考虑Hansbo渗流的二维Biot固结有限元分析

为进一步深入研究弹性饱和黏性土地基的二维固结机制,引入Hansbo渗流方程描述固结过程中的非达西渗流,修正Biot二维固结方程。基于加权残数法,给出相应的有限元数值求解格式。通过和饱和黏性土一维非达西渗流固结理论有限体积法数值结果的对比,证明数值计算方法的有效性。在此基础上,探讨Hansbo渗流参数对二维地基固结进程的影响。计算结果表明,在固结初期,Hansbo渗流将增强Mandel-Cryer效应,增大孔压的峰值,并延长孔隙水压力达到峰值的时间;在固结中后期,整个土层存在孔隙水压力滞后现象。同时,Hansbo渗流将阻碍地基沉降的发展。而且,上述影响会随着Hansbo渗流参数的增大而更加明显。     

深部开采底板隔水关键层受局部高承压水作用破坏理论分析

大量实测地质资料与防治水实践证实,深部煤层开采底板含水层存在大量的局部高承压水区域,在强开采扰动下极易诱发底板突水灾害。基于“下三带”、“关键层”理论,将局部高承压水与底板隔水关键层简化为圆筒力学模型,分析研究隔水关键层在局部高承压水作用下的屈服破坏机制,得到了隔水关键层发生屈服的4个临界水压值公式;对各临界水压值进行区间划分,分析不同区间隔水关键层的屈服状态,确定了局部高承压水致使隔水关键层屈服破坏两个阶段的水压判据平衡方程,得出了奥陶系顶部岩层作为隔水关键层剩余隔水能力的计算表达式,并反演得到了开采深度上限、下限公式。结合九龙矿深部开采实际,对所建力学模型进行了验证与应用,进而提出了防止局部高承压水致灾的相关措施,对实现深部煤层安全带压开采具有重要的理论指导意义。     

我国低序次扭动构造体系控油模式研究

以地质力学理论为指导,通过开展塔里木、准噶尔-吐哈、走廊、鄂尔多斯、四川、松辽、渤海湾等8个（地区）构造体系控油作用研究,深刻认识到油气田分布主要受各类低序次扭动构造体系的控制,在此基础上,发展和建立了五类低序次扭动构造体系控油模式,包括帚状构造体系、旋扭构造体系、雁列构造体系、入字型构造体系和反"S"型构造体系。文章分别以具体典型实例系统概述了其各类低序次构造体系的形成特征、油气成藏条件及分布规律,认为构造体系的形成受不同构造环境和应力场控制;不同低序次扭动构造控制油气田分布规律各异。这些控油模式的建立对当前和今后油气勘探和油气田发现有重要指导意义。      

非均匀介质地震AVO响应模拟及分析

地震AVO （amplitude versus offset）技术是一项利用振幅信息研究岩性、检测油气的地震勘探技术。常规方法基于Zoeppritz方程计算模型界面处的反射系数,而实际地下非均匀介质中地震反射特征不仅与入射角度、物性差异有关,还与入射波频率、地层厚度、薄互层结构等因素有关。为此,应用传播矩阵理论充分考虑与这些因素有关的调谐干涉等传播效应,针对实际数据计算非均匀地下介质的高精度合成地震记录,对比Zoeppritz方程、Shuey二项近似方程、Shuey三项近似方程以及传播矩阵算法的模拟效果。研究发现：在小角度入射时Zoeppritz方程、Shuey二项近似方程和Shuey三项近似方程的反射振幅和波形基本一致,大角度入射时Zoeppritz方程与Shuey三项近似方程接近;Zoeppritz算法的模拟结果在小角度入射和浅层情况下与传播矩阵算法差别较小,而在大角度入射和深层情况下与传播矩阵差别较大,说明层间多次波的调谐干涉等传播效应不可忽略。     

一维水道中潮流能可提取率的理论推导

针对一维两端开放的潮流通道模型,在动力学基础上,运用流体的动量定理、质量守恒规律和能量守恒原理,推导得到通道内潮流能可提取量的计算公式以及最大可提取率的数学表达式。从推导结果可以看出,理论最大可提取率与水道海底摩阻系数、水深、水道长度、宽度等因素密切相关。此外,选取杭州湾海域建立数值模型进行实例计算,利用推导的理论公式求出不同水道的最大可提取率,最终求得海域内主要水道潮流能可提取量。     

