超临界CO2岩石致裂机制分析

超临界CO2是一种介于气体和液体之间的特殊状态的CO2流体,具有低黏、高扩散性和零表面张力等独特的性质。利用超临界CO2作为压裂液,有助于裂缝的起裂和扩展,同时可避免储层伤害。通过研究超临界CO2射流破岩和压裂特性,分析得到了超临界CO2岩石致裂机制。研究结果表明,超临界CO2低黏等特性使其更容易进入岩石微孔和微缝之中,在岩石内部建立大小不一的流体压力系统,使岩石发生拉伸和剪切破坏;常规流体压裂起裂压力较高,裂缝一般为单条或多条平直裂缝,大多沿着同一方向贯穿强度较高的胶结颗粒,且裂缝断面光滑、平整;超临界CO2压裂起裂压力相比于常规流体压裂低,在岩石中形成的裂缝网络较为复杂,裂缝互相连通,一般沿着强度较低的胶结物开裂,较少贯穿胶结颗粒,裂缝断面较为粗糙。该研究结果可为超临界CO2压裂技术的实施提供理论支撑。     

大陆逃逸构造研究现状

大陆逃逸构造是陆内构造变形主要方式之一,系统总结分析逃逸构造形成机制,对建立大陆构造模式、认识大陆构造变形机理具有重要意义。基于目前发现的大陆逃逸构造,总结并提出了其力学机制、构造模型以及研究方法。大陆逃逸构造是板块碰撞后期在共轭的"Ⅴ"字形构造控制下发展而来的重要构造形式,协调了构造应力机制的转变。在力学机制方面,逃逸构造"Ⅴ"字型断裂带符合PGS模型（paired general-shear model）和先存构造活动性准则,该准则是基于库伦—摩尔准则和摩擦滑动律的扩展;构造模型方面,侧向逃逸和斜向挤出模式是逃逸构造的基本模型;研究方法方面,构造解析仍然是建立逃逸构造的基本方法,利用构造模拟进一步再现其变形过程与动力学机制是其必要的研究方法。      

白鹤滩水电站左岸坝肩开挖边坡稳定性分析

白鹤滩水电站左岸坝基边坡地质构造错综复杂,坡内多条陡倾断层和顺坡向错动带是控制边坡稳定性的主要因素。结合现场地质资料、监测数据及勘察认识,利用通用离散元软件UDEC建立左岸边坡开挖变形分析模型。首先在无支护开挖工况下研究主要结构面F17、LS331、LS3319上下盘岩体关键点应力及位移变化,并指出潜在失稳破坏区;同时采用预应力锚索单元在不同施工时序下对潜在不稳定块体进行加固计算,对比研究了不同方案下左岸边坡的变形破坏机制和整体稳定性。计算结果和现场监测表明：左岸边坡变形破坏与结构面密切相关,在开挖卸荷作用下主要表现为沿错动带的压剪破坏和陡倾断层的张拉破坏,采用预应力锚索加固处理能够有效提高边坡稳定性,并且在开挖后及时跟进支护可以有效抑制边坡剪切变形。研究结果对白鹤滩左岸坝基边坡后续工程加固和施工工序具有一定的参考价值。     

石灰岩高速滚动摩擦特性

滑面的摩擦特性是高速岩质滑坡动力学研究的关键问题之一。以典型脆性灰岩为研究对象,借助滚动磨损试验设备,开展不同压力和转速条件下干燥和湿润灰岩的滚动摩擦试验,研究岩石动态摩擦特性（摩擦系数和磨损率）。试验结果表明,干燥和湿润岩石的滚动摩擦系数分别与摩擦速率呈负相关和正相关,与法向压力关系不明显。对于干燥灰岩,滚动试件（滑体）和静止试件（滑床）的磨损率与摩擦速率分别呈正相关和负相关。对于湿润灰岩,磨损率与摩擦速率呈正相关。基于Hertz弹性接触理论,推导出摩擦斑处的最大压应力和拉应力,进而提出相应条件下脆性灰岩的摩擦碎裂机制。结论可为灰岩高速滑坡防灾减灾提供设计参数。     

考虑砂土抗剪强度空间变异性的盾构开挖面稳定性分析

采用传统研究方法对盾构开挖面稳定性的分析多基于土体是均质、各向同性材料的假设,显然与其本身的非均质性相违背。为此,开展了考虑土体抗剪强度参数的空间变异性对盾构开挖面稳定性的影响研究。在随机场理论的基础上,采用协方差矩阵分解法建立了描述砂土内摩擦角空间变异性的三维随机场模型,借助于数值分析软件平台研究了内摩擦角的变异系数、自相关距离对开挖面失稳模式、极限支护应力的影响规律,并采用概率分析法探讨了极限支护应力特征值的选取。结果表明：砂土内摩擦角的空间变异性对开挖面稳定性有重要的影响;随内摩擦角的变异系数的增大,极限支护应力的概率分布离散性越大;开挖面失稳模式与自相关距离的大小密切相关,当自相关距离与隧道直径比较接近时,开挖面可能出现局部失稳;提出了开挖面极限支护应力特征值的概念,并结合失稳概率给出了其初步确定方法。     

深部开采底板隔水关键层受局部高承压水作用破坏理论分析

大量实测地质资料与防治水实践证实,深部煤层开采底板含水层存在大量的局部高承压水区域,在强开采扰动下极易诱发底板突水灾害。基于“下三带”、“关键层”理论,将局部高承压水与底板隔水关键层简化为圆筒力学模型,分析研究隔水关键层在局部高承压水作用下的屈服破坏机制,得到了隔水关键层发生屈服的4个临界水压值公式;对各临界水压值进行区间划分,分析不同区间隔水关键层的屈服状态,确定了局部高承压水致使隔水关键层屈服破坏两个阶段的水压判据平衡方程,得出了奥陶系顶部岩层作为隔水关键层剩余隔水能力的计算表达式,并反演得到了开采深度上限、下限公式。结合九龙矿深部开采实际,对所建力学模型进行了验证与应用,进而提出了防止局部高承压水致灾的相关措施,对实现深部煤层安全带压开采具有重要的理论指导意义。     

