卤水浸泡对泥质夹层抗拉强度影响的试验研究

 盐岩矿床中难溶泥质夹层的存在给地下储库水溶造腔带来诸多不利影响,如何有效地预测与控制水溶造腔过程中泥质夹层的垮塌成为一个亟待解决的技术难题。以该问题为背景,研究不同浓度卤水浸泡对各类含盐率泥质夹层试样抗拉强度弱化的影响规律。试验结果表明：浸泡卤水的浓度越低、浸泡时间越长对夹层抗拉强度弱化的影响越明显;夹层中盐岩的溶解与黏土矿物的吸水膨胀及软化对试样抗拉强度的弱化有相互促进的作用。试验结果还表明,不同含盐率试样抗拉强度弱化的规律各不相同：在与造腔现场卤水浓度相近的卤水浸泡下,低含盐率泥质夹层抗拉强度弱化的程度较轻、速度较慢;中含盐率夹层试样由浸泡引起的弱化现象较为明显,盐岩颗粒的溶解及黏土矿物的吸水膨胀对夹层的弱化起控制作用;高含盐率泥质夹层试样在非饱和卤水浸泡下快速弱化破坏,其主要原因是盐岩颗粒的溶解引起的架构破坏。     

含预制裂隙大理岩破坏过程声发射特征研究

采用含预制裂隙大理岩块试件，对压剪应力场中试件破坏过程声发射特征进行研究，试验表明预制裂纹对试件的影响是显著的。试验观测到不同试件的不同声发射特征，这表明它们的损伤断裂过程的不同机制，对于一些以张拉型翼裂萌生、扩展为破坏机理的岩样，还表现出明显的二次峰值现象。锯齿型裂纹的情况较为复杂，其破坏具有不同于其他试件的特征，破坏之前有相当长一段时间，声发射也较为活跃，且增幅越来越大，破坏时出现最高峰值，破坏一瞬间的振铃累积数几乎达到全过程的一半，这表明含锯齿形裂纹的材料的破坏更具有突然性和不可预测性，对岩石材料强度以及岩体稳定性有关键的影响。     

隧道地表沉降预测的黏弹模型

在隧道开挖及运行过程中,不可避免地会对岩土体产生扰动,引起隧道地表产生沉降,对于隧道地表沉降分析,目前尚无成熟的基于力学理论的解析模型。针对该问题,将水平隧道地表沉降问题近似为半无限空间内水平圆柱形孔洞受力收缩导致的边界位移问题,并通过求解弹性无限域内的轴对称平面应变问题,运用叠加原理推导得到含水平圆柱形孔洞的半无限空间地表沉降的弹性积分形式解析解。然后运用对应原理,将体积变形视为弹性,畸变视为Maxwell黏弹性,对地表沉降弹性积分形式解析解进行拉普拉斯变换,得到时空域上的地表沉降的黏弹性积分形式解析解,从而建立隧道地表沉降的黏弹模型。模型揭示隧道地表沉降槽宽度系数为0.6,与多地区沉降监测数据吻合良好,为隧道地表沉降预测提供了一套新的基于力学理论的方法。     

层状盐岩能源储库典型夹层渗透特性及其密闭性能研究

 夹层的渗透率是深部层状盐岩中能源储库密闭性评价的关键参数。针对我国深部层状盐岩中常见的3种典型夹层,采用稳态气测法测试了渗透率并给出密闭性分析结果。研究指出：(1) 3类典型夹层的低渗特征明显,渗透率均为10－2～10－5 mD;但各盐矿区的夹层岩性及地质条件差别较大,导致渗透率出现较明显差异,其中以平顶山硬石膏泥岩的渗透率最低、渗透率变化范围居中;金坛灰质泥岩渗透率次之、变化范围却最大;而淮安含盐泥岩渗透率最高、变化范围最小。(2) 静水压力对渗透率的影响极为显著,具体表现为静水压力越大渗透率越低;存在某一“压密临界压力”,当静水压力位于该值前渗透率随静水压力增大而急剧下降(下降1～2个数量级),超过该值后渗透率降低很小并渐趋于平缓;静水压力与渗透率基本满足 (K为渗透率;P为静水压力;A,B为拟合参数)的拟合关系。(3) 渗透率随静水压力变化的内在机制是测试岩心具有可压缩性,但压缩效果随压力增大逐渐减小,到一定程度后增加压力也无法使岩体进一步压密,从而导致渗透率渐趋于恒定。以上研究表明,中国层状盐岩的典型夹层均具有较低的渗透率,可基本满足能源储库的密闭性要求。     

软硬互层盐岩变形破损物理模拟试验研究

 针对我国盐岩地层的地质赋存特征,开展一系列物理模拟试验,探讨倾角、夹层和界面对软硬互层盐岩变形破损的影响规律。试验结果及理论分析表明：(1) 软硬互层盐岩的单轴抗压强度随倾角变化呈两边高、中间低的U形变化规律。(2) 软硬互层盐岩的破坏模式：层面倾角θ＜30°时,为脆性硬夹层主控的整体破坏;45°＜θ＜75°时,为弱夹层或弱界面主控的剪切滑移破坏;85°＜θ＜90°时,为硬夹层劈裂破坏,局部弱夹层剪切破坏。(3) 沿弱夹层和弱界面的剪切滑移破坏是软硬互层盐岩单轴抗压强度呈现U形变化规律的内在原因。因此,设定储气库的运行压力时,需要着重考虑腔壁肩部和腰部弱夹层和界面的抗剪强度,防止其达到破坏强度而导致腔体破损,从而避免因气体泄漏而引发事故。     

裂纹几何特征对压剪复合断裂的影响分析

针对岩石类材料中压剪裂纹的复合断裂问题，理论上一般将其抽象为没有厚度的Griffith线裂纹，这样就会导致翼裂纹初始起裂角与主裂纹方位角及围无关的结论。而己开展的压剪裂纹复合断裂试验表明，翼裂纹起裂角与主裂纹方位角和围压明显相关。首先较系统地讨论原生（或预制）裂纹的几何特征（如厚度、裂纹尖端曲率半径等）及围压对翼裂纹起裂角的影响：然后结合含预制裂纹大理岩压剪试验进行翼裂纹起裂角的理论预测和试验结果的对比分析。该分析为压剪复合断裂试验提供了一个理论分析框架，也为进一步研究具有复杂几何形状的裂隙提供了一定的理论基础。     

利用绿潮藻浒苔制备水溶色素的工艺研究

针对绿潮藻浒苔藻体中叶绿素不稳定的特点,本研究提出了一种通过铜代改性、丙酮浸提、成盐等过程制备浒苔水溶色素的新工艺,并对工艺参数进行优化。研究结果表明,当Cu SO4添加量为0.6%(w/w)时,浒苔叶绿素得率最高,达0.17%;采用单因素和响应面优化法对成盐过程的参数进行优化,得到最佳工艺参数:向50m L、1g/L浒苔叶绿素浓缩液中添加50mg Na OH、反应温度45.8℃、时间52.2min,在此最优条件下浒苔色素得率为1.068mg/m L;品质指标测定结果表明该工艺制备的水溶色素符合GB26406-2011中的各项指标。