分形岩石裂隙中渗流扩散运动的试验研究

由于存在大量粗糙不规则裂隙,使得岩体中流体运动极为复杂。针对天然粗糙岩石裂隙渗流试验存在物理模型隐蔽性和不可重复性等难点,基于三维Weierstrass-Mandelbrot分形函数构建了粗糙节理面的裂隙通道,采用3D打印技术获得了透明精细的裂隙模型,使用微流体控制仪研究了不同试验条件下的裂隙渗流扩散运动,分析了裂隙通道流量与压力水头、裂隙宽度和分形维数之间的关系。研究结果表明:与平行板立方定律近似,在分形裂隙中,裂隙通道流量与压力水头成线性关系;单宽流量与裂隙通道的宽度成近似的三次方关系;考虑分形维数影响时,相同条件下流过裂隙通道的流量随着分形维数的增加而增加;粗糙裂隙渗流立方定律可采用与分形维数相关的幂指数函数进行修正。     

山东陶枣煤田矿业开发对裂隙岩溶水的污染机理及防治对策

陶枣煤田周边分布有丰富的裂隙岩溶水资源,且易于开采,为区内城市生活的主要供水水源。长期以来,受煤炭资源开采影响,岩溶地下水受到了不同程度的污染,供水水质难以保证。本文在对裂隙岩溶地下水水质进行污染评价的基础上,根据污染时空分布特征以及地质、构造条件,分析了区内岩溶地下水的污染机理,并提出了可行的防治措施。     

3D GIS支持下盐腔围岩三维计算模型的生成

目前盐腔围岩蠕变模拟中计算网格生成多是理想化的,并没有充分利用真实探测数据。针对这些问题,提出了一种新的三维计算模型生成方法。借助HalfEdge数据结构,基于研究区域边界、DEM（digital element model,数字高程模型）和钻井数据,构建了研究区域地层三维模型;基于声纳测腔数据构建了盐腔三维模型,并对其进行了拓扑检查与修正;将地层三维模型与盐腔三维模型进行三维空间布尔运算,获取盐腔围岩三维模型;通过对该模型进行三维空间网格离散,得到盐腔围岩四面体网格单元,即数值模拟计算模型。通过该方法构建的三维计算模型,可以为后期盐腔围岩蠕变数值模拟过程提供有效的计算网格,进而可以为盐腔的建造,尤其是安全合理地利用盐腔提供科学依据和技术支持。     

覆盖型岩溶潜蚀塌陷临界裂隙开度模型试验研究

通过模型试验和理论分析,研究了裂隙开度对覆盖型岩溶潜蚀塌陷的影响及其变化规律。结果表明,临界裂隙开度是覆盖型潜蚀塌陷的关键控制因素,受覆盖层土质、密实度、临界水力梯度等因素的影响,初步提出了临界裂隙开度的估算方法。     

昆明呈贡石灰岩上覆红黏土干缩裂隙的温度效应

温度是影响土体干缩开裂的重要外部环境因素之一。为研究温度对红黏土干缩裂隙的影响,以昆明呈贡石灰岩上覆红黏土为对象,经风干、碾碎和筛分后,选取2 mm以下的细颗粒,用正方形钢化玻璃容器制备9个厚度为10 mm的饱和泥浆样,分成3组,每组3个平行样,利用控温烘箱分别进行30℃、50℃和70℃的干燥试验,试验过程中定时称重试样和对土样表面进行拍照,然后用PCAS软件对照片进行图像处理。结果表明：红黏土的蒸发过程可分为3个阶段,干缩裂隙的形成和发展可分为5个阶段;温度升高,干燥完成时间减短,常速率阶段的蒸发速率和蒸发量增大,最终含水率降低;初始临界含水率随温度升高而增大;随着土体含水率持续减小,表面裂隙率先缓慢增加,然后快速增大,最后趋于稳定;温度升高,裂隙交点数、裂隙条数、裂隙总长度和土块数减少,裂隙平均长度、裂隙平均宽度、表面裂隙率、土块平均面积、土块最大面积、干缩厚度和干密度增大。温度显著影响红黏土的水分蒸发过程,干缩裂隙的形成和发展,以及表面裂隙结构和形态。     

煤层采空区“三相”的激发极化特征

激发极化法对煤层采空区、采空积水区、裂隙富水区等情况的探测,可以取得不同的响应特征,具有良好的区分效果。将该方法的物理-电学特性与土力学理论相结合,从土力学中的\     

移动状态边界面法在黏性土不排水蠕变孔压分析中的应用

在黏性土的各种流变现象的数学模拟研究中,不排水蠕变孔压方程几乎是空白。基于临界状态土力学理论,采用与时间相关的移动状态边界面法,给出了适用于正常固结黏性土的不依赖状态边界面具体形态的不排水蠕变孔压公式。正常固结黏性土的不排水蠕变孔压可以看作是体积蠕变势和剪应力水平增大造成的剪缩这两种作用的结果,前者与参数 有关（ 为次压缩指数, 为压缩指数）,后者则与状态边界面的具体形态有关。在此基础上进一步给出了可方便用于试验数据分析的双对数和单对数形式的两个公式。以修正剑桥模型椭圆形状态边界面为例,分析了双对数和单对数坐标系下蠕变孔压曲线的斜率m和m′与土的流变参数 的关系。采用提出的方法,很好地预测了Walkers给出的Leda clay黏土的蠕变孔压系数,并基于以上两种作用解释了Leda clay黏土的蠕变孔压形成的机制。     

基于FBG技术的饱和膨胀土失水致裂过程试验研究

为了解饱和膨胀土在失水条件下,干缩裂隙发育过程中土体内的应变状态、分布以及变化规律,设计了一个长40cm、宽5cm、深3cm的一维模型槽,将3条FBG传感光栅串埋入饱和膨胀土试样中,对膨胀土不同位置的应变进行了测量,得到了土体失水干缩致裂过程中,各个FBG传感器的应变状态及其变化规律,并分析了首条干缩裂隙及其附近土体的应变分布特征及其时空演化规律。试验结果表明:随着土体含水率的降低,土体首先呈现出整体收缩,之后应变状态发生分异,呈现出拉张区和收缩区交替出现的分布规律; 位于最大收缩区的边缘,当FBG传感器的应变由压缩状态转变为拉伸状态,并且拉应变及其变化速率相对较大的区域将产生首条裂隙。可见,本文所采用的高空间分辨率FBG传感技术为分析膨胀土裂隙发育全过程、揭示膨胀土失水致裂机理,以及膨胀土裂隙性特征的研究提供了新的思路和技术手段。     

煤层显微煤岩类型与裂隙分布的关系

综合利用显微地层学和统计学方法,以河东煤田中北部8^#煤层为例,研究了煤层显微煤岩类型与煤层裂隙分布的关系。结果表明,裂隙在不同显微煤岩类型煤体中的分布存在较大的差异,同时裂隙分布的位置与显微煤岩类型的组合序列有关。其结果对煤层气资源评价和煤层渗透性预测具有重要的指导意义。     

应用水文地球化学方法分析郑家泉域水文地质条件

本文利用钻孔水化学数据和地球化学模拟方法,分析了郑家泉泉域基岩裂隙含水层各钻孔之间的水力联系和地下水补迳排特征.研究表明泉域北部的基岩裂隙含水层为条带状分布,到南部逐渐混合,郑家泉水的补给源主要来自西部和北部.