TBM掘进技术的发展应用及相关工程地质问题探讨

阐述了TBM(隧道掘进机)半个世纪以来的发展及其在国内外隧道建设中的应用，指出优先采用TBM掘进技术进行隧道开挖已成为未来隧道建设总的发展趋势；并在分析大量国内外工程实例的基础上，结合TBM施工中的经验及教训，对TBM掘进过程中存在的诸如断层破碎带、挤压地层、地下水、岩溶等相关工程地质问题进行了探讨，并提出了相应的处理措施。     

三维快速拉格朗日法在安全顶板厚度研究中的应用

为了合理选择厦门海底隧道的最小顶板厚度。在厦门海底隧道轴线的地质部面图上，选取了6个典型剖面，在不同的剖面及同一剖面的隧道的不同深度，应用三维快速拉格朗日法，分两个步骤：第1步，在较大的深度范围内初选隧道的顶板厚度：第2步，在第1步初选结果的基础上，在较小的深度范围内，进一步选择。通过对开挖后的应力分布、洞周位移、塑性区等的分析，最后得出厦门隧道的最小顶板厚度。同时，得到一些对后续施工和其他工程有一定指导意义的有益结论。     

Nanoscience and technology: the next revolution in the Earth sciences

Nanoscience and technology are not exactly new, but nevertheless rapidly expanding fields that are providing revolutions in all sciences on the scale of what genomics and proteomics have done in recent years for the biological sciences. Nanoscience is based on the fact that properties of materials change as a function of the physical dimension of that material, and nanotechnology takes advantage of this by applying selected property modifications of this nature to some beneficial endeavor. The prefix ‘nano’ is used because the property dependence on physical size is generally observed close to the nanoscale, somewhere around 10⁻⁹ m. The dimensions at which changes are observed depend on the specific material and the property in question, as well as which of the three dimensions are restricted in real space (e.g. small particles vs. thin films vs. ‘one-dimensional’ phases). Properties change in these confined spaces because the electronic structure (i.e. the distribution of electron energies) of the material is modified here in the gray area between the bulk and atomistic/molecular realms, or equivalently between the continuum and strictly quantum domains. Earth materials with at least one dimension in the nanorange are essentially ubiquitous. Many have been known for several decades and more are being discovered all the time. But the scientific emphasis has now shifted to that of measuring, understanding and ultimately predicting the property changes from the bulk to nanodomains, and to the understanding of the significant ways that Earth processes are affected by these changes. In addition, where possible, Earth scientists are using nanoscience to develop nanotechnology that should play important roles in Earth sustainability issues of the future.     

甘肃引洮供水工程饱和黄土隧洞施工方法选择的工程地质研究

甘肃引洮供水一期工程总干渠13#、14#、15#隧洞围岩为al-lQ2饱和黄土,地下水位高于洞顶437m,饱和度一般在98%100%,水稳性很差。因此,该段隧洞施工方法的选择十分重要,从工程地质角度研究其工程特性,采用D rucker-Prager弹塑性模型、关联流动法则,模拟了传统钻爆法开挖时隧洞稳定性,计算表明,若采用钻爆法,由于围岩的岩性软弱,隧洞开挖后,在隧洞周围较大范围内存在应力降低区,隧洞位移十分迅速而且位移量非常大,洞顶下降发生塌方并引起地面沉降。从盾构法施工对地质条件的适应性分析,其施工风险相对较小,施工过程中可利用护盾很快封闭围岩,因此该段隧洞宜采用盾构法施工。     

考虑高低温影响因素的金属密封总成性能分析

水下井口系统环空金属密封总成设计是水下油气装备国产化核心技术之一。前期国内相关研究人员已在密封设计、密封机理等方面形成共识,但密封性能评价的全面性和准确性依旧存在不足。鉴于此,提出考虑高低温影响的金属密封总成性能评价方法,构建了“有限元分析+室内测试+无损探伤”的评价流程。评价结果显示:温度是金属密封设计及性能评价过程中不可忽略的重要影响因素;设计温度范围内,该金属密封总成的密封性能及主体结构强度满足设计要求,但仍不同程度地受到温度变化影响;相对于常规方法,该评价方法更加全面准确,可为该领域其它密封设计提供借鉴和参考。     

