上地幔超高压流体的金刚石压砧实验研究

地球深部流体主要是NaCl-H2O溶液,越到地球深部,它赋存的温度、压力越高,性质状态也不断变化,反之,亦然。当NaCl-H2O流体进入和脱离(上升过程)超临界状态时,其性质会发生截然不同的变化,影响着各种地质过程。使用金刚石压砧在高温高压下原位观测流体的实验,用谱学方法,结合同步辐射光源技术,成为定量化研究地球深部高温超高压流体的有效方法。作者使用同步辐射光源的红外谱研究了10GPa下的NaCl-H2O溶液;在地球化学动力学实验室研究了3GPa,650℃下的NaCl-H2O溶液红外谱,此测量方法可以提供温度压力和体积等数据,能研究其状态。NaCl-H2O溶液红外谱表明水分子主要振动谱受压力和温度影响是不同的。压力增加促使水分子主要振动谱向低波数变化。但是温度增加的效应相反。常温高压下水被压缩,结晶向紧密堆积变化。高温高压下的水有气、液、固和超临界流体各相。水分子间的氢键在近临界态开始减弱,氢键网络被破坏。     

改进的卡洛斯管溶样等离子体质谱法测定地质样品中低含量铂族元素及铼的含量

报道了一个改进的卡洛斯管溶样等离子体质谱法测定地质样品中铂族元素及Re含量的新方法。将封闭的卡洛斯管置于高压釜中,然后在高压釜中加水,密封在高压釜中的水在高温下产生的外压将会抵消卡洛斯管中由酸产生的内压,这样就可以避免传统的卡洛斯管在高温高压下可能发生爆炸的危险。由此可以加大取样量,降低铂族元素测定过程中的块金效应及检出限,使超低含量铂族元素的测定成为可能。12g样品在75mL卡洛斯管中用35mL王水于320℃溶解15h,基本上可以使各种地质样品中的铂族元素矿物完全溶解。一次溶样可以测定全部铂族元素及Re,全流程空白值极低,国际标样测定结果稳定可靠。     

有机质热演化过程中地层压力的作用与影响

压力对有机质演化的影响长期以来争论不断,共有3种不同意见：压力对有机质演化没有影响,压力促进有机质的演化,压力抑制有机质的演化。通过对前人所做实验的实验设备、实验样品及实验结果的分析对比发现：不同实验结果主要是由于不同实验条件引起的,特别是实验系统和加压方式的不同,对实验结果影响最大,所代表的地质意义也不同。综合分析结果表明,当压力的增加表现为沉积有机质受到的有效应力增加时可以促进有机质生烃;当压力的增加表现为孔隙流体压力增加时,有机质生烃过程将受到抑制;另外,这两种情况都可能使干酪根的镜质组反射率降低,易使人得出压力增加抑制有机质演化的结论。进一步对压力影响有机质演化的成因机制进行了分析,发现在有机质演化的不同阶段因异常压力的增压机制不同,压力在有机质演化过程中所表现出来的作用也有差异。     

利用毛管压力曲线分形分维方法研究流动单元

利用取心井铸体薄片获得的图像资料和毛管压力曲线,通过图像分形几何学方法以分维数的形式定量地表征出了复杂的微观孔隙喉道结构特征,发现能够很好地划分和评价孔隙岩石中油、气、水的渗流差异,可以用于储层微观流动单元表征。文中阐述了岩石微观孔隙喉道结构分形的理论基础、计算方法和应用于表征流动单元的依据。建立了中国西部砾岩低渗透油藏微观孔隙喉道分维数与孔隙度、渗透率之间计算图版,据此在油藏中利用常规测井资料获得的孔隙度、渗透率参数计算微观孔隙喉道分维数,开展全油藏流动单元划分与评价,取得了良好的效果。研究结果表明,利用毛管压力曲线分形分维方法研究储层微观流动单元是一种很有效的途径。     

