三轴及循环加卸载应力路径下深埋硬岩变形破坏特征试验研究

硬岩应力型脆性破坏对高应力地下工程围岩稳定构成严重威胁。为研究深埋花岗岩在高围压循环加卸载下的变形破坏特征,采用MTS815电液伺服岩石试验系统对某水电站地下洞室群花岗岩进行了10、30、40、50 MPa围压下的常规三轴及循环加卸载试验,得到相应的应力-应变曲线及变形破坏特征。研究结果表明:(1)不同围压下两种应力路径花岗岩试样均呈现明显的脆性破坏特征;(2)两种应力路径下,试样峰值强度、裂纹损伤应力随围压线性增大;弹性模量、起裂应力随围压先增大后减小;泊松比随围压先增大后保持不变或减小;(3)同等围压下循环加卸载的试样峰值强度、起裂应力、裂纹损伤应力和泊松比总体上大于常规三轴下的量值,卸荷弹性模量小于常规三轴下的弹性模量;(4)两种应力路径下试样的宏观破坏均以剪切破坏为主。研究揭示的花岗岩试样变形破坏规律对深埋地下工程围岩稳定的岩体力学模型选择、力学参数随损伤变量演化规律以及围岩支护对策的制定均具有显著的参考价值。     

超磁致伸缩声波震源的时频特征与实测研究

宽频带、大功率、短余振声波震源是高分辨率探测大尺度复杂结构体的关键技术,为了解决探测距离与其分辨率的矛盾问题,采用超磁致伸缩材料制作的声波发射器作为震源,研制了一种新的声波探测仪器。该震源中心频率为5 kHz,激励电压300~600 V,具有辐射声功率大、余振短（3.5个周期）、频带宽（1~3 kHz）的特性;其最大的优点是每次激发的声波信号一致性好,可以采用单点多次激发,通过多次叠加的数据处理技术提高信噪比,较好地解决了声波探测距离与分辨率的矛盾,并成功地应用于煤矿采场顶煤厚度探测。现场探测结果表明：大功率声波探测系统能够有效提取4~7 m煤岩交界面的反射波信号,借助于小波多分辨分析信号处理方法,有效地提高了采场顶煤厚度探测的精度及其可靠性,为顶煤厚度精确探测提供了一条有效途径。     

钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压问题研究

压水试验水压式栓塞较其他类型栓塞可靠、灵活,但一直存在试验结束后排水泄压难题,使该类型栓塞使用局限于浅孔及地下水位高的钻孔。本文对该问题进行了研究,提出了解决方案,设计了新型水压式栓塞结构。解决了一直以来水压式栓塞的排水泄压难题,突破了试验孔深限制,使水压式栓塞能得到广泛应用。介绍了该新型水压式栓塞的结构和工作原理以及工程应用效果。     

扬子地块西北缘后龙门山南华纪—早古生代沉积地层特征及其形成环境

通过对扬子地块西北缘后龙门山构造带南华纪—早古生代沉积地层的分析研究,综合运用岩石学、沉积特征分析的手段,结合与前龙门山构造带、碧口地块、米仓山构造带和汉南地块的沉积特征对比,探讨后龙门山构造带南华纪—早古生代的沉积环境,查明其形成环境。结果表明:在南华纪—早古生代后龙门山构造带沉积环境可分为南华纪—震旦纪裂解-稳定沉积和早古生代伸展裂陷沉积两个阶段,其中在早古生代伸展裂陷阶段后龙门山构造带经历了裂解→抬升→局部裂解→抬升→裂解的反复过程,最终形成了志留系茂县群裂陷槽沉积,主要沉积了一套代表伸展裂陷环境的沉积岩系,并有少量的陆内火山岩系。研究结果进一步证实,龙门山构造带在南华纪—早古生代总体是一个陆内裂谷带,不发育与古缝合线相关的构造混杂岩和蛇绿混杂岩带,是在陆内裂谷的基础上于印支期—燕山期形成的陆内造山带。     