水下井口探测技术研究

在海上油田开发过程中,往往存在一些当时不具备开发条件的水下井口。这些井口一方面现阶段具有重新开发价值,另一方面也是海洋工程建设的障碍物。而水下井口尺度小,常用的调查手段较难探测到。文中介绍了浅地层剖面仪和磁力仪的原理,并开展了浅地层剖面仪和磁力仪综合探测水下井口的应用与分析。结果表明浅地层剖面仪和磁力仪均可探测到井口,在浅地层剖面图像上表现为垂向的声学空白带,为桩坑和井口的反射;磁异常平面等值线为等轴状,存在极大值和极小值,井口位于极大值和极小值之间。浅地层剖面仪和磁力仪探测的井口位置相差1m,与给定井口坐标偏差2m,满足工程需求。因此使用浅地层剖面仪和磁力仪综合探测水下井口在现阶段不失为一种可行的方法。     

多目标优选水下采油设施下放方法评价指标体系

水下采油设施下放是海上油气工程开发中的重要环节。经过长期发展,人们已研究出多种下放方法,但如何优选恰当的下放方法是尚待解决的问题。考虑海洋环境中可供数据源的复杂性、不确定性与不完整性,多目标、主客观要素并重是优选方法设计的重要准则。针对水下下放方法优选特点,建立对应评价指标体系。考虑评价指标体系多目标优选决策的特点,提出多目标非均一化灰色关联度模型;为更好地体现主客观要素并重并辩证表达决策者的主客观偏好,在非均一化处理中,运用回归原理与靶向偏差评价思想,提出变系数主客观权值修正模型。最后结合具体案例验证模型的可行性与有效性。结果表明,模型能够满足优选对象要求,对类似多目标主客观评价优选模型的建立具有一定借鉴意义。     

Electron tunneling effects on radiative recombination in modulation n-doped ZnSe/BeTe type-II quantum wells

We have studied the cyclotron-resonance absorption and photoluminescence properties of the modulation n-doped ZnSe/BeTe/ZnSe type-II quantum wells. It is shown that only the doped sample shows electron cyclotron-resonance absorption. Also, the undoped sample shows two distinctive peaks in the spatially indirect photoluminescence spectra, and the doped one shows only one peak. The results reveal that the high concentration electrons accumulated in ZnSe quantum well layers from n-doped layers can tunnel through BeTe barrier from one well layer to the other. The electron concentration difference between these two well layers originating from the tunneling results in a new additional electric field, and can cancel out a built-in electric field as observed in the undoped structures.     

海底管线调查综合物探作业方法研究

海底石油管线调查方法包括物探方法和潜水方法或两者的结合。综合物探作业方法是综合利用浅地层剖面、旁侧声纳、测深仪、磁力仪等手段探测和分析海底管线状态。文章给出各种物探手段联合作业方法、作业程序和注意事项,以及数据处理方法;对布线方法、仪器选择原则及作业关键点进行较详细的说明,对海底管线综合物探作业给与了指导。     

海底隧道围岩稳定性模糊概率分析

针对采用定值相对极限位移判定隧道围岩稳定性时存在的问题,提出了采用模糊概率理论判定隧道围岩稳定的计算方法.结合厦门翔安海底隧道工程实际,利用曲线回归和模糊概率方法对海底隧道围岩稳定性概率进行了计算分析.参考现行规范并根据海底隧道各个开挖步的变形量综合确定极限相对位移上下限,采用指数函数对海底隧道CRD1部和CRD3部的拱顶下沉收敛曲线进行了回归分析.根据回归参数及实测结果,应用模糊概率公式对隧道围岩的稳定性概率进行了计算,从而为根据某个时刻的相对位移来判断海底隧道稳定性提供了参考.