波浪作用下成层海床孔隙水压力响应的简化分析

采用不排水条件下孔隙水压力发展模式,作为Terzagh i一维固结方程中考虑波浪循环作用所引起的孔隙水压力源项,对于成层海床建立了推广的一维动力固结方程,运用数理方程中的分离变量法与G reen函数求解了成层海床在波浪作用下残余孔隙水压力的发展规律,进而对成层海床的液化势进行了评判。对比计算与分析表明,海床表层土的渗透性及其厚度对于海床的整体抗液化性能具有显著的影响,低渗透性的表层导致海床孔隙水压力的显著积累,此时表层置换法是防治液化的有效途径。     

高压水射流与潜水员水下作业安全研究

从高压水射流技术在水下工程中应用及高压水射流的作用效应和伤害特征着手,分析影响水下高压水射流作业安全的因素,总结各国制订高压水射流作业的安全标准规程现状,提出制订我国水下高压水射流作业安全规程若干认识和设想。     

海底孔压对波浪响应试验研究及数值模拟

孔隙水压力在海底土尤其在砂性海床中扮演着一个非常重要的角色.波浪的周期性加载作用,在砂土及粉土中产生超静孔隙水压力,其幅值大小是海床发生液化破坏的控制因素.在海上工程的历次调查中发现孔压引起许多液化破坏现象,如粉土海床的塌陷、凹坑、坡度较大处的粉砂流及构筑物基础周围的过量冲刷造成石油管架下沉等等,因此研究海床中孔压对波浪的响应具有重要的理论意义和实践意义.     

复杂结构形式的海堤波浪力及波浪形态数值模拟

依据雷诺方程和k-ε紊流模型,按流体体积(VOF)法追踪波浪自由表面,采用源造波法,建立数值波浪水槽,数值模拟波浪对复杂结构形式海堤的作用.数值模拟结果与经验公式、物理模型试验结果基本符合,说明所建立的数值波浪水槽合理可行.揭示了不规则波作用下复杂结构形式海堤波浪力分布规律,模拟了堤前波浪形态变化,为探讨合理的海堤结构形式提供了依据.     

Impacts of confining pressure and safety thickness on water and mud inrush in weathered granite

Abstract

Due to the strong disintegration and water erosion of completely weathered granite, water and mud inrush disasters are apt to take place in this zone during underwater tunnel construction. The pore, compactness, seepage path length, fracture geometries and their interconnections for water and mud transfer are strongly influenced by confining pressure and waterproof-resistant slab safety thickness. In order to inspect the influence, a series of experiments based on a self-designed testing system and non-Darcy testing method were performed. The results indicated that the water and mud inrush evolution increased with the increase of confining pressure and decreased with the increase of safety thickness. In particular, the confining pressure mainly influences the initial evolution stage, and a critical safety thickness to prevent water and mud inrush is obtained. Besides, the non-Darcy testing method results shows that the water and mud inrush evolution affects the influence of non-Darcy flow. For example, while the safety thickness was smaller than the critical value, the evolution was large and unstable and its behavior transferred into nonlinear. In this case, the flow changed to non-Darcy flow.     

柔性水囊潜堤消波特性的溃坝水槽试验研究

柔性水囊潜堤由橡胶制成,内部充水,具有结构简单、造价低廉等优点,能较好满足人工岛、跨海桥梁、海洋平台等基础设施建设工程对简单便携、拆装方便的临时防波堤的需求。为了探究柔性水囊潜堤的消波特性,在溃坝水槽内开展溃坝波与半圆柱形柔性水囊潜堤相互作用的试验研究,重点探究柔性水囊潜堤与溃坝波相互作用过程中水位变化特性,并与半圆柱刚性潜堤的性能进行比较;同时分析柔性水囊潜堤内部初始水压和浸没深度等参数对其消波性能的影响。结果表明：柔性水囊潜堤能够用作临时防波堤来衰减波浪;与半圆柱刚性潜堤相比,柔性水囊潜堤在降低溃坝波无量纲最大水位、提高消波性能方面更具优势;内部初始水压是影响柔性水囊潜堤消波性能的重要因素,适当降低内部初始水压,有利于增强柔性潜堤的变形程度,进而增加波能耗散,可获得更好的消波效果;而增加浸没深度即潜深,会使得柔性水囊潜堤对溃坝波的影响程度降低,消波效果减弱。