华北型煤田岩溶陷落柱侧壁厚壁筒突水模式研究

岩溶陷落柱作为一种特殊地质体,在华北型煤田广泛发育和分布,本文就华北型煤田岩溶陷落柱侧壁厚壁筒突水模式及判据进行了研究,这对华北型煤田煤矿安全生产有着重要意义。     

门帘石及其地质意义

本文以大同煤田区域地质构造特征为基础, 对门帘石的定义、岩性特征、形态与产状、分布和成因进行了分析研究, 指出其与井田发育的准同生岩溶陷落柱具有成生联系。因此, 门帘石的存在具有重要的地质与生产意义。     

岩溶隧道突水灾害形成机理及发展趋势

岩溶隧道突水灾害具有"强突发、高水压、大流量、多类型"等显著特点,其灾变演化过程复杂、动力失稳规律尚不清楚.本文系统提出了不同类型突水灾害的发生条件、判据及安全厚度分析方法,剖析了近期研究进展及发展趋势.首先,给出了隧道突水灾害的概念、类型及构成三要素,从系统论角度分析了隧道突水的灾变过程;其次,总结了隧道突水灾害致灾机理、力学模型、失稳判据和最小安全厚度等方面的近期研究成果;最后,从构成三要素角度分析了隧道突水致灾机理方面的现状与问题,并提出了今后的发展趋势与方向,主要有:(1)灾害源固液气三相置换机制与释能模式,(2)突水通道多相物质迁移与流态演化规律,(3)隔水阻泥结构动力灾变演化机理,(4)突水通道破裂形成过程的模拟分析方法等.     

岩溶隧道突水灾害形成机理及发展趋势1）

岩溶隧道突水灾害具有“强突发、高水压、大流量、多类型”等显著特点,其灾变演化过程复杂、动力失稳规律尚不清楚.本文系统提出了不同类型突水灾害的发生条件、判据及安全厚度分析方法,剖析了近期研究进展及发展趋势.首先,给出了隧道突水灾害的概念、类型及构成三要素,从系统论角度分析了隧道突水的灾变过程;其次,总结了隧道突水灾害致灾机理、力学模型、失稳判据和最小安全厚度等方面的近期研究成果;最后,从构成三要素角度分析了隧道突水致灾机理方面的现状与问题,并提出了今后的发展趋势与方向,主要有：（1）灾害源固液气三相置换机制与释能模式,（2）突水通道多相物质迁移与流态演化规律,（3）隔水阻泥结构动力灾变演化机理,（4）突水通道破裂形成过程的模拟分析方法等.     

采动对承压底板断层活化及突水危险性的影响分析

随着煤炭开采深度的增加，受奥灰岩溶底板高承压水的威胁日趋严重，矿井突水事故的频率不断增加，尤其是含断层构造的奥灰岩溶承压底板的情形。本文建立弹塑性多孔介质渗流应力耦合模型；并基于此耦合模型，应用多物理场数值模拟软件COMSOL Multiphysics和MATLAB软件编程，结合徐州某矿突水实例，分析了采动影响下承压采...     

岩溶浸没内涝灾害研究

在我国华南、西南的裸露型岩溶地区, 旱涝灾害频发。这是亚热带湿润气候条件下岩溶地区环境脆弱的一种表现。一些地势较高的峰丛洼地, 由于地表迳流稀缺, 难以修建蓄水工程, 干旱缺水现象较为普遍。而地势较低的岩溶洼地, 谷地和峰林平原, 夏秋雨季, 地下岩溶管道排泄受阻, 经常发生滞洪涝灾, 使农田、村镇周期性受淹。如果修建水库抬高了河水位, 淹没了地下河或泉口, 使库水循地下河倒灌, 顶托了地下河的排泄, 则使岩溶洼地内涝更加严重。此种岩溶地区“三水”(大气降水、地表水、地下水 )转化现象所导致的内涝灾害, 称之为“岩溶浸没内涝”。     

南京石膏矿特大突水灾害机理研究

发生于2006年9月11日的南京石膏矿特大突水灾害不仅改变了矿区及外围的地下水流场, 并引发了矿区地面沉降变形, 对地表附属物产生了一定的破坏作用, 造成了包括矿山关闭在内的巨大财产损失。南京石膏矿涉及典型的深部矿山地质工程问题, 影响地下开采稳定、矿山灾害和环境问题的主要因素是矿体及围岩的岩性结构及岩体结构构造, 特别是断裂构造及其影响带裂隙发育情况、富水性、导水率。围岩的岩溶强烈富水带的存在是矿坑突水的直接水源; 矿体的软岩特性、矿山开采扰动使采场周围的应力场重新分布、开采对断裂构造及裂隙带等结构体的活化作用都加剧了突水灾害的发生。     

高温熔融铝液柱遇水蒸汽爆炸的压力及固体产物分布实验研究

为揭示高温熔融铝液柱遇水作用后的蒸汽爆炸压力及固体产物分布特性,开展了不同温度和下落高度条件下的熔融铝液柱与水相互作用的实验研究.通过对爆炸后固体产物粒径的统计分析,获得了不同条件下的产物粒径分布图.将熔融铝与水相互作用分为未爆炸、局部爆炸和完全爆炸3种类型.当熔融铝质量为200g时,发生完全爆炸的超压在100kPa～...     

