统一硬化模型与下加载面模型的理论关系

Hashiguchi下加载面本构模型是国际上具有较大影响力的超固结土本构模型之一。因此,选取该模型进行理论和构建方法分析,并与UH模型进行对比。对比结果表明,Hashiguchi下加载面模型通过定义单一的数学公式来拟合超固结土内变量的变化规律,从而得到了超固结土应力−应变关系的公式;而统一硬化（unified hardening,简称UH）模型掌握了超固结土体的强度特性,因而能够更准确、合理地描述超固结土的应力−应变关系。相较于Hashiguchi下加载面本构模型,UH模型在理论上更为先进。同时,两个模型的试验预测与试验数据的对比也验证了UH模型在数值计算上的正确性与优越性。     

造山带榴辉岩的变质作用P-T-t轨迹研究进展

板块俯冲和折返是板块构造理论的重要组成部分,也是固体地球科学研究的一个前沿方向。俯冲/碰撞造山带内的高压-超高压变质岩经历了俯冲至地球深部而后折返至地壳浅部的复杂地质过程,反演它们的P-T-t轨迹是高压-超高压变质作用研究的重要课题,也是揭示造山带构造演化的一个重要途径。造山带榴辉岩作为高压-超高压变质岩中的一类典型代表,常保留多个变质阶段的矿物组合,较完整地记录了造山带演化的关键信息,是反演P-T-t轨迹的理想样品。根据详细的岩相学观察和矿物成分分析,能识别出榴辉岩不同变质阶段的矿物组合。在此基础上,选取合适的地质温压计或采用相平衡模拟,可获得岩石相应变质阶段的温压条件(P-T)。如何获得多阶段变质年龄(t)和如何匹配变质作用的温压条件和年龄信息,是反演榴辉岩P-T-t轨迹的两个关键问题。本文针对榴辉岩中的锆石、金红石、榍石和褐帘石这四个适用于U-Pb定年的副矿物,从结晶条件和封闭温度等角度评估它们可能记录的年龄信息。结果表明,受限于结晶的温压条件或结晶后的改造作用,单种矿物定年难以获得多阶段年龄,一些实际研究中需要采用多种矿物或多个同位素体系实施定年分析。对于将副矿物从岩石中分选出...     

内蒙古中部克布铜镍硫化物矿床岩石成因与成矿过程

内蒙古中部地区横跨中亚造山带与华北克拉通北缘,区内岩浆铜镍硫化物矿床(点)广泛发育。克布矿床位于该区白云鄂博裂谷西南侧,是近年来新发现的品位较高的铜镍化物矿床。因此,准确厘定克布镁铁-超镁铁质岩体的形成时代,查明岩石成因与矿床成矿过程对于进一步指导克布矿床深部铜镍找矿突破以及区域类似镁铁-超镁铁质岩体含矿性评价具有重要意义。克布岩体主要岩相由主体辉长岩相与赋矿橄榄岩相组成,其中辉长岩相属于主体岩相而橄榄岩相则是主要赋矿岩相。岩石地球化学分析结果表明,克布镁铁-超镁铁质岩体各岩相具有轻稀土富集、重稀土亏损的右倾型稀土配分模式,富集Rb、Sr和Ba等元素,亏损Nb和Ta等元素。本次研究获得克布岩体橄榄辉长岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为267.5±1.8Ma,为中二叠世岩浆作用的产物,形成于古亚洲洋闭合后的碰撞后伸展环境。同位素组成研究结果表明,克布岩体锆石ε_Hf(t)值为-4.67～2.84,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值为0.7062～0.7071,ε_Nd(t)值为为-10...     

