海水盐度对沉降泥沙固结过程影响研究

黄河每年输送上亿吨泥沙入海,其中80%以上沉积在河口附近水下三角洲。受黄河入海径流量、气候及海洋动力条件影响,黄河口海域海水盐度变化显著。目前,不同盐度海水环境下入海泥沙沉降形成的海床土,固结过程有何差异尚不清楚。本文在黄河水下三角洲潮坪配制不同盐度的流态沉积物,模拟不同沉积环境下新沉积土的固结过程,利用轻型贯入测试、十字板剪切测试等现场原位试验,实时观测沉积环境盐度对沉降泥沙固结过程的影响。研究发现:随着海水盐度增加,沉积物固结强度增大,沉积环境盐度每增高1‰,沉积物固结后强度可增加0.15倍;海水盐度对沉积物固结速率的影响,在初始阶段表现不明显,在沉积物固结后期,盐度每增高1‰,固结速率可增长1.23倍;海水盐度的增高,还加剧了沉积物固结强度的空间非均匀性。本研究的发现,促进了对河口区海底工程环境的认识。     

深水钻井隔水管紧急脱离后的反冲响应

深水钻井中,在恶劣海况或浮式平台定位失效等情况下,需紧急断开隔水管与水下防喷器的连接。隔水管突然脱离后会加速向上反冲,如果反冲作用控制不当,可能威胁钻井平台、隔水管体和水下井口的安全。介绍了国外隔水管紧急脱离与反冲响应的研究情况,分析了隔水管紧急脱离的原因与程序、脱离后的反冲过程、反冲控制方式和成功脱离标准、反冲响应的分析方法。建议:由于南海深水海况复杂,作业者需制定紧急脱离的预案和作业规程,并进行紧急脱离操作培训;由于隔水管紧急脱离后的反冲响应涉及多个非线性瞬态过程,研究者应该开展隔水管紧急脱离测试和反冲响应模拟计算,开发隔水管反冲响应分析软件。     

内孤立波作用下Spar平台动力响应特性

以三类内孤立波理论(Kd V、e Kd V和MCC)的适用性条件为依据,采用Morison和傅汝德-克雷洛夫公式分别计算Spar平台内孤立波水平力和垂向力,结合时域有限位移运动方程,建立了有限深两层流体中内孤立波与带分段式系泊索Spar平台相互作用的理论模型。以东沙群岛某海域实测内孤立波为对象,数值分析了在内孤立波作用下某经典式Spar平台的内孤立波动态载荷、运动响应及其系泊张力的变化特性。研究表明,内孤立波不仅会对Spar平台产生突发性冲击载荷,使其产生大幅度水平漂移运动,而且还会使其系泊张力显著增大。因此,在Spar平台等深海平台的设计应用中,内孤立波的影响不可忽视。     

Soil-Structure Interaction Analysis of Jack-up Platforms Subjected to Monochrome and Irregular Waves

As jack-up platforms have recently been used in deeper and harsher waters, there has been an increasing demand to understand their behaviour more accurately to develop more sophisticated analysis techniques. One of the areas of significant development has been the modelling of spudcan performance, where the load-displacement behaviour of the foundation is required to be included in any numerical model of the structure. In this study, beam on nonlinear winkler foundation (BNWF) modeling—which is based on using nonlinear springs and dampers instead of a continuum soil media—is employed for this purpose. A regular monochrome design wave and an irregular wave representing a design sea state are applied to the platform as lateral loading. By using the BNWF model and assuming a granular soil under spudcans, properties such as soil nonlinear behaviour near the structure, contact phenomena at the interface of soil and spudcan (such as uplifting and rocking), and geometrical nonlinear behaviour of the structure are studied. Results of this study show that inelastic behaviour of the soil causes an increase in the lateral displacement at the hull elevation and permanent unequal settlement in soil below the spudcans, which are increased by decreasing the friction angle of the sandy soil. In fact, spudcans and the underlying soil cause a relative fixity at the platform support, which changes the dynamic response of the structure compared with the case where the structure is assumed to have a fixed support or pinned support. For simulating this behaviour without explicit modelling of soil-structure interaction (SSI), moment-rotation curves at the end of platform legs, which are dependent on foundation dimensions and soil characteristics, are obtained. These curves can be used in a simplified model of the platform for considering the relative fixity at the soil-foundation interface.     

Ultimate Load Capacity of Offshore Pipeline with Arbitrary Shape Corrosion Defects

A set of generalized solutions are proposed for estimating ultimate load capacity of pipeline with arbitrary corrosion shapes subjected to combined internal pressure, axial force and bending moment. Isotropic and anisotropic material characteristics in longitudinal and circumferential direction of pipeline are also considered in the proposed equations. Simplified numerical method is used to solve the generalized expressions. The comparisons of numerical results based generalized solutions and full-scale experimental results are carried out. The predicted results agree reasonably well with the experiment results. Meanwhile, the effects of corrosion shapes and locations on the ultimate load capacity are studied.     

