有多斑斑状结构,基质为显微晶质结构。岩相学观察表明,斜长石斑晶有一个宽广的核部和一个宽度可变的条纹长石反应边,个别核部包含有角闪石、黑云母等矿物。基质矿物主要由蓝透闪石、条纹长石(An0Ab8.4Or91.5～An0.1Ab57.3Or42.6)、石英、钾长石(An0.3Ab5.9Or93.7～An0.3Ab4.7Or95.2)、钠长石(An0.2Ab98.3Or1.5～An0.1Ab99.2Or0.7)、磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿、磷灰石、榍石和锆石等11种矿物组成。角闪石温压计计算结果得出,基质角闪石核部的结晶压力高于边部,核部为34.05 MPa,对应的结晶温度为660.35℃,结晶深度为1.29km;边部的结晶压力为24.32MPa,结晶温度为598.32℃,结晶深度为0.92km;而斜长石斑晶中的角闪石形成时压力为159.51～178.19MPa,温度为817.68～819.79℃,对应的形成深度为6.03～6.73km。基质角闪石在Al2O3-TiO2图上落在壳源区,而斑晶中的角闪石和黑云母都落在壳幔混合区。斜长石、条纹长石、磁铁矿和磷灰石的微量和稀土元素测试数据显示,其都具有相对富集LILE、亏损HFSE的特点,暗示了基质矿物的形成有流体参与。ICT三维扫描结果显示,斜长斑岩基质中的孔隙体积含量约为3.428%,铁质体积含量为4.371%,且铁氧化物和孔隙具弱连通性。通过讨论分析,笔者得出:(1)坦岭斜长斑岩中斜长石斑晶具有明显的交代结构,且晶体本身没有明显熔蚀现象,这些特征表明大量的斜长石斑晶快速上升,即"冻结岩浆房"的活化机制与流体密切相关;(2)斜长斑岩中基质矿物有十一种,且矿物类型复杂,不符合平衡系统矿物相律,应属于流体晶矿物组合;(3)坦岭斜长斑岩的基质"岩浆"可能是一种富Fe、K、P、Si、Na等元素的熔体-流体流;(4)多斑斜长斑岩的形成经历了(1)深度6～7km的深部岩浆房形成斜长石堆晶→(2)富Fe、K、P、Si、Na等元素的熔体-流体流加入深部岩浆房,冻结岩浆房活化→(3)由于流体超压,含大量斜长石斑晶的熔体-流体在地壳浅部(0.9～1.2km)呈小岩株状或岩脉状就位。多斑斜长斑岩为深部找矿提供了有力的线索。     

非传统钻进方法热能碎岩的原理及其初步实践

提出了一种非传统的利用热能破碎岩石的新型钻进方法,包括热力钻进法,热熔岩石钻 和超高频电加热－机械切割组合钻进法,介绍了其碎岩机理,适用范围,初步应用情况及前景。     

CJF-20冲击反循环钻机钻进工艺技术分析

根据冲击碎岩理论和冲击反循环钻进中的工艺技术参数,结合工程施工实例对ＣＪＦ－２０冲击反循环钻机的钻进工艺技术进行了初步的分析探讨,实践表明,ＣＪＦ－２０冲击反循环钻机应用于复杂地层钻进成孔可取得了较好的技术经济效果。     

斑石鲷(Oplegnathus punctatus)游泳性能研究

流速作为深远海养殖海区选址的重要依据,也是影响鱼类游泳能力的重要因素之一,为评价深远海养殖良种斑石鲷(Oplegnathus punctatus)的游泳能力,明确最适放养规格,分别以体重50、150、250、350g的斑石鲷为研究对象,利用鱼类游泳能力及运动消耗检测装置,在24℃条件下,解析了不同规格的斑石鲷在四种流速下的续航时间、暴发游泳速度(U_burst)、临界游泳速度(U_crit)和运动耗氧率(MO₂),并计算出其单位位移耗能(COT)和最适游泳速度(U_opt)。结果表明,鱼体规格和流速均会对实验鱼续航时间产生影响显著(P<0.001,F=25.401,df=1),50g斑石鲷在60cm/s流速下续航时间显著小于其他三种规格(P<0.05),在大于60cm/s流速下,四种规格斑石鲷续航时间均小于30min;250g和350g斑石鲷暴发游泳速度显著高于50g与150g(P<0.05);斑石鲷临界游泳速度与体重成正相关(R=0.96),不同规格下临界游泳速度存在显著差异(P<0.05);各规格实验鱼间最适游泳速度无显著差别(P>0.05)。以上结果表明,不同规格斑石鲷游泳能力存在显著差异,其中250g和350g斑石鲷耐流能力显著优于50g和150g。综上所述,斑石鲷在深远海海域进行陆海接力养殖时,建议放养250g以上规格,且养殖海域流速不超过60cm/s。     

