膨胀土堑坡雨水入渗速率的影响因素与相关性分析

从土体初始含水率和降雨强度2个影响因素出发,通过现场试验分析了膨胀土堑坡雨水入渗速率的变化特性。试验结果表明,对于膨胀土堑坡,一定雨强连续的降雨才能使水分持续有效的入渗;土体含水率的变化主要取决于降雨的历时,而不是降雨强度。雨水入渗过程中,随着土体初始含水率的降低,坡面侵蚀程度有所降低。降雨强度较小时,雨水对坡面侵蚀不大;随着降雨强度的增加,坡面侵蚀逐渐加剧,但侵蚀程度逐渐收敛。植被的存在会改善土体的渗透性,同时也将大大降低雨水对坡面的侵蚀。     

降雨作用下路基裂隙渗流分析

为探讨路基裂隙在降雨作用下渗流特征及其对路基含水率影响作用,分析了路基裂隙产生的原因及土质裂隙特征,研究了土质裂隙渗流特点。根据降雨IEM及FDEM模型,推导了降雨作用下路基裂隙渗流公式。利用Hydrus渗流软件,分别模拟了路基中的裂隙及路堑边坡裂隙渗流下含水率分布状况特征。模拟结果表明,降雨过程中路基裂隙渗流能够较显著的改变局部路基含水率,在工程中值得重视。     

岩体裂隙中渗流场有限元随机模拟分析

采用有限元方法数值,模拟了开度随机分布裂隙中的渗流场问题。根据给定的裂隙开度均值和标准差,随机分布生成有限元模型中的单元裂隙开度,模型中的材料参数和单元属性用ANSYS中的APDL参数化语言赋值。根据有限元随机模拟断面的流量分布和稳态渗流问题的达西定律,计算在不同裂隙开度标准差条件下的等效导水系数,研究等效导水系数与裂隙粗糙度之间的关系。数值模拟结果表明,与光滑平直的裂隙相对比,在裂隙平均开度为常数、开度随机正态分布的条件下,表面粗糙裂隙的等效导水系数略有降低;对于裂隙平均开度为0.5 mm的裂隙模型,裂隙开度标准差从0.01 mm变化到 0.2 mm,其等效导水系数变化小于5 %。传统的渗流控制方程无法精确描述地下水在粗糙裂隙中的流动特征,因为在压力水头的定义中忽略了速度项。     

三维随机裂隙岩体渗流分析的块体单元法

岩体中的裂隙分布具有随机性,且渗流主要通过裂隙面进行。运用蒙特卡罗法模拟生成岩体中的随机裂隙面,基于矢体的概念,实现了包括凹块体和多连通体在内的三维随机裂隙岩体的块体单元自动识别。假定岩块不透水、渗流仅通过裂隙面进行,建立了三维随机裂隙岩体渗流分析的块体单元法。通过算例分析,验证了所提方法的准确性和有效性。     

聚丙烯纤维砂浆物理力学性能试验研究

对聚丙烯纤维体积率(Vf)为0~0.26%的聚丙烯纤维砂浆进行稠度、分层度、表观密度、凝结时间、抗压抗折强度、拉伸粘结强度、吸水率、干缩率和抗渗压力等物理力学性能试验。结果表明:随着Vf的增大,砂浆的物理力学性能得到改善,其中砂浆的抗渗性能随Vf的增加而明显提高,但当Vf过大时,对改善砂浆的抗渗性能效果甚微.     

基于逾渗方法的裂隙储层渗透性模拟

裂隙储层具有强烈的非均质性及储层渗透性预测难度大的特点,利用逾渗理论来研究裂隙储层深层复杂介质渗透性,是当前研究的热点问题.基于连续逾渗,将裂隙网络模型合理简化.使用排除体积对裂隙密度进行无量纲化,从而使裂隙的渗透性与裂隙的形状无关.首先使用Monte Carlo方法得到裂隙在不同密度时的网络图,而后使用ComsolMultiphysics中的有限元求解器得到流体在裂隙中的速度和压力分布图,数值模拟表明:随着裂隙密度的增加,裂隙的连通性增加,进而流体在裂隙中的渗透性也增加;最后使用有限尺度转换定律和尺度放大思想,通过重复子区域的方法求解每个小区域的渗透性,得到裂隙储层在不同尺度下的渗透性,分析得到储层平均渗透性和无量纲化裂隙密度之间的关系.模拟得到的渗透率值和FRACA软件得到渗透率泊松相关系数为0.885.该规则的发现为逾渗理论从小尺度放大到宏观物理模型即储层尺度提供了一个理论依据.     