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东昆仑地区中生代熔融、同化、存储和均一(MASH)过程及壳幔岩浆混合

哈西亚图石英闪长岩是东昆仑地区中生代具幔源组分贡献的花岗岩类典型代表,岩体出露于东昆仑中构造带,广泛发育暗色微粒包体。包体为闪长质岩石,并含有一系列岩浆混合成因的证据,如水滴状、长条状塑性流变外形,淬冷边、反向脉等高—中温混合迹象,以及低Mg/(Fe+Mg)、Na/(Ca+Na)值等混合成因特征。包体A/CNK值介于0.77~0.87,属准铝质,富Al2O3、Fe2O3、MgO,贫K2O、Na2O,富集大离子亲石元素(Rb、Ba、K等),同时又具有Ta、Nb、Ti的"TNT"负异常,具有俯冲带幔源岩石的成分特点。依据岩石学、地球化学特征并结合同时期大地构造背景,东昆仑晚古生代—早中生代含暗色微粒包体花岗质岩石是幔源岩浆经历多次熔融、同化、存储和均一(MASH)过程后与壳源岩浆混合的产物。在混合岩浆中,富镁铁质端元是由辉长质岩浆进化而来的闪长质岩浆。     

铜锡复合成矿研究进展与展望

铜与锡具有不同的地球化学性质,然而铜锡共生或复合成矿现象在世界主要铜、锡成矿带中比较常见,如中国的右江、南岭(湘南)、大兴安岭南段(内蒙东部)、葡萄牙伊比利亚、秘鲁安第斯、英格兰德文郡、德国厄尔士山、日本西南、俄罗斯远东、加拿大新不伦瑞克等成矿带均为铜锡复合矿床的集中产区。铜锡复合矿床主要为岩浆热液矿床,以矽卡岩型、脉状矿床为主,兼有火山热液沉积型、斑岩型及云英岩型等。铜矿体的主要矿石矿物为黄铜矿,兼有斑铜矿、黝铜矿、辉铜矿等;锡矿体的主要矿石矿物为锡石,兼有黝锡矿。铜锡复合矿床的成矿物质来源(尤其是铜、锡成矿元素的来源是否具有一致性)尚有不少争议,锡普遍被认为是岩浆来源,而铜的来源具有多样性。成矿流体演化过程中的氧化还原环境的改变及流体的混合是导致铜锡复合成矿的主要原因。目前对于铜锡复合成矿的研究,主要是从矿床的年代学、单矿物(黄铜矿、锡石)微量元素及传统同位素地球化学、流体包裹体等方面入手,但对厘定铜锡复合成矿过程的作用有限。铜锡复合矿床的成因及勘查模型的建立具有重要的理论价值及现实意义。本文提出未来研究可以从多种非传统稳定同位素(例如Cu、Sn、W、Zn同位素)的联合示踪探索、成...     

现代河流沉积物碎屑及矿物组分研究新进展

现代河流沉积物忠实地记录了流域盆地内的母岩、风化、搬运和沉积过程中的化学、物理过程以及人类活动的改造作用,是探索和验证源- 汇系统等理论的重要媒介。本文以全球现代河流砂组分数据库为基础,总结了碎屑组分、重矿物组分在不同大陆的分布特征,探讨了其在物源识别、源区贡献率计算、沉积物产生及搬运过程中气候- 构造等影响因素的评估、对源- 汇系统的研究启示等方面的应用。今后建议加强基于大数据的沉积物组分对气候- 构造- 人类活动的响应、沉积物产生及通量、高时间分辨率的沉积物组分变异性、不同物源定量化方法的差异等方面的研究。     

2008年1月贵州冻雨的数值模拟和层结结构分析

针对2008年初发生在贵州地区的严重冻雨过程,分别从环流背景、低空急流和水汽输送条件等方面分析了准静止锋维持的原因,并选取本次灾害最严重的第3次过程为典型个例,利用WRF模式针对准静止锋影响下的贵州冻雨进行数值模拟来研究冻雨的发生机制。模拟结果较好地反映出高低空环流形势场特征,强雨雪降水带的走向、落区,以及地面温度的分布,均与观测基本吻合。通过分析高分辨率模式的模拟结果,揭示了准静止锋上贵州地区冻雨的层结结构特征及云物质在冻雨区的分布特征。研究结果表明,贵州中部的冻雨区除一般的三层结构(包含冰晶层、暖层和冷层)外,还具有典型的两层结构特征,即:高空的固体降水粒子稀少,900~600 h Pa深厚的逆温层和0℃以上的暖层使中低空存在大量液态粒子,下落的液滴经过近地面的浅薄冷层,形成大量过冷却雨滴,而后降落至地面迅速冻结。