桩-承台-土复合受力体的拟静力模型试验

在1.2 m×1.2 m×1.2 m小型土工箱中完成了4组采取不同桩头连接构造的单桩-承台-土复合受力体缩尺模型的低周往复水平加载抗震试验,获得了试件破坏形态、荷载-位移滞回曲线、刚度退化曲线、桩身弯矩及桩侧土压力等数据,研究了不同桩头连接构造对试件水平受力性能的影响。研究表明：桩头部位采取不同的节点连接构造措施对桩头破坏形态和破坏程度、体系耗能能力和水平极限承载力及桩身弯矩分布规律均有一定的影响,但对桩与承台侧面的土压力分布规律和大小的影响并不显著。对于桩头普通连接的情况,以桩头嵌入深度为0.5D（D为桩径）为宜。桩头加强环连接与桩头嵌入深度1.0D时的连接具有大体相当的桩头约束效果,但加强环的制作相对复杂,其约束效果和破坏形态与加强环的截面尺寸、混凝土强度及配筋参数均有关系,应进一步深入研究。     

尼日尔Termit盆地低阻油层成因机理及综合识别技术

尼日尔Termit盆地地层水矿化度低(矿化度为200×10-6~1 500×10-6),油气水系统和流体类型非常复杂,不仅发育多套油气水系统,而且正常油气层、低阻油层均存在。实践证明,应用单一的资料和相同的方法很难评价如此复杂的流体类型,尤其是低阻油层的识别。通过已钻井证实,该盆地古近系Sokor1组和白垩系Yogou组普遍存在低阻油层,其电阻率特征主要表现为两类,一是同一沉积时期内油层电阻率与相邻水层电阻率相近,二是油层的电阻率与邻近泥岩的电阻率相近。根据薄片、扫描电镜、黏土X 衍射、压汞等资料,考虑岩石粒度、孔隙结构、黏土矿物含量及类型、油层厚度、导电矿物等,分析研究了该盆地低阻油层成因的微观机理和宏观影响因素。研究结果表明,岩石颗粒细、黏土含量高及微孔隙发育导致束缚水含量高是目标盆地低阻油层形成的主要微观机理。宏观影响因素主要是油层薄和咸水泥浆侵入。根据低阻油层成因及其测、录井资料的响应特征分析研究认为,综合利用电阻率和自然伽马、电阻率和自然电位相对值交会图,将录井油气显示定量化得到的录井油气显示级别的综合指数GEOFI与气测总烃TG交会图,RFT压力资料计算的流体密度可以有效识别该盆地低阻油层。研究还揭示了低阻油层在Termit盆地平面和纵向上的分布规律,平面上分布在Dinga地堑、Fana低凸起和Yogou斜坡的各油田中,纵向上主要集中在第三系Sokor1组的E1、E2小层河流相沉积及白垩系三角洲和湖相沉积的砂泥岩互层中。     

淄博市区大气颗粒物重金属元素分布特征及其来源分析

为科学认识淄博市区大气颗粒物污染状况,探讨颗粒物的污染水平和元素在颗粒物中的分布与分配特征,对颗粒物中元素的来源进行分析。于2015年冬季和夏季期间分别布设45个和16个采样点采集悬浮颗粒物（TSP）、PM₁₀及PM_2.5样品,分析了颗粒物和18种元素（或化合物）的质量浓度。结果表明：1）大气颗粒物中冬季TSP、PM₁₀及PM_2.5的质量浓度均值高于夏季;PM₁₀和PM_2.5质量浓度均超过国家标准,其中冬季PM_2.5质量浓度是标准限值的1.96倍。2）不同粒径的颗粒物中元素质量分数差别显著,As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn等多数重金属元素主要富集在PM_2.5中,且PM_2.5约占PM₁₀的65%（冬季）和73%（夏季）。3）颗粒物PM_2.5中Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃、K₂O、MgO等氧化物主要受土壤扬尘控制;As、Cd、Hg、Pb、Se、Zn等元素主要源于人为污染;Se的富集因子最高,反映了PM_2.5污染主要来源于燃煤;Co、Cu、Ni、Na₂O受土壤扬尘和人类活动的共同作用,而Cr具有混合污染的特点。     

西藏玉曲河下游岸坡倾倒变形机制及稳定性分析

西藏玉曲河下游河谷由板岩组成的岸坡普遍发生倾倒变形,其变形特征在青藏高原东南部"三江"地区具有典型性。随着该地区水利水电项目的不断开发,倾倒变形边坡问题日益突出。本文根据在工程实践中遇到的倾倒变形边坡问题,采用现场调查、勘探和原位试验的方法,重点对边坡变形特征与板岩变形特性的相关性进行研究,并分析了3种倾倒类型：倾倒折断型呈脆性破坏,破坏模式主要为由前部向后部逐级后退式破坏,适合采用极限平衡方法进行稳定性分析;倾倒弯曲型属延性变形,破坏模式主要为边坡浅部的坠覆和松驰,适合采用建立在非连续介质模型基础上的应力应变分析方法;倾倒揉皱弯曲型与倾倒弯曲型类似,仅是在倾倒弯曲的基础上叠加了冰川的推覆作用而发生褶曲。