两种类型微裂隙(英文)

我们确定了两类起源不同与分布不同的相互关联而又独立的微裂隙。一类是在实验室与微裂隙随应力增大而张开产生声发射有关的应力单元所测定的典型的高应力裂隙。另一类是间距密集的应力方向一致的流体饱和的微裂隙。横波分裂监测(SWS)表明微裂隙在上地壳、下地壳,以及地幔最上面400公里处的所有岩石中几乎随处可见。在有些情况下这两种类型的微裂隙可能是相互有关而又相似的(因此定名为"种类"),但通常基本性质是不同的,分布不同,其含义也不同。对油气勘探和开采而言,重要的是,横波分裂监测到了在油气藏层中裂隙的排列和流体流动的优选方向,对天然地震而言,其重要意义是小地震上方横波分裂监测到应力增加对遍布的低应力微裂隙分布的影响,以致于地震之前(地震可能是遥远的)的应力积累可以被识别并对即将发生的地震进行应力预测。     

卫星激光测高探测极地冰架表面裂隙方法

冰架崩解是南极洲物质损耗的主要途径,崩解是应力作用引起的裂隙(或裂缝)传播的结果,裂隙位置和深度的探测是理解崩解机理过程的重要基础.本文提出了一种利用卫星激光测高ICESat-1/GLAS高程数据产品提取冰架表面冰裂隙的方法,并以南极洲埃默里冰架为例验证了这种方法探测裂隙位置的准确性和深度探测精度.同时,基于提取的裂隙点深度分布特征提出了裂隙峰值应力点的探测方法,可用于追踪冰裂隙初始裂口位置和探测导致冰架崩解的高危区.利用2003～2008年间16个运行时期内132条ICESat-1/GLAS高程轨迹线分析了埃默里冰架冰裂隙深度的时空分布和裂隙峰值应力点的空间分布.结果显示,探测到的裂隙点深度在2.0～31.7 m均在海平面以上;裂隙深度变化未显示出随时间推移和冰流移动而增加的趋势,说明平流移动到冰架前缘的裂隙基本不会直接导致冰架的崩解;冰架局部应力集中区主要分布在冰流的缝合区内.     

祁连山冻土区天然气水合物成藏体系中自生黄铁矿地球化学特征与成因探讨

在祁连山冻土区含天然气水合物或存在水合物异常的钻孔岩芯中发育一种半充填或者全充填岩石裂隙的自生黄铁矿,即"裂隙型"黄铁矿,其产状与在该地区发现的水合物产状具有一定的相似性,并且其分布主要集中于水合物层或异常层的下方区域.通过对祁连山冻土区天然气水合物钻探试验井DK-6孔含"裂隙型"黄铁矿岩芯样品开展黄铁矿形态学、微量、稀土元素和硫同位素组成研究发现,"裂隙型"黄铁矿具有沿岩石裂隙面呈台阶状定向排列的立方体形态黄铁矿为主并伴生"圆形"构造、较低的Co/Ni和Sr/Ba值、较低的ΣREE含量、LREE较HREE相对富集和明显的Eu负异常以及?34SCDT值正偏等特征,这种独特的晶体形态和地球化学特征以及在空间上与水合物层或异常层间的分布关系均与祁连山冻土区天然气水合物成藏体系密切相关.由于气候变化是影响冻土区天然气水合物稳定性的一个重要因素,"裂隙型"黄铁矿可能是区域气候变暖背景下水合物发生次生变化的产物,其分布的密集程度反映了当水合物稳定带缩小时,底界处水合物分解最为强烈,而稳定带内水合物分解相对较弱,其分布的顶底界记录了天然气水合物稳定带曾存在的最大范围.     

关于堆石料三维流变速率的一点注记

原型监测表明面板堆石坝一般存在比较显著的流变现象。针对不同文献给出的堆石料三维剪切流变速率计算式存在差异,笔者以3参数指数流变模型为例对堆石料三维流变速率进行了研究。假设体积流变和剪切流变变化规律不同,首先推导了三维体积流变速率计算公式,然后依据Prandtl-Reuss流动法则可以由Mises屈服函数作为塑性势函数推导获得。为此,采用关联流动法则,同时假设塑性势函数为Mises屈服函数,导出了堆石料三维剪切流变速率计算式。通过将三维流变速率计算式退化为单轴流变速率计算式进行合理性分析,分析表明,本文导出的三维流变速率计算式理论上是严谨的,由此指出相关文献给出的流变速率计算式理论上不严谨。