Raman spectra of methane hydrate up to 86 GPa

High-pressure Raman studies of methane hydrate were performed using a diamond anvil cell in the pressure range of 0.1–86 GPa at room temperature. Raman spectra of the methane molecules revealed that new softened intramolecular vibration mode of ν ₁ appeared at 17 GPa and that the splitting of vibration mode of ν ₃ occurred at 15 GPa. The appearance of these two modes indicates that an intermolecular attractive interaction increases between the methane molecules and the host water molecules and between the neighboring methane molecules. These interactions might result in the exceptional stability of a high-pressure structure, a filled ice Ih structure (FIIhS) for methane hydrate, up to 40 GPa. At 40 GPa, a clear change in the slope of the Raman shift versus pressure occurred, and above 40 GPa the Raman shift of the vibration modes increased monotonously up to 86 GPa. A previous XRD study showed that the FIIhS transformed into another new high-pressure structure at 40 GPa. The change in the Raman spectra at 40 GPa may be induced by the transition of the structure.     

开采沉陷土体变形与孔隙水压相互作用研究进展

本文通过实验、实测和理论分析研究了开采沉陷土体变形与孔隙水压力之间的相互作用,结果表明,随着开采的进行,土体的应力变形发生变化造成了超静孔隙水压力的产生和消散,反映在土体变形上出现随开采时间延续而发展的附加压缩和膨胀变形,这种压缩或膨胀在土体的不同部位相互叠加,有时还叠加了底部含水层水位下降引起的地面下沉。这些结果揭示了厚松散含水层地区开采沉陷特殊性的机理,对开采沉陷预测及水体下采煤具有重要意义。     

油气田（井）生产动态预测的灰色预测模型

本文针对辽河油田荣３７块天然气藏（井）的生产动态预测中,生产数据的离散状态及不均衡的实际,较完整、系统地介绍了所引入的几个使用效果好,拟合精度高的一般灰色系统ＧＭ（１,１）模型及为解决油气田（井）生产过程中因关井、生产间断、或因工程上的与地质上的原因生产出现随机性急剧变化而引入两个改进的ＧＭ（１,１）模型－非等间距和阶跃模型。通过几种模型特征的分析对比及在辽河油田荣３７块全气藏及气井的动态拟合预测     

波浪作用下黄河口粉土液化与“铁板砂”形成机制的模拟试验研究

通过室内水槽试验,观测波浪作用下土体产生的振荡现象,分析土体内孔隙水压力的变化及波浪作用后土体强度变化特征,研究了波浪荷载作用下黄河口粉土粒径粗化和“铁板砂”的形成过程。试验及讨论结果表明：在波浪作用下上层粉土体大部分时间处于液化状态;由液化土形成的振荡土层与下部土层之间形成“W”型的滑动面,振荡土层的厚度随着波浪作用时间的增加而变小;细粒物质从振荡土层中的骨架中脱离进入水体中,并在土体表层形成一层以黏粒为主的絮凝状沉积物,其厚度随波浪作用时间的增加而增加,在土体停止振荡前达到最大值;土体液化是“铁板砂”形成的必要条件,而波浪引起的液化土体振荡则使“铁板砂”的形成成为可能。     

锚固岩石边坡地震稳定性拟动力分析

地震易发地区的锚固岩石边坡,需要研究其地震稳定性。对于锚固典型岩石边坡,在考虑水平与竖向地震力、张裂缝积水深度、坡顶超载、锚索倾角、锚索位置、锚索拉力及静水与动水压力等的条件下,运用拟静力和拟动力方法分别推导了不同工况条件下其抗滑和抗倾覆地震安全系数。分析表明,竖向向上地震力有利于锚固岩石边坡的抗滑稳定,而竖向下的地震力有利于锚固岩石边坡的抗倾覆稳定;在相同工况条件下,当岩体放大系数等于1.0时,拟动力与拟静力方法所得锚固岩石边坡地震安全系数相差无几,但是,当岩体放大系数逐渐增大时,拟动力方法所得地震安全系数越来越明显地小于拟静力方法所得地震安全系数。因此,在抗震设计当中适当的考虑岩体放大系数,将会有利于锚固岩石边坡的安全设计。     

