横向振动格栅紊流紊动特性试验

建立了一套大尺度格栅紊流试验系统,格栅进行有别于传统垂向模式的横向振动,采用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)测量流速。对瞬时流速的检验表明,该系统产生的紊流场具有较强的随机性和统计规律性。均方根流速在格栅片附近变化较大,在两片格栅中间处趋于稳定,纵向均方根流速明显大于垂向均方根流速,二者比值在1.5~2.0之间,接近天然明渠紊流。雷诺应力在距格栅越近处波动越大,随着距格栅距离的增加而减小,至两片格栅中间处雷诺应力基本为0。时间和长度积分尺度在格栅片处最小,随着距格栅距离的增加而线性增加,至两片格栅中间处达到最大值。流速能谱呈现Kolmogorov理论的-5/3次方规律。本系统生成的紊流场的统计规律与传统的垂向振动格栅紊流较为一致,但纵向和垂向的紊动强度更接近实际,为后续紊流中泥沙和污染物等运动机理的研究奠定了基础。     

渤海走滑转换带及其对大中型油气田形成的控制作用

渤海海域郯庐走滑断裂带是重要的油气富集带,但是长期以来,该带对大中型油气田控制作用不明确.利用覆盖渤海郯庐断裂带的三维地震资料和400多口钻井资料对渤海海域走滑转换带特征及其与大中型油田形成关系进行了系统的分析.研究认为,新生代以来,渤海海域发育了多类型、多成因、多级次、多期次的走滑转换带;根据转换带在走滑断裂带中发育的位置,可以将渤海海域走滑转换带划分为断边转换带、断间转换、断梢转换带三大类,进一步根据断层的相互作用以及转换带的形态,可以将渤海海域转换带分为S型转换带、叠覆型转换带、双重型转换带、帚状转换带、叠瓦扇型转换带、共轭转换带以及复合转换带7种类型;根据局部应力状态可以分为增压型转换带和释压型转换带;根据转换带的规模,渤海海域走滑转换带可以分为一级转换带、二级转换带和三级转换带;增压型转换带控制了大型有效圈闭的发育、运移条件通畅等大中型油田基本成藏要素,进而控制了大中型油气田的分布.      

基于轴对称模型的管桩竖向振动研究

在管桩沉桩过程中产生的闭塞效应以及桩芯土的存在,使得管桩的力学特性与实心桩存在着差异,因此需要考察桩周土和桩芯土力学性质的差异对管桩振动的影响。将桩周土、桩芯土和管桩视为一个整体,利用轴对称模型和桩-土接触面的连续性条件得到了管桩的竖向振动解,为了比较,也给出了管桩竖向振动的欧拉模型解。借助数值算例,对比分析了管桩竖向振动采用轴对称模型和欧拉模型得到的桩顶复刚度,并分析了桩周土、桩芯土和桩体本身物理参数对管桩竖向振动的影响。研究结果表明,轴对称模型得到的桩顶复刚度较欧拉模型的结果小,两种模型得到的结果存在一定的差异;桩周土剪切模量比桩芯土剪切模量大时,桩基动刚度和动阻尼则较小;桩顶的复刚度随管桩壁厚的减小而减小,因此,管桩管壁不宜过薄。在进行管桩设计时,需要考虑土体性质对桩基振动特性的影响,合理选择管桩内、外半径和桩长。     

敦密断裂带白垩纪两期重要的变形事件

本文报道了敦密断裂带糜棱岩中黑云母~(40)Ar/~(39)Ar定年结果和大规模走滑-逆冲断裂的几何学、运动学特征及其形成时代,以便揭示断裂带两期变形事件的构造属性。黑龙江省密山市花岗质糜棱岩中黑云母~(40)Ar/~(39)Ar加权平均年龄为132.2±1.2Ma,它是敦密断裂带经历伸展事件的冷却年龄,也是东北亚大陆边缘在早白垩世Hauterivian期-Albian期发生强烈区域伸展作用的产物。密山市至辽宁省清原县系列大型走滑-逆冲断层和断层相关褶皱揭示出在晚白垩世晚期-末期发生右旋走滑-逆冲事件,该事件规模大,影响范围广,导致整个断裂带遭受到强烈改造,形成对冲式断裂系统。将研究区走滑-逆冲断裂与山东省郯庐断裂带中段挤压构造对比,认为郯庐断裂带北段和中段在晚白垩世末期都发生了强烈的走滑-逆冲事件,它们具有相同的构造特征和构造属性。     

