陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟

土壤湿度在陆气相互作用中的重要性体现在它既能影响陆地和大气之间水循环的速率, 又能改变地表的能量分配。本文针对陆面过程模型中描述土壤湿度变化的方程进行了理论分析, 指出在非均匀土壤和冻土中采用土壤水势梯度描述垂直非均匀土壤水分流动的合理性。基于描述土壤内部水热传输的统一土壤模型, 并利用推广的表征土壤水分特征的Clapp-Hornberger关系式, 研究了非冻结和冻结的土壤湿度对于垂直非均匀土壤的敏感性。结果表明, 由土壤质地决定的土壤水势和导水率对土壤湿度的模拟有重要的影响。具体地, 在决定土壤性质的Clapp-Hornberger关系式中, 与土壤质地有关的饱和水势、饱和导水率以及土壤孔隙大小分布指数B, 对土壤湿度的模拟起到了关键作用。参数B的重要性尤为突出, 它的增加会引起导水率的大大下降, 从而对水分在土壤中的垂直分布产生重要影响。饱和水势的绝对值和参数B的增加会使得土壤水势绝对值增加明显, 使土壤的结冰(融化)过程延迟, 土壤温度因为没有结冰(融化)释放(吸收)的潜热加热(冷却)而持续下降(上升), 因此在冻融时期土壤温度会比观测值振幅偏大。上述结果揭示了考虑土壤垂直非均匀性并采用有效的土壤特性参数对于陆面过程模型的重要性。     

中低渗油藏剩余油饱和度监测技术系列优化与应用

套管井剩余油饱和度监测技术是研究剩余油分布最重要的测井方法.针对研究区块中-低孔隙度、中-低渗透率、高矿化度地层水的油藏特点与饱和度监测的现状,对比研究了现有监测技术与仪器装备的性能指标,同时考虑脉冲中子、非弹性散射与地层中元素的相互作用的特性,提出了适用于这种不同油藏地质特点的剩余油饱和度监测系列优化方案.针对某区块编制了整体监测方案,并且对监测资料进行精细处理与解释.多口井实施和应用表明,该方案与应用效果良好.     

Characteristics of Aerosol Ionic Compositions in Summer 2003 at Lin''''an of Yangtze Delta Region

With the size-resolved aerosol mass and ion composition data obtained at Lin'an regional atmospheric pollution monitoring station in July 2003, the size distributions of aerosol mass and ionic components, and the correlations between major ion pairs were analyzed. The primary results indicate that in the period of in-situ measurement, the aerosols are mainly composed of fine particles. The mass of aerosols with size less than 2.1μm accounts for 66% of the total mass of all size ranges, in which about 50% of the mass is contributed by the particles with size less than 0.65μm. Similar to the size distributions of aerosol mass, the water-soluble ions are mainly concentrated in the size range of <0.65μm, accounting for about 77% of the sum of analyzed ions, and the ions within the range of <2.1μm reach 88%. The sulfate, ammonium, and potassium are the dominant ionic components in fine particles (particle size less than 2.1μm). Ion correlation analysis suggests that the sulfates in fine particles are mostly in the compounds of (NH4)2SO4, Na2SO4, and K2SO4, but for submicron particles the sulfates are mainly in the form of (NH4)2SO4.     

免烧粉煤灰滤料的制备及其性能的研究

为了扩大粉煤灰的应用范围,减少其对环境的污染,并且寻求一种新的水处理滤料的配方与制备方法,以粉煤灰、粘土为主要原料,以生石灰、石膏、水泥为激发剂,以H₂O₂（双氧水）、NaHCO₃为发泡剂,经搅拌、成型、自然冷却等工艺在实验室制备了免烧粉煤灰滤料.结果表明,如果以孔隙率作为主要的性能评价指标,制备免烧粉煤灰滤料的最佳质量配比为：粉煤灰46.30%,粘土13.89%,生石灰18.52%,水泥13.89%,石膏1.85%,纯H₂O₂ 5.55%,此时所制滤料的孔隙率为72.24%.     

煤岩吸附二氧化碳气体的CT实验研究

利用工业CT技术及应变测量研究不同气压下煤岩的二氧化碳气体吸附性质。研究发现:煤样的应变随吸附时间和气体压力的增加而增加,且在不同方向是不同的,吸附气体导致煤样孔隙率增加;煤样CT图像的灰度均值和灰度标准差随吸附时间和气体压力的增长都表现出增加的趋势。结果表明:吸附二氧化碳导致煤样总体发生膨胀变形,这为吸附提供更多的孔隙表面积而使吸附气体量增加,含气煤样的密度也因此而增大;气体吸附导致的煤样密度均值增加的效应大于体积膨胀导致的煤样密度均值减小的效应;吸附使煤样内部物质分布不均匀程度增加。     

路用探地雷达的应用技术研究进展

有效、无损、快捷、简便是公路检测技术发展的方向，当前国内外先进的浅层勘探技术——路用探地雷达检测，以其无损、快捷以及浅层高分辨率的优势被迅速应用于公路检测。本文对近年来路用探地雷达技术的发展及应用情况进行了介绍，详细分析了探地雷达的工作原理、系统组成结构。就探地雷达在公路建设、维护过程中的应用情况进行了系统总结。     

