碳酸盐岩破裂过程中管道—裂隙水非线性流动特性试验研究

本文聚焦碳酸盐岩微观渗流特性与破裂机制的研究,开展了岩石破裂过程中管道-裂隙水流动可视化试验,基于岩石块体尺度试验结果定量分析管道流体向裂隙流体过渡的流态演化过程,研究多级荷载对管道-裂隙水流动特性的影响。试验结果表明：碳酸盐岩流态稳定性与破裂状态相关,管壁破坏初期管道流主要以层流为主,局部管壁劈裂造成管道流体时域性流态交替,管道流体向裂隙流体转变的前兆特征主要表现为过渡流态临界转换点。碳酸盐岩破裂过程中管道流体向裂隙流体过渡过程具有分数演化特征,分数指数能够定量刻画管流和裂隙流的临界过渡过程。     

临汾盆地北张地裂缝发育特征与成因分析

临汾盆地位于山西地堑系的南部,地裂缝灾害频发且成因复杂多样;特别是20世纪90年代以后出现在侯马凹陷盆地的地裂缝,发育规模大,灾害严重,给当地居民造成了严重的经济损失.以2007年出现在侯马凹陷盆地区的北张地裂缝为例,通过详细的地面调查和地表测绘查了地裂缝的平面展布特征,利用槽探揭示地裂缝的剖面结构特征.根据物探、钻探...     

中国地面沉降及其需要解决的几个问题

我国地面沉降主要出现在东、中部17个省市,总面积超过5×104km2,同时在17个省市出现成因上与它有关的地裂缝,危害是多方面的。沉降发生在经济高速发展的东部地区,造成的危害和损失也更大。我国地面沉降有下列特点:过量开采地下水是主要原因;各土层变形量既与其压缩性有关,也与它本身的厚度有关;砂土变形基本特征是压缩过程中总的应力与应变关系为非线性,压缩变形以塑性变形为主并包含有蠕变;水位恢复到开采前水平,沉降仍在继续,存在滞后等。从目前研究,特别是模拟研究的现状出发,指出存在8个方面的不足,进而提出需要研究解决的6个科学问题,为提高我国的研究水平献策。     

我国地面沉降模拟现状及需要解决的问题

我国现有模型有下列特点:水流模型都是准三维模型,模型中的参数都是常数,沉降模型采用线弹性模型,水流模型和沉降模型的耦合分二步进行.因此,模型还存在难以精确刻画由弱透水层释水引起的地面沉降,不符合准三维模型的应用条件.水流方程应是一个变系数的动态水流方程,渗透系数、贮水率不应视为常数.土层压缩非线性,有蠕变、塑性变形存在,沉降模型采用线弹性模型不适合,对土层厚度变化大的地区沉降模型必须是三维的,滞后现象必须克服.如何描述引起地裂缝的水平位移,分两步进行的耦合不合适,要做到水流模型与沉降模型的真正耦合等八个方面的步骤.本文提出分三步进行的解决方案:首先采用三维水流模型,以便不仅给弱透水层建立方程,还能考虑它的各向异性,参数值能随着土层的变形沉降而不断改变.沉降模型为能考虑蠕变、塑性变形的非线性模型;水流模型和沉降模型要做到能真正耦合.其次,解决滞后问题.最后,建立三维沉降模型,考虑水平位移和地裂缝问题.     

西安地裂缝区域稳定动力学研究

首次运用区域稳定动力学理论,对西安地裂缝开展区域稳定动力学研究.解析了西安地裂缝成生的四维动力学模式,探讨了区域分层动力系统地裂效应及其转换,并就地裂缝灾害效应提出了新的认识.     

作用在裂隙中的渗透力分析

裂隙岩体中流体对岩体的作用力, 是研究岩体稳定性的重要问题。本文认为流体作用于裂隙壁面上的力包括两部分, 即垂直于裂隙壁面的流体静水压力 (导致裂隙垂向变形)和平行于裂隙壁面的拖曳力 (导致裂隙切向变形), 此拖曳力为面力。文中以单裂隙水流的立方定律为基础, 运用流体力学的动量方程, 推导出了单一平直光滑无充填裂隙、有充填的裂隙及水流和充填物一起运动情况下, 裂隙壁面承受的切向拖曳力公式。该公式对于分析流体对裂隙岩体变形性能及强度的影响具有重要价值。     

中美两国的地裂缝灾害

无震地裂现象常与地面沉降相伴生,在中国的7个省、美国的6个州致灾严重．中国现代地裂灾害观察研究滞后于美国约半个世纪．两国地裂的形成、演化、致灾及对策诸方面的对比研究表明,地裂灾害属自然与人类活动因素相叠加而引起的环境地质灾害．构造因素决定了地裂出现的位置,而人类活动因素,即过量开采地下水、石油等,决定了地裂致灾的强度．因而,相应的减灾措施既有科学技术方面的,也有社会管理方面的．本文给出的两国减灾实例可供参考．     

陕西三原双槐树地裂缝的发育特征

陕西三原双槐树地裂缝由两条近平行的地裂缝组成,延伸长度大于4km,地裂缝活动给沿线居民带来了巨大的灾害和经济损失。通过调查访问和探槽、探井、平硐等勘探工程,从平面展布特征、剖面结构特征、活动特征和力学性质等方面描述了该地裂缝的发育特征。结果显示:南侧的F1地裂缝的破碎带宽度和活动程度均大于北侧的F2地裂缝,其中的F1地裂缝破碎带宽度一般大于10m,最大可达50余米,不同期次和不同级次的裂缝数量可达30余条,如此规模的裂缝破碎带宽度和裂缝数量在黄土地区并不多见。     

陕西省主要煤矿区地面塌陷表现形式及其遥感响应

煤炭资源的开采引发的地面塌陷,已成为制约矿区可持续发展的重要因素。陕西省主要煤矿区地面塌陷问题严重,且随着煤炭生产规模的扩大呈现更加严重的趋势。其主要表现形式有：塌陷盆地、塌陷坑、地裂缝、滑坡、崩塌等,并引发地形地貌、植被变化及居民点变迁等。针对陕西省主要煤矿区开发状况及地面塌陷表现形式,对地面塌陷形成的地质灾害遥感响应特征进行了分析,认为利用遥感图像可以有效识别塌陷坑、地裂缝、崩塌等直接标志及地貌变化、居民地变迁、植被变化等间接标志,并以此确定地面塌陷的范围;利用多时相遥感资料对比能够获得塌陷区动态变化信息,为研究矿区塌陷规律及灾害防治提供科学依据。     

山东省烟台市观水镇白垩纪基岩裂隙水供水可行性分析

近年来,由于地下水污染问题加剧,山东省烟台市观水镇生活用水矛盾日益突出,急需寻找优质地下水缓解当地居民用水问题。通过水文地质调查、地球物理勘探、实施探采结合井、抽水试验和水质化验等手段,初步查明了观水镇及附近区域的蓄水构造类型及赋存规律,圈定了优质地下水的富水地段,论证了白垩纪基岩裂隙水供水可行性,为政府相关部门决策、解决村民吃水问题提供科学建议。