库车坳陷博孜X区块超深储层有效裂缝分布规律及对天然气产能的影响

为明确库车坳陷超深致密砂岩储层有效裂缝分布特征,基于古应力产生裂缝、现今应力影响裂缝有效性的原理,根据岩心资料和成像测井数据查明裂缝力学性质并拾取裂缝参数,通过构造恢复反演等效古应力、有限元方法预测现今应力场,并结合DFN离散裂缝网格建模,对库车坳陷克拉苏构造带博孜X区块超深致密砂岩储层裂缝进行预测.结果表明,博孜X气藏构造裂缝以未充填-半充填的高角度剪切缝为主,局部发育小规模的张性裂缝,大多数裂缝形成于喜马拉雅晚期的快速强烈挤压作用;博孜地区地应力场从白垩纪到新近纪,随着北部力源传导的持续往南推进,应力高值呈现由北向南迁移的特点;博孜X气藏构造裂缝发育分布的非均质性极强,在北东部位的X104井区发育程度高,在南西部位的X103井区周围密度低,现今地应力对裂缝有效性影响显著,进而影响气井产能.博孜X区块裂缝形成受断层和褶皱共同控制,单从构造特征难以准确预测裂缝分布,而通过地质力学原理和方法预测裂缝具有较好的吻合度.在超深层储层,不能只通过孔隙度、储层厚度等因素来评价并预测气井产能的高低.     

间歇循环荷载作用下饱和砂土累积塑性变形及孔压特性研究

长期列车荷载作用会引起砂土地基和填料的强度衰减、累积沉降过大甚至沉陷等病害问题,严重者危及行车安全。揭示病害机制需探明间歇荷载作用下饱和砂土累积塑性变形及孔压特性。对此开展了不同围压、动力幅值下连续加载与间歇加载的动三轴试验,试验结果表明：（1）饱和砂土累积塑性变形-振次曲线呈现锯齿状发展。间歇效应导致卸荷回弹,并显著降低了后加载阶段砂土累积塑性变形,可使连续加载条件下的破坏型“转换”为稳定型。（2）对于塑性安定和塑性蠕变型,孔压-振次关系曲线呈台阶状,第1加载阶段的孔压随振次迅速累积增长,而间歇阶段排水,孔压消散接近或降至0,土体趋密实;在后续加载阶段,孔压累积幅值大幅降低。对于增量破坏型,孔压在第1加载阶段快速增大,试样破坏。（3）建立了表征间歇加载下砂土累积塑性应变两阶段发展特征的预测模型,预测效果良好。（4）间歇效应提高了砂土抵抗塑性变形的能力,连续加载会高估砂土累积塑性应变和低估其动强度。该研究结果对深刻认识间歇循环荷载下饱和砂土的累积变形特性和机制具有重要参考价值。     

深海超软土动剪切模量与阻尼比特性研究

海底表层的结构物在使用中可能受到动荷载作用,为保证其的长期稳定性,有必要对海床表层的深海超软土动力学特性展开研究。使用Anton Paar MCR302流变仪,采用应变控制模式,对含水率高于液限的深海超软土进行动态剪切测试,研究动态流变参数、动剪切模量G和阻尼比λ的变化规律。结果表明,随着剪切应变的增大,深海超软土的变形由可恢复的弹性变形主导逐渐过渡为不可恢复的黏性变形主导。通过建立动态流变参数与动剪切模量G和阻尼比λ的关系,探讨了深海超软土的动力特性。根据深海超软土动剪切模量G的变化特征,提出了峰值参考应变的概念,建立了最大动剪模量Gmax与归一化含水率w/w_p(w为含水率,w_p为塑性含水率)的关系。结果还显示,相较于常规黏土,深海超软土的G/G_max-γ(γ为剪切应变)曲线衰减较快,且受塑性指数影响较小。深海超软土的阻尼比整体偏高,并随剪切应变的增大快速上升。根据试验结果,给出描述深海超软土G/G_max-γ、λ-γ曲线的数学模型。     

塔里木盆地台盆区超深层热演化及对储层的影响

温度场是制约有效储层发育的关键因素之一,然而关于塔里木盆地超深层储层热演化及其对储层有效性的影响研究还很少。本文选取塔里木盆地台盆区近几年新钻井作为研究对象,通过实测等效镜质体反射率参数热史模拟揭示了台盆区显生宙时期以来的古热流演化史。台盆区大地热流从早古生代的45～65 mW/m²逐渐降至现今的32～45 mW/m²,仅局部地区在早二叠世受岩浆活动影响出现短暂的热流高峰,为46～62 mW/m²。在此基础上,结合沉积埋藏史明确了超深层碳酸盐岩储层古温度史和关键变革时期古温度平面分布特征,并对比分析了不同构造单元碳酸盐岩储层温度场差异演化特征及主控因素。奥陶系储层受控于大地热流和地层埋深影响,经历了早期缓慢升温和晚期快速升温的过程,除局部地区在早二叠世存在高异常外,塔里木盆地奥陶系储层在关键构造时期均表现出由中部向南北两侧降温的平面展布特征,与现今油气相态特征匹配。通过建立温度场与储层孔隙演化模式,深入讨论了台盆区有效储层发育的温度场条件。超深层碳酸盐岩储层的溶蚀-沉淀作用和油气相态与温压密切相关,温度不仅可以通过改善储...     