不同结构形式张力腿平台水动力参数比较分析

随着张力腿平台(TLP)在深海油气开发领域的广泛应用,在早期传统式(C-TLP)的基础上衍生出了多种结构形式,其中还有延展式(E-TLP)、最小化深海水面式(MOSES)和海之星式(SeaStar)已具备业界建造运营经验。为了体现TLP各类结构形式的性能特点,服务于工程开发方案中平台构型选择,本文基于三维势流理论频域方法,针对现已建造的4种TLP的水动力性能及相关参数进行了对比研究。首先,在质量惯性、结构刚度相似的条件下,完成了各类型平台的主尺度方案;其次,采用SESAM软件分析计算了各方案设计平台的附加质量、势流阻尼和运动响应幅值算子(RAO);最后的结果对比表明,不同结构形式对张力腿平台的固有周期影响很大,分散立柱形式的C-TLP与E-TLP的垂向运动响应更小。     

基于粗糙集与犹豫层次分析的北极东北航道风险评估

运用风险分析理论和方法,以北极东北航道6个关键海峡为研究目标,构建东北航道自然环境风险评价指标体系;针对全球气候变暖以及海冰融化背景下北极东北航道航行安全问题,引入犹豫层次分析方法确定指标主观权重、采用粗糙集思想来确定客观权重,集成得到组合权重。基于所建风险分析模型,对其中3个关键海峡的自然环境风险进行了量化评估和时空特征分析,同时计算了2013年8月份6个关键海峡的风险度,模拟了一条最优通航线路并与同时期永盛号轮船的实际航行线路进行了比对。研究表明:(1)2000-2014年东北航道3个关键海峡自然环境风险均呈现减小趋势,红军海峡自然环境风险减小趋势最大;(2)对比3个海峡海峡自然环境风险度,德朗海峡最低,维利基茨基海峡次之,二者均适合通航;红军海峡风险度最高,且不适宜通航;(3)模型模拟路线与实际航线较吻合,对实时航行路线的选择有参考意义。     

辽宁海洋生态系统恶化的经济学阐释

文章在辨析和定义海洋生态系统概念的基础上,分析辽宁海洋生态系统的恶化态势,主要体现在过度捕捞导致的海洋生物资源衰退,陆源污染、养殖污染和油类污染导致的海洋水体环境污染以及填海造地和海岸侵蚀等导致的海岸生态系统弱化。进而,从公地悲剧理论、环境库兹涅茨理论、外部性理论和产权理论4个维度做出具体的经济学阐释,阐明海洋生态系统恶化态势与经济开发行为之间的关系。     

关于理论最低潮面定义算法的修订

在结合相关研究成果基础上,对理论最低潮面定义算法中的长周期改正与浅水改正部分进行了修订。由中国沿岸86个验潮站,利用最低天文潮面对修订算法作了检验和分析,结果表明:修订算法与最低天文潮面的差异大部分在2cm内,两者具有最低潮意义一致性;在个别浅水分潮较大的河口站,浅水改正不能充分组合出最低潮位,建议该类型站计算理论最低潮面时,应与最低天文潮面作对比。最后,分析了分潮数对最低潮面的影响,结果表明:分潮越多,组合出的最低潮面不一定越低,13个分潮是合适的选择。     

鄂尔多斯盆地东南部山西组泥岩封盖性能评价

为弥补鄂尔多斯盆地东南部盖层的研究空白,借鉴已有研究成果与盖层基本特征,选取泥岩孔隙度、渗透率、厚度以及排替压力4个参数,结合灰色理论分析方法,对鄂尔多斯盆地东南部山西组泥岩盖层封盖性能进行了综合定量评价。结果表明:盆地东南部泥岩北东部较厚,整体呈从北向南减薄的趋势,南部孔隙度及渗透率均偏高;泥岩盖层排替压力较大,大于8 MPa的平面面积占70%以上;由灰色理论打分评价可知,山西组整体盖层封盖性能较好,封盖能力特强(Ⅰ类盖层)、封盖能力强(Ⅱ类盖层)的盖层分布区域广泛,Ⅰ类和Ⅱ类盖层主要发育于盆地北部、北东部,中部延长、延安、志丹等周边地区,盖层封盖性好,Ⅲ类盖层(封盖能力中等)、Ⅳ类盖层(封盖能力差)主要发育于南部。盖层发育较好的地区,经勘探开发与试气,单井日产量可达上万方,证明评价结果与勘探实践匹配。