岩溶塌陷的类型、成因机制及防治途径──兼论武汉市岩溶塌陷勘查工作要点

按岩溶塌陷的类型, 对其成因机制作了分析。在此基础上, 提出了武汉市岩溶塌陷勘查与防治工作要点。     

倒虹吸形成深饱水带大型充填溶洞的典型实例——圆梁山隧道毛坝向斜深饱水带特大型充填溶洞的形成及充填物成灾机制分析

圆梁山深埋特长隧道是渝怀铁路越岭线路方案的关键性控制工程,隧道总长11.070km。隧道穿越四周被志留系和泥盆系泥岩包围的二叠系及三叠系碳酸盐岩构成且受众多NW～NWW向横张断裂切割的毛坝紧密向斜。穿越毛坝向斜碳酸盐岩长度约2.2km。地表多为岩溶洼地及槽谷,岩溶泉、泉群、暗河多出露于横张断裂端部碳酸盐岩与下伏泥岩接触带。泉出露高程,亦即向斜岩溶水局部排水基准面,多在850～900m以上。隧道高程低于局部排水基准面400～450m。隧道施工开挖揭示,向斜核部和东翼在隧道洞身附近当地地下水位400m以下发育有3个罕见的特大型充填溶洞。其中平切面积达6000m2充填有紫红色粉细砂的2#溶洞多次发生涌砂突水灾害,总涌砂量高达6×10⁴m³。3#溶洞则发生过极其特殊的黏性土爆喷型突出灾害。初步综合分析认为：向斜核部的层间滑脱和纵向张裂隙以及东翼茅口碳酸盐岩中部的层间错动带,被NW～NWW向横张断裂所交切,为岩溶水的深循环提供了较通畅的原始通道; 横断层间的水头差,导致岩溶水在此通道中做倒虹吸循环; 长期差异溶蚀使原始导水能力强的裂隙或断裂发展为溶洞,其中的水流转化为管道流。强烈溶蚀冲刷与顶板坍塌导致向斜核部吴家坪组碳酸盐岩中的层间滑脱与纵向张裂隙分别发育为1#、2#溶洞,东翼茅口碳酸盐岩中的层间错动带则发展为3#溶洞; 后因深部径流条件改变而被充填,形成现今这种罕见的深饱水带特大型充填溶洞。     

张集线旧堡隧道工程地质条件和岩体结构特征研究

新建的张集铁路（张家口 集宁段）旧堡隧道是全线关键性控制工程,位于河北省万全县旧堡乡与尚义县土夭村之间,隧道穿越由晚太古代马市口组(Arm)麻粒岩和黑云母斜长片麻岩组成的一套高级变质岩建造,断裂构造极为发育,岩体破碎。原设计Ⅱ、Ⅲ级围岩洞段占隧道线路总长的71.8%,而已施工揭露的工程地质条件较差,全部变更为Ⅲ级加强及Ⅳ、Ⅴ级围岩,变更率高达80.3%。施工过程中多次发生挤压大变形、塌方、突涌水等施工地质灾害,共处理大塌方段8处小塌方21处计130m,处理大变形18段计550m。本文分析了DK30+520～910洞段地层岩性、地质构造、地应力、地下水等隧道围岩主要工程地质条件,从结构面和工程地质岩组的物理力学特性出发,研究了该洞段特殊的岩体结构,指出该隧道围岩岩体结构特征主要受与隧道轴线小角度相交的构造挤压破碎带及软硬交替产出的岩组控制,隧道围岩变形破坏受岩体结构控制作用明显,并总结了施工中可能遇到的几种岩体结构。该研究对类似工程地质条件地区隧道工程围岩分类、支护设计和施工有一定的借鉴意义。     

中国的水环境与水资源可持续利用若干问题

本文简要分析了我国水环境的状况与趋势,水资源分布与利用的若干特点,并着重分析了降水利用、节水、矿山排水利用、咸水利用以及污水回用对我国北方缺水地区的意义。最后重点讨论了我国北方地表水与地下水联合运用的几种方式,提出人工回灌、优化调控;系统规划,联合运用;井渠结合、合理开发利用水资源的三种持续利用模式。     

Two-fluid smoothed particle hydrodynamics simulation of submerged granular column collapse

In this paper, a two-fluid smoothed particle hydrodynamics (SPH) model, based on the mixture theory, is employed to investigate the complex interactions between the solid particles and the ambient water during the process of submerged granular column collapse. From the simulation, two regimes of the collapse, one being quick and the other being slow, are identified and the reasons of formation are analyzed. It is found that, a large internal friction angle of the granular phase, representing large drag force between solid particles, helps form the slow regime. Small hydraulic conductivity, representing large inter-phase drag force, also retards the collapse dramatically. Good agreements between our numerical results and other researchers’ numerical and experimental results are observed, which demonstrates the capability of the proposed two-fluid SPH approach in dealing with saturated water–soil mixture flows.     