基于支节容性加载的小型化低剖面超表面天线

本文对容性支节加载的小型化超表面天线进行了分析与设计.通过在方形贴片上引入一对容性负载支节,可以有效地降低超表面单元的工作频率,从而将传统方形贴片超表面单元的尺寸减小55%.在单元设计的基础上,设计了一款4×4阵列的超表面天线,并采用特征模分析（CMA）解释了超表面天线的辐射机制.为了验证设计思路,对天线进行了加工和测试,测量的-10 dB阻抗带宽为21.7%,并在工作频带内保持6 dBi的辐射增益.     

上海二次温室大棚区强尘卷风的成因分析

尘卷风是近地面气层中的小旋风,使沙尘或其他细小物体随风卷起而形成的一种天气现象。2011年10月27日11时10分和2015年9月13日11时12分发生于上海地区的两次强尘卷风天气过程(北京时,下同)均造成了不同程度的灾害。两次尘卷风均发生在温室大棚区,其下垫面性质和干旱区裸露地面和水泥沥青城市地面极不相同,因此了解其发生原因很有必要。本文利用常规天气图、温度对数压力图、100 m以下5层铁塔风和温度、微波辐射仪以及温室大棚基地自动气象站等资料对这两次尘卷风过程进行了分析。发现.在常规探空都未探测到明显的超绝热现象,但在铁塔观测的地表面层温度垂直廓线结合微波辐射仪及自动气象站等资料揭示了尘卷风发生时近地面气层都具备了超绝热条件。尘卷风发生前后10∶00—12∶00的10～70 m温度垂直递减率γ平均达1.58℃/100 m,极大值达2.33℃/100 m,为干绝热递减率的两倍还多。上海地区10座铁塔测风网获得的10、30、50、70 m近地层风场的旋转和辐合特征揭示了尘卷风旋转的角动量来源。通过分析500、700、850 hPa天气形势探讨了有利于发生尘卷风的大尺度环流条件为尘卷风预报提供参考。最后对这两次尘卷风发生在温室大棚区域而不是自然农田的机理提出了初步看法供进一步讨论。     

深层、超深层致密碳酸盐岩储层固态沥青测井评价

超深、超老地层中的非常规油气成藏及演化、甜点区刻画、资源潜力定量评价是非常规油气沉积学的一大难点,相关定量评价技术和理论的发展对推进我国“两深一非”油气勘探具有现实意义。沥青是古油藏存在的直接证据,对探索古油藏分布、规模、成藏机制及论证研究区油气勘探潜力具有重要理论和实践意义。以川中地区上震旦统灯影组灯四段为研究对象,先综合岩芯观察、铸体薄片镜下观察、图像法定量计算,对固态沥青进行了表征;而后建立了多矿物体积模型,借助常规测井曲线组合（DEN-RT-R_XO-CNL-AC）,对储层固态沥青进行反演,克服了储层固态沥青分布的强非均质性,定量评价了灯四段固态沥青的含量及分布。研究结果表明:1）灯四段沥青多以半充填状态存在于孔隙中,储层固态沥青含量可达4.62%,平均为2.20%;纵向上,灯四上亚段固态沥青含量普遍高于灯四下亚段;2）高石梯—磨溪地区与德阳—安岳裂陷槽紧邻的台缘礁滩体是古油藏聚集的有利区域,储层固态沥青含量普遍高于东侧的含气区;3）受自西向东油气充注控制,高石梯—磨溪地区南北向固态沥青含量无明显差异。古隆起北斜坡灯四段固态沥青的存在证实了北斜坡古油藏的存在,从侧面印证了北斜坡的油气成藏潜力。从固态沥青的角度,坚定了继续深化川中古隆起北斜坡深层、超深层油气勘探的必要性。