凸起型螺旋导板扰流抑制试验研究

为深入研究安装螺旋导板的深水立管涡激振动规律,设计一种月牙凸起型螺旋导板抑振装置,月牙凸起采用橡胶材料,在凸起两端肋高最低处连接成螺旋状。通过变化螺旋导板的螺旋数、螺距及螺高等形状参数,在风-浪-流联合水槽中进行安装该抑振装置的立管涡激振动试验,研究该抑振装置对涡激振动的抑制效率及其对立管动力响应的影响规律。研究结果表明,凸起型螺旋导板可取得优异的抑制效率,有效地降低由漩涡脱落引起的横向振动幅值;随着螺旋数的增加,螺旋导板抑制效率有所提高,但增幅降低,增加螺距对抑制效率影响不大,而随着螺高的增加,抑制效率有较大增幅;同时该抑振装置能有效地扰乱立管振动的主导频率,各抑振立管模型在示波区间内基本没有出现明显的主导频率。     

走滑断裂古地震探槽选址范例

探槽选址直接决定了古地震研究的质量,且理想探槽位置具有稀缺性。在收集82篇国内外走滑断裂古地震研究论文的基础上,分析了长序列古地震探槽选址和同震位移探槽选址的构造地貌共性特征。长序列古地震探槽一般布设在断塞塘、拉分盆地、小型湖盆、闸门脊汇水一侧及比较平缓的冲洪积扇或大型冲洪积扇末端等地貌位置。这些地貌位置的共同特征是位于连续的、较高沉积速率的沉积环境,且通常富集14C测年物质。在探槽选址的过程中,不仅要对现今沉积环境,也要对其古地理环境进行评价。然而以发掘古地震同震位移为目的的探槽选址则不同,成功的研究点往往较频繁发生侵蚀和下切事件,其中冲沟是最常见的地貌标志。探槽布设以垂直和平行探槽为主,采取逐次掘进或相间平行排列的方式开挖。由于理想探槽位置的稀缺性,所以在这些优质的探槽点一定要开展长期详细地深入研究,最大限度获得古地震事件的长序列,同时也要注意新技术和新方法的应用。     

H Odé剪切变形理论在纳米尺度的表象

通常认为岩石是被剪破或张裂的,那么,为何我们能寻觅到位于同压力垂直方向的破裂构造呢?H Odé剪切变形理论给出一个精辟的回答:在塑性或粘-弹性变形中,由于介质的分异作用,存在一个从屈服条件中获得的速度不连续性,这样,其介质就能沿着等速的特征面剪切滑移.该理论亦称为塑性剪切作用准则,之前是从宏观-直观力学表象予以验证,如构造挤压带的破裂面、正压力下Griffith裂隙端点裂开和垂直压力下的碎裂流动等.进而,我们对花岗岩标本实施高温/高压实验,并取其位于轴压垂直方向裂隙的薄壳表层做扫描电镜观测.然后把从其表层观察的具有H Odé力学表象的微纳米现象,同一般剪切作用的屈服效应结构,从3个方面相比较鉴别.（1）粘-弹性变形:高温-高压的实验样品更容易产生塑性压缩容积流动,不仅具粘性也具弹性变形,随之,样品可展现纳米涂层作用和纳米分层作用.（2）纳米尺度结构:纳米尺度颗粒能成为单一纳米粒-纳米线-纳米层结构,且复体的纳米粒可细分成粒状的、线状的和片粒状的结构等.（3）有序组构:尽管H Odé破裂的粒化流动和纹理流动的优选方位,同普通剪切作用相比,处于弱势范畴,然而综合分析观之,这两者的屈服特征是完全一致的.反之,我们应用H Odé剪切理论去研究一些非常规的变形现象,必能拓展纳米地质学的研讨范畴和认知能力.      