长白山火山碎屑喷出物和熔岩地球化学特征及其对构造环境的指示意义

选取长白山火山碎屑喷出物(火山灰)和熔岩(浮岩、碱流岩、黑曜岩),对其进行岩石地球化学分析以确定其源区、演化过程和构造环境。研究表明,长白山火山碎屑喷出物和熔岩属于钾玄岩系列和高钾钙碱性系列,富K_2O+Na_2O,并具有高K_2O以及较高的Fe_2O_3含量,低CaO、MgO、TiO_2、P_2O_5和MnO含量,Mg#值变化范围为0.02～0.10,A/CNK的平均值为0.82,属于偏铝质岩石,稀土元素(REE)相对富集,轻重稀土分异强烈、轻稀土(LREE)相对富集、重稀土(HREE)亏损,铕负异常[δ(Eu)=0.04～0.15],大离子亲石元素(LILE) K、Sr、Ba等相对亏损,高场强元素(HFSE) Th、U、Ta、Nb、Hf相对富集,P、Ti等强烈亏损,Rb/Sr比值为3.23～93.33,在岩浆岩成因类型判别图上,所有样品均落在A型花岗岩区域内,说明其具有A型花岗岩成分特征。根据前人研究成果和本文所述的地球化学分析结果,可以说明长白山火山碎屑喷出物和熔岩可能起源于幔源岩浆的分异演化,在上侵时混染了地壳组分。长白山火山碎屑喷出物和熔岩形成于非造山板内拉张环境。     

3维块匹配小波变换的极化SAR非局部均值滤波

极化合成孔径雷达(SAR)图像受相干斑噪声的影响,难以很好地保持结构特性,针对这个问题提出了一种采用3维块匹配小波变换的非局部均值滤波算法NL-3DWT(Nonlocal Filter based on 3-D Patch Matching Wavelet Transform)。该算法使用块匹配的3维非抽样小波变换对极化总功率图进行预滤波,在此基础上使用边界对齐窗提取结构相似像素,同时使用Sigma范围选择极化SAR数据的散射相似像素,共同构成相似像素集合;构建结构保持权重函数增大图像结构信息在块相似性度量时的权重,最终实现极化SAR图像结构保持的相干斑抑制。该算法增强了图像结构特征的表达,提高了结构相似像素选择的准确性,机载极化SAR数据实验结果表明,NL-3DWT算法能够在抑制相干斑噪声的同时,更有效地保持极化SAR图像的结构特性和极化散射特性。     

脱脂南极磷虾粉对圆斑星鲽幼鱼体组成和消化性能的影响

为探讨脱脂南极磷虾(Euphausia superba)粉对圆斑星鲽(Verasper variegatus)幼鱼体组成和消化性能的影响。作者以鱼粉和脱脂磷虾粉为蛋白源、鱼油为脂肪源,用脱脂磷虾粉蛋白替代0%、10%、20%、30%、40%、50%和100%的鱼粉蛋白,设计7种等蛋白(50%)、等脂肪(8%)的实验饲料(分别表示为F0、F10、F20、F30、F40、F50和F100)。每组设3个重复,每个重复20尾鱼,初始体质量为(68.13±0.20)g,经过8周的饲养实验。结果表明:F100组的肝体比和脏体比显著低于其他各组(P0.05),F20~F30组的肥满度显著高于F40组(P0.05);F100组全鱼的水分和灰分显著高于其他各组(P0.05),F10组和F100组全鱼的粗蛋白显著高于其他各组(P0.05),F30组和F50组全鱼的粗脂肪显著高于其他各组(P0.05),F100组全鱼的粗脂肪显著低于其他各组(P0.05)。F10、F20和F50组肌肉的水分显著高于F100组(P0.05),F20组和F30组肌肉的粗脂肪显著高于其他各组(P0.05),各替代组肌肉的粗蛋白、灰分无组间差异(P0.05);胃蛋白酶活性组间无差异(P0.05),F0和F20的胃脂肪酶活性显著低于F30组(P0.05),F30组的胃淀粉酶活性显著高于其他各组(P0.05),F30和F100组的肠脂肪酶活性显著低于其他各组(P0.05),F0组的肠淀粉酶活性显著高于其他各组(P0.05);脱脂南极磷虾粉替代组的皱襞高度呈现先升高后降低的趋势,F30组的皱襞高度显著高于其他组(P0.05),替代组和对照组的黏膜厚度和绒毛长度没有显著性差异(P0.05)。综合来看,脱脂南极磷虾粉10%~50%的替代比例对圆斑星鲽幼鱼的形态指标、体组成、消化酶活性和肠道形态指标有较好的效果。