岩溶漏失层气助正循环水井钻探新技术的研究

气助正循环水井钻探新技术主要适用于以岩溶地层为特征的严重漏失地层。该技术通过在双壁钻具的内外管之间泵入压缩空气,举升在钻具与孔壁之间的“环空”形成的空气泥浆。“环空”的气举加速作用阻碍了钻井循环液在地层方向的漏失,并且加速了钻屑的上返速度。该技术的优点在北京房山区岩溶漏失地层的600m水井钻探生产试验中得到了证实。试验结果表明,利用该技术可使泥浆正循环中因严重漏失造成的循环液中断得以恢复,“环空气举作用”大幅度提高了上返的泥浆流量。经对比试验证明,气助正循环工艺在岩溶漏失层的钻进速度高于气举反循环和泥浆正循环,是解决岩溶漏失层钻井液循环中断、钻头烧钻、埋钻等钻探事故的有效方法。      

塔中北斜坡碳酸盐岩岩溶储层油气差异富集特征

塔中北斜坡下奥陶统岩溶储层基本为低孔低渗储层,主要的储集空间为溶蚀孔、洞和断裂活动产生的裂缝。储层呈现“横向连片,纵向分层”特点,优质储层主要呈层状叠合分布在不整合面下0~200m范围内的垂直渗流带和水平潜流带。岩溶储层具有大面积、多储集段含油气的特点,平面上整体表现为“西油东气,内油外气”的分布特征。鹰山组直接盖层良3—5段致密灰岩平面上具有“东厚西薄,北厚南薄”的分布特点,剖面上呈现“块状分布,横向相连,纵向叠置”的展布特征。鹰山组内部多套高阻层相互叠置,与下伏含油气层构成良好的配置关系,形成一套或多套储盖组合,控制油气的分层聚集。塔中北斜坡发育着一系列NE向左行走滑断裂,以之为边界,可以分为若干个构造区块。区块内油气水正常分异,相对高的部位聚集油气、低部位出水。块体内部油气多富集在距主干走滑断裂0.5~4.0km范围内。      

单层土体结构岩溶土洞的形成机理

岩溶土洞是岩溶区工程路基施工中的主要地质灾害。本文首先对广西桂林阳朔高速公路雁山段、西气东输二线工程广西贵港段两个典型工程路基单层土体结构的岩溶土洞进行详细剖析,然后通过室内模型试验、崩解试验的验证,研究岩溶土洞的形成机理。结果表明:单层土体结构的岩溶土洞发育是先从基岩面逐渐往地面发展,在发展过程中,对于较厚的土层,岩溶土洞的发育与扩展分为3个阶段:(1)基岩面附近的土洞形成与地下水位的承压状态和地下水位初始下降速度密切相关,土洞的形态主要以缝(洞)的形式出现,规模较小,多形成于土体中的裂隙面或非均质部位;(2)在地下水包气带(季节变动带)土洞的扩展以崩解为主,规模较大;(3)近地表(垂直渗入带)土洞扩展机制以上部降雨入渗、洞顶剥落为主,崩塌块体较大。      

滇东喀斯特地区石漠化裸露红土的表层有机质含量分析

滇东石漠化地区裸露红土是近年来关注的一种特殊的类荒漠化景观。为了解红土裸露原因,在富源县、宣威市、罗平县等地石漠化裸露红土典型发育地段获取有植被覆盖红土及裸露红土表层样品进行有机质含量分析。结果表明,裸露红土表层有机质含量在0.06%~3.85%之间,平均值为1.31%,远低于同区域有植被生长的山原红壤样品及其它喀斯特地区土壤表层样品。石漠化过程中,植被破坏后土壤有机质大量流失,进而影响土壤结构、保水保肥能力等,导致红土裸露。滇东喀斯特地区成片分布的裸露红土应处在石漠化过程中植被退化但土壤尚未被完全侵蚀的阶段。      

岩溶塌陷光纤传感试验装置的标定试验

根据岩溶土洞(塌陷)变形演化特点,分析土体与传感光纤之间的力学关系,简化塌陷力学模型,加工塌陷模拟试验装置并进行试验。首先通过对光纤加载和卸载来模拟土洞形成过程顶板荷载的变化及分析传感光纤相应的变形和轴向应变特点,然后研究了土洞规模变化对光纤传感监测的影响。研究表明:在土洞形成过程中,因土洞规模和上覆土层荷载不一而导致的应力场的分布变化,以及不同光缆对应力场变化响应灵敏性的差异,是影响分布式光纤传感技术在岩溶土洞中应用的关键因子。文中所标定的光纤传感试验装置能较好地显示岩溶土洞形成演化过程中的应变变化特征,说明分布式光纤传感技术可应用于岩溶土洞的监测预警。      