压力及流体对岩石孔隙结构与黏弹性的影响规律研究:理论模型及实验观测

地质成因和构造/热应力导致地壳岩石中的孔隙结构（裂隙和粒间孔）的变化.影响岩石黏弹性的因素包括压力、孔隙度、孔隙中包含的流体和孔隙几何形状等.相对于岩石中的硬孔隙,岩石黏弹性（衰减和频散）受软孔隙（裂隙）的影响更大.本文选取三块白云岩样本,进行了不同围压和流体条件下的超声波实验测量.利用CPEM（Cracks and Pores Effective Medium,裂隙和孔隙有效介质）模型获得了岩石高、低频极限的弹性模量,并通过Zener体（标准线性体）模型将CPEM模型拓展到全频带而得到CPEM-Zener模型,用该模型拟合岩石松弛和非松弛状态下的实验数据,本文得到平均裂隙纵横比和裂隙孔隙度以及纵波速度和品质因子随频率的变化关系.结果表明,饱水岩石的平均裂隙纵横比和裂隙孔隙度均高于饱油岩石,随着压差（围压和孔隙压力的差值）的增加,饱油岩石中的裂隙首先闭合.并且压差在70 MPa以内时,随着压差增大,岩石的平均裂隙纵横比和裂隙孔隙度在饱水和饱油时的差值增大,此时流体类型对于岩石裂隙的影响越来越显著,此外,对饱水岩石,平均裂隙纵横比随压差增加而增大,这可能是由于岩石中纵横比较小的裂隙会随压差增大而逐渐趋于闭合.在饱水和饱油岩石中,裂隙孔隙度和裂隙密度都随着压差增加而减小.通过对裂隙密度和压差的关系进行指数拟合,本文获得压差趋于0时的裂隙密度,且裂隙密度随孔隙度增大而增大,增大速率随压差增加而降低.针对饱水和饱油的白云岩样本,CPEM-Zener模型预测的纵波频散随压差增大而减小,此变化趋势和实验测得的逆品质因子随压差的变化关系基本一致,由此进一步验证了模型的实用性.本研究对岩石的孔隙结构和黏弹性分析以及声波测井、地震勘探的现场应用有指导意义.     

基于岩心室应力应变和不确定度分析的致密储层氦孔隙度测量方法

致密油气层的物性(孔隙度和渗透率)较差.针对致密储层,目前常用的氦气法孔隙度测量方法存在两个不足:器壁压变性参数G定义不明确;膨胀前压力设置普遍偏小.本次基于氦气法孔隙度测量装置岩心室的应力应变力学分析和不确定度理论分析,开发了一种面向致密储层的氦孔隙度测量方法.本次提出的方法给出了器壁压变性参数G的解析式,并基于G的解析式推导出了新的孔隙度计算公式,将刻度系数减少到1个,简化了刻度过程.其次,基于不确定度理论得到的孔隙度测量不确定度表明:氦气法测量致密储层孔隙度的膨胀前压力大于2 MPa基本可以将孔隙度绝对误差控制在0.5%以内.与高压压汞法孔隙度测量结果对比发现,该方法测量孔隙度的相对偏差在14%以内,远低于常规氦气法测量孔隙度的相对偏差(50%).     

动载作用下混凝土细观损伤的CT图像分割和灰度共生矩阵特征值研究

动载作用下混凝土随应力变化的系列CT图像完整地记录了混凝土内部破损过程,在CT图像中能直接观察到细观裂纹时混凝土往往已发生宏观破坏,挖掘混凝土材料损伤的细观信息是混凝土细观力学分析的核心。本文基于混凝土单轴动态压缩CT试验,获得不同应力阶段的横断面CT图像,分别应用图像分割技术和灰度共生矩阵法提取孔隙率和4个特征值,研究孔隙率和4个特征值随应力的变化规律。结果表明孔隙率随应力的增加显示出单调增加的总趋势,个别部位在应力水平较小时孔隙率随应力增加变化不大,反映出混凝土的压密效应。受压密效应影响,对比度在低应力水平时随应力增加有升有降,能量对应力变化不够敏感,相关性和同质性随应力的增加单调增加,对应力变化较为敏感,能反映混凝土整体损伤过程。对混凝土CT图像进行分区后再研究孔隙率、同质性和相关性随应力的变化,可以更好地反映动载作用下混凝土的细观损伤过程。     

Low Electrical Resistivity And Seismic Velocity At The Base Of The Upper Crust As Indicator Of Rheologically Weak Layer

Conductivity models were compiled in two geological provinces with thinsediments. The first province is the margin of the Precambrian East EuropeanPlatform. The second one is the Phanerozoic Rhenish Massif as a part of CentralGermany Hercinicum. In both provinces, a conducting layer was revealed at thebase of the upper crust by the magnetotelluric soundings. Its depth is around10 km in the East European Platform and around 15 km in the Rhenish Massif.The conductance of the layer reaches a few tens of Siemens in the first provinceand is almost an order of magnitude greater in the second one.A good correlation between the conductor and a seismic wave-guide (low-velocityzone) exists at the base of the upper crust. Simultaneous decrease of both electricalresistivity and seismic velocity, suggests an increase of porosity and permeability inpresence of saline water. The depth of rheological weak layer in the PhanerozoicRhenish Massif corresponds to the commonly accepted depth of the thermallyinduced brittle/ductile transition. Contrary similar layer in the Precambrian EasternEuropean Platform is much shallower than the thermally induced transition. Somenew mechanism should be considered.