陕北榆神府矿区地质环境现状及采煤效应影响预测

以我国西部特大型煤田榆神府矿区为例 ,从环境工程地质学角度分析了该区煤炭资源开发中主要的环境工程地质问题 ,并进行了综合地质环境质量现状和采后变化预测评价。研究结果对该区煤炭资源合理开发宏观决策和规划设计有直接指导意义。     

Numerical simulation of liquefied fuel spills: I. Instantaneous release into a confined area

The shallow-water equations in radial symmetry are solved numerically to simulate the collapse of a cylindrical liquid column into an area surrounded by a concentric dike. The following three subcases of this problem are considered: a liquid column collapsing onto a layer of the same liquid, a liquid column collapsing onto a solid surface, and a column of lighter liquid collapsing onto a heavier liquid (i.e. liquefied natural gas (LNG) spilled onto water). The results for the three categories are compared and the differences and similarities between them are analysed.     

黄淮地区巨厚松散层岩性结构特征以及采矿对其水动态的影响

本文选择地处黄淮地区的淮南、淮北、大屯、兖州和邢台等矿区中典型矿井的巨厚松散层，分析了该地区巨厚松散层的岩性结构特征，从水体、地层和采矿波及类型等方面论述了采矿对松散层地下水动态的影响特征，解释和解决了某些实际工程问题。     

Mechanics of the implosion of cylindrical shells in a confining tube

A fundamental experimental investigation, with corresponding computational simulations, was conducted to understand the physical mechanisms of implosions of cylindrical shells occurring within a tubular confining space which has a limited potential energy reservoir. In particular, attention was focused on studying the generation of pressure waves from the implosion, the interaction of the pressure waves with the confining tube walls and end caps, and the collapse mechanisms of the implodable volume. Experiments were conducted with three implodable volume geometries which had similar critical collapse pressures. The implodable volumes were aluminum 6061-T6 cylindrical tubing and were placed concentrically within the confining tube. Pressure histories recorded along the length of the confining tube during the experiments were utilized to analytically evaluate the deformation of the implodable volume using fluid–structure coupled deformation models. Computational simulations were conducted using a coupled Eulerian–Lagrangian scheme to explicitly model the implosion process of the tubes along with the resulting compressible fluid flow. The numerical model developed in this study is shown to have high correlation with the experimental results and will serve as a predictive tool for the simulation of the implosion of different cylindrical geometries as well as various tube-in-tube implosion configurations. The experimental results show that the limited hydrostatic potential energy available in a confined environment, as compared to a free field, significantly influences the implosion process. The wall velocities of the implodable volume during the collapse, as well as the extent of the collapse progression, are largely affected by the sudden decrease in the available hydrostatic potential energy. This energy is shown to be partially transformed into elasto-plastic strain energy absorbed in the deformation of the implodable volume, as well as the kinetic energy of the water during the implosion process. Experiments also show that the extent of the collapse progression of an implodable volume can potentially be inhibited within a closed environment, which can lead to the arresting of an implosion event prior to completion for larger implodable volumes. The pressure waves generated during collapse comprise of waves emitted due to the impact of the implodable volume walls, the arrest of rushing water and contact propagation along the walls. These processes later evolve into water hammer type axial wave behavior.     

膨胀土-胶粉（ESR）强度特性室内试验研究

膨胀土是一种特殊的区域性黏土,在我国分布非常广泛,所引起的灾害问题也日益突出。为了提高资源的循环利用,减少膨胀土灾害潜在的影响,笔者进行一系列用废弃轮胎胶粉改良膨胀土的探索。主要是通过室内无侧限抗压强度试验,研究膨胀土及膨胀土 胶粉（expansive soil rubber,简称ESR）强度特性,进一步分析胶粉含量、含水率等因素对无侧限抗压强度的影响,根据试验结果总结出胶粉改良膨胀土无侧限抗压强度的最佳含量为20％,同时证明了废弃轮胎胶粉改良膨胀土具有良好的效果,从而为膨胀土改良开拓一个新的方法。     

水中爆炸气泡脉动现象的实验研究

在实验水箱中采用高速摄影技术获得了炸药水中爆炸气泡脉动过程图像。实验结果表明:短长径比（1.05）PETN炸药水中爆炸产生的气泡形状近似球形,气泡脉动周期和半径随炸药质量的增加而增大。在膨胀阶段,气泡中心位置保持不变,随着体积的不断缩小,气泡上浮越来越明显。受重力影响,气泡下表面收缩速度高于上表面,在收缩至最小时下表面向上冲顶,气泡溃灭形成水射流。