湖南道县铁锰矿区岩溶发育影响因素分析

湖南道县铁锰矿区岩溶发育主要受地层岩性、地形地貌、断裂构造等因素的控制,岩溶形态主要有溶洞、暗河、溶沟、溶槽、漏斗、落水洞和溶蚀洼地等,岩溶非均一性特征明显。在地层岩性上,以矿区CaO含量最高的上泥盆统佘田桥组和锡矿山组下段二至四层白云质灰岩、白云岩与锡矿山组下段第一层泥灰岩、泥质灰岩隔水层交界部位岩溶最为发育,佘田桥组见溶洞260个,占总溶洞数的96.7%。在平面上,岩溶以中部及北部地势平坦的覆盖岩溶区最为发育,见洞率54.8%,其次是岩石裸露的东部及南部低山丘陵区,矿区南部见洞率40.4%。在垂向上,由浅及深岩溶发育由强至弱,标高0~220m钻孔揭露溶洞237个,占溶洞总数的86.5%,-150~0m揭露溶洞28个,占溶洞总数的10.2%,-400m以下无溶洞及溶蚀现象。在地质构造上,断裂及其影响带岩溶较发育,断裂带见溶洞209个,占总见洞数的76.3%,且溶洞充填率较高。      

贵州岩溶地区能源生态足迹及其效率的动态变化评价

为了把握贵州岩溶地区的能源生态足迹和能源生态足迹效率的动态变化情况,文章采用基于生态足迹模型的能源生态足迹效率的定量研究方法,利用1978-2011年的历史数据计算,分析了贵州岩溶地区能源生态足迹和能源生态效率的动态变化特征。研究结果表明,在研究时段,贵州岩溶地区能源生态足迹和能源生态足迹产值呈阶段性递增趋势,能源生态足迹强度呈阶段性下降趋势,能源生态足迹产值虽有所提高,但仍低于全国平均水平。社会经济发展与能源足迹灰色关联分析结果表明,贵州岩溶地区经济发展与能源消耗关系十分密切,高能耗经济问题比较突出。      

基于层次分析法与GIS相结合的岩溶塌陷地质灾害易发性分区评估——以云南省师宗县为例

以岩溶地貌发育的云南省师宗县作为研究实例,通过层次分析法确定岩溶塌陷评估因子及其权重值,并划分岩溶塌陷评估因子的等级.在此基础上,利用GIS空间分析技术对岩溶塌陷空间数据进行处理和分析,按地质灾害综合危险性指数R值将研究区域划分为三大地质灾害易发程度不同的区域,并通过实例验证分析地质灾害综合危险性指数R值求取的可行性,实现了基于层次分析法与GIS技术相结合的云南省师宗县岩溶塌陷地质灾害易发性分区和评估.结果显示:师宗县岩溶塌陷高易发区(4≤R≤5)集中分布于研究区域的北部和中部,占总面积的39.22％;中     

Feldspar multi-elevated-temperature post-IR IRSL dating of the Wulanmulun Paleolithic site and its implication

The Wulanmulun site found in 2010 is an important Paleolithic site in Ordos (China), from which lots of stone and bone artifacts and mammalian fossils have been recovered. It was previously dated by radiocarbon and optically stimulated luminescence (OSL) techniques on quartz. To further confirm the reliability of the chronology constructed based on OSL ages and test the applicability of the recently developed pIRIR procedure on sediments from northern China, twenty-four sediment samples (including eolian, lacustrine and fluvio-eolian sands) from the site were determined using the multi-elevated-temperature post-IR IRSL (MET-pIRIR or pIRIR) procedure on potassium feldspar. The results show that the studied samples have two MET-pIRIR D_e preheat plateaus (280–320 and 340–360 °C), and the bleaching rates of the luminescence signals are associated with sample ages and stimulation temperatures. All the pIRIR ages (7–155 ka) corrected for anomalous fading and residual dose obtained after solar bleaching for 15 h are larger than the corresponding quartz OSL ages (4–66 ka) previously determined, even for the young eolian samples (<10 ka). But the corrected IRSL(50 °C) ages (6–85 ka) are broadly consistent with the quartz ages. It appears that the IRSL(50 °C) ages are more reliable, although this contradicts the previously results obtained by other people. On the other hand, we also obtained an extended age plateau between the stimulation temperatures of 50 and 290 °C in the plot of age versus stimulation temperature (A-T plot) by subtracting different residual doses obtained after different bleaching times. The reliability of the plateau ages requires further investigation. For the sediment samples from this site, quartz should be more suitable for dating than K-feldspar, and the quartz OSL ages of 50–65 ka for its cultural layer should be reliable.     

屋面雨水回灌裂隙岩溶水工程风险评价

济南城市雨洪水回灌岩溶含水层是维护自然水循环,增加地下水补给量,维持济南泉群喷涌以及城市防洪的有效途径。但由于裂隙岩溶含水层具有渗透系数大、水流速度快,地下水一旦污染很难短时间恢复等特点,需要对回灌工程开展风险评价。本文以济南大学西校区的屋面雨水深井回灌裂隙岩溶水工程为例,利用澳大利亚MAR指南对工程进行风险评价。主要由初级风险评估、试运行调查、试运行风险评价及风险控制与管理4部分组成。初级风险评估结果显示屋面雨水回灌裂隙岩溶含水层工程的总体难度水平较低,项目可行。试运行调查期间监测的屋面雨水和回灌前后地下水水质可知屋面雨水经初期弃流、沉淀和过滤后,除浊度外基本达到地下水Ⅲ类标准,且处理后达标的雨水可迅速补充地下水。试运行风险评价结果显示屋面雨水中浊度经预处理后仍较高,使其成为该系统的最大风险项和关键控制点,故本项目的风险控制措施为改进预处理设施,降低雨水中的浊度。为保证工程能够高效持续运行,加强后期管理也尤为重要。