深部地质钻探钻柱失效行为分析

国家的“三深一土”规划确定全面开展深地探测,而在深地探测中钻柱是最重要的连接纽带,其长期在充满钻井液的井眼内工作,受力十分复杂,且受腐蚀、磨损、温度等影响,极易发生钻柱失效事故,造成重大经济损失。研究发现,振动是引起钻柱失效的主要原因,但是深部地质钻探中除了振动引起钻柱失效外,还包括钻柱质量因素、人为因素、钻井质量、套管下入因素、测斜因素以及钻井液因素引起的钻柱失效,本文针对这些影响因素提出了对应的预防措施。同时随着地质钻探井深的不断加深,地质钻探钻柱动力学研究会变得越来越重要,这就需要地质钻探人员在充分考虑地质钻探钻柱失效影响因素的前提下,加大对地质钻探钻柱动力学的研究,以更好地保证深部地质钻探的顺利进行。     

贵州石阡-花桥断裂构造特征及其对地热资源的控制作用

石阡地区具有丰富的地热资源,在石阡-花桥断裂带及其次级构造中形成了一系列的温泉群。断裂构造对地热资源具有严格的控制作用。本文通过对石阡-花桥断裂带显微构造、运动学等构造地质特征和该地区地热特征,系统分析石阡-花桥断裂带构造特征及其对地热资源的控制作用。研究认为,石阡地区地热资源的主要热源为地温梯度增温,地热资源的分布严格受控于石阡-花桥断裂。石阡断裂为逆冲兼左行平移断层,为地热水的传导和储集提供了有利空间。花桥断裂带发育拉张裂隙、扭裂隙及分枝状断层,圈闭了含水岩系,在拉裂破碎带上形成热储。温泉大多沿主要控热、导热断裂出露,平面上呈线状分布于石阡和花桥断裂上盘及花桥断裂的断夹块中。     

陕西凤太矿集区多金属成矿作用的构造控制

陕西凤县-太白(简称凤太)矿集区铅、锌、金、银、铜多金属资源丰富,已发现二十余个大中小型矿床。在大地构造位置上,凤太矿集区位于南秦岭造山带北缘,紧邻商丹缝合带。以往的工作缺乏对矿集区整体的构造研究,本次工作通过比较系统的构造测量和解析,提出在南秦岭晚三叠世碰撞造山过程中,凤太矿集区南北两条边界断裂带的左行走滑运动导致在区内衍生了NNE向主压应力场,从而形成了NWW向复式褶皱、脆韧性剪切带、断裂和节理(纵向破裂)、B型线理,以及NNE向断裂和节理(横向破裂)、劈理、张裂隙等一系列构造组合,所有构造形迹都是在统一构造应力场下随着构造层次不断抬升,脆韧性和脆性递进变形叠加的产物,共同构成了一个大型压扭性走滑双重构造变形系统。在构造几何学上,凤太矿集区整体上表现为一个隔档式复式褶皱,由一组NWW向紧闭复背斜和一组相对宽缓复向斜组成。区内的多金属成矿作用、岩浆活动、动力变质变形作用的同位素年龄数据集中于230~190Ma。综合地质演化和成矿作用的研究成果,提出在南秦岭碰撞造山过程中引发的动力变质变形作用和岩浆活动提供了成矿元素和成矿流体,在温压梯度以及浮力效应的驱动下向上运移至走滑双重构造变形系统中的有利扩容空间中发生充填型和交代型矿化,即凤太矿集区多金属矿床是区域大规模变形变质-岩浆活动-流体作用的产物,是在构造作用这一主导因素控制下形成的一个多金属后生热液成矿系统。