高温高压下石英砂岩的电导率实验研究

利用交流阻抗谱实验技术,在0.5~2.0 GPa、573~873 K和10-1~106 Hz条件下,借助YJ-3000t紧装式六面顶高压设备和Solartron-1260阻抗/增益-相位分析仪测定了石英砂岩的电导率。实验结果表明:在测定的频率范围,样品的复阻抗的实部、虚部、模和相角对频率有很强的依赖性。随着温度升高,电导率增大,lgσT与1/T之间符合Arrhenius线性关系。通过拟合计算,获得了表征样品电学性质的指前因子、活化焓、活化能、活化体积等物性参数。杂质离子导电机制对高温高压下石英砂岩的导电行为提供了合理的解释。     

An infrared spectroscopic study of lawsonite to 20 GPa

The infrared spectrum of CaAl₂Si₂O₇ · H₂O-lawsonite, has been characterized to pressures of 20 GPa at 300 K. Our results constrain the response to compression of the silicate tetrahedra, hydroxyl units, and water molecules in this material. The asymmetric and symmetric stretching and bending vibrations of the Si₂O₇ groups (at zero pressure frequencies between 600 and 1000 cm⁻¹) increase in frequency with pressure at rates between 3.6 and 5.9 cm⁻¹/GPa. All silicate modes appear to shift continuously with pressure to 20 GPa, although the lowest frequency stretching vibration becomes unresolvable above 18 GPa, and a splitting of the main bending vibration is observed near this pressure. The O-H stretches of the hydroxyl units exhibit a discontinuity in their mode shifts at ∼8–9 GPa, which we interpret to be produced by a pressure-induced change in hydrogen bonding. The stretching and bending vibrations of the water molecule are relatively unaffected by compression to 20 GPa, thus demonstrating that the structural cavities in which water molecules reside are relatively rigid. Significant changes in the amplitude of the O-H stretches of the hydroxyl and water units are observed at this pressure as well; nevertheless, our results demonstrate that the dominant structural units in lawsonite persist metastably at 300 K with only modest structural modifications well beyond the known stability field of this phase. Received: 10 July 1998 / Revised, accepted: 23 October 1998     

碱金属离子及碱溶液对膨润土性能影响的研究进展

基于前人有关膨润土在碱性环境下的室内试验和数值模拟的研究结果 ,重点阐述了碱金属离子及碱溶液对膨润土矿物成分、微观结构、膨胀性和渗透性等方面的影响,讨论了温度、pH值与溶液浓度等对上述过程的影响。碱金属离子及碱性溶液不仅可交换膨润土中蒙脱石层间阳离子,而且可溶解膨润土中的蒙脱石,生成非膨胀性矿物,并随着温度和pH值升高,蒙脱石被溶解程度增加,从而导致了膨润土膨胀力减小,且随着温度、溶液浓度及pH值的增加,膨胀力削弱程度加强;同时,膨润土与碱金属离子及碱溶液接触时孔隙增多,进而渗透性增强,随着温度和溶液浓度增加,渗透性也明显增强。数值模拟可实现膨润土与碱性溶液长期接触时发生的矿物成分及渗透性变化的预测。高温、不同pH值的低碱性溶液及其耦合作用对膨润土的矿物化学成分、微观结构、膨胀力和渗透性的影响及机理研究应该是今后研究的重点。     

考虑土拱效应刚性挡墙土压力研究

基于库仑土压力理论,假定刚性挡墙后主应力拱迹线为抛物线,推导了主、被侧土压力系数和水平微分单元间摩擦系数的理论公式,得到改进的主、被动土压力计算公式。研究表明：考虑土拱效应计算结果与模型试验结果吻合比较好。主动极限状态下,土体内摩擦角越小,墙土接触面上外摩擦角越大,土拱效应越明显,主动土压力合力作用点越上移;被动极限状态下,土体内摩擦角和墙土接触面上外摩擦角越大,土拱效应越明显,被动土压力合力点越往下移。     

堆载预压过程中的地基稳定性计算方法

在分期堆载预压过程中,需要对每一级堆载以及对下一级堆载高度下进行地基稳定性计算,并根据计算结果确定加堆高度和时间。计算时,根据不同堆载高度下的比奥固结理论有限单元法计算结果,用考虑地基强度增长总应力法和考虑超孔隙水压力的有效应力法分别进行地基稳定性计算,以保证地基在每一次加载时的稳定性。结合具体的工程实例,得到了一个很有用的结论：考虑地基土强度增长的总应力法和考虑超孔隙水压力的有效应力法进行地基稳定性计算所得的安全系数趋于相等。