强震作用下铁路隧道横通道交叉结构抗震措施研究

依托四川茂县跃龙门铁路隧道工程,以主线单线隧道与横通道正交结构为研究对象,通过ABAQUS建立有限元分析模型。选取El-Centro地震波数据,通过应用扩展有限元理论,对横通道与主隧道交叉结构在最不利地震条件下的裂损进行研究,并提出减震层结合柔性接头的抗震措施。研究分析得到:减震层结合柔性接头的设置减小并抑制了交叉结构隧道在强震作用下的开裂范围。柔性接头的设置阻止了纵向裂缝的扩展,在交叉口处中部设置环向柔性接头能完全阻止交叉部位拱顶的裂缝生成;在初期支护和二次衬砌之间设置减震层,给予衬砌更大变形空间,使二次衬砌不易受初期支护变形受力影响而开裂。     

预裂爆破作用下岩石裂纹动态应力强度因子分析

通过有限元分析软件ANSYS数值模拟手段,分析了爆破荷载作用下,裂纹长度与类型、不同的装药量对裂纹尖端动态应力强度因子的影响以及预裂与光面爆破动态应力强度因子比较分析,计算得出：预裂爆破预裂缝的产生主要是从炮孔处产生的开口裂纹在冲击波以及爆生气体的作用下扩展形成的;随着药径与孔径比的增大,动态应力强度因子也逐渐增大,动态应力强度因子曲线形态不变;由于自由面的存在,光面爆破裂纹应力强度动态因子后续峰值较预裂爆破的大。     

陕北能源化工基地采煤对地下水资源的影响及对策

陕北能源化工基地侏罗纪煤田是中国煤炭工业战略西移的首选基地,采煤引起的地下水资源及生态环境响应的研究是一个不可逾越的课题。从分析水文地质工程地质条件入手,将煤田区划分为7个水文地质结构类型和5个含水系统,按照排泄基准面进一步将含水系统划分若干地下水流子系统。在经验公式和数值法预测结果的基础上,综合考虑研究区实际,提出了本区能够保障生态、水资源和采煤安全的冒裂带高度为240 m,"三带"安全高度为300 m,并据此将煤采区划分为非导水区、无水导水区、贫水导水区和富水导水区。从水资源的角度提出了"保水采煤"、"煤水共采"和"含水层再造"的煤炭资源开发近期和中远期对策。     

壤中暴流水文机理与致灾效应

壤中暴流是山丘区陡峭坡体包气带壤中流的一种特殊存在形式,也是山洪形成最为重要的产流机制之一。然而,现有研究对壤中暴流的科学内涵、机理过程与致灾特征的认知尚缺乏系统梳理和总结,限制了产汇流理论体系和山洪模型方法的发展。通过对国内外壤中暴流研究发展历程的梳理和产流物理过程的解析,本文厘清了壤中暴流的科学内涵与概念,提炼出壤中暴流发生的三大物理条件及其对非线性响应过程的影响,总结了壤中暴流对山洪、滑坡与泥石流致灾过程的影响机制。最后,凝练出未来需要深化的3个关键科学问题：包气带岩土体大孔隙水分输移过程与水文连通机制、坡面内部岩土体通道界面的水分交换过程及机理、复杂坡面地形条件下多产流机制综合的山洪形成机理。可为复杂山区的山洪形成机理与水文理论框架构建提供新的研究视角,更好支撑山洪灾害预测预报与防灾减灾的国家科技需求。     

渤海湾盆地南乐地热田特征及其成因分析

为探究渤海湾盆地南乐地热田的岩溶热储特征及地热田成因机制,基于物探和地质资料,对渤海湾盆地南乐次凸地热田的热储展布规律、水化学特征、运移通道以及地温场等因素进行了剖析,构建了地热田成因概念模型。研究表明:南乐次凸地热田存在加里东、印支-海西、燕山、喜山4期奥陶系风化壳岩溶热储,顶板埋深1 427~2 135 m,有效厚度累计46.2~91.7 m;具有良好的盖层,地温梯度高达3.04~3.24℃/hm,地下水类型为SO₄+Cl-Na+Ca-B型;地热田形成于较高的大地热流、渤海湾陆内裂陷盆地-东濮凹陷西斜坡带背景下,受西部太行山区和东部鲁西南山区裸露基岩大气降水的共同补给,进入基岩的冷水深部循环受到热流的"热折射""热流再分配"效应以及兰聊断裂摩擦生热等的共同加热、增温,沿区域内不整合面以及断裂向上运移、富集,最终形成了以奥陶系为热储的传导型地热田系统。南乐次凸地热田奥陶系岩溶热储可采地热资源量为1.02×109 GJ,折合标煤3.50×107 t,可满足供暖面积12.37×104万m2,具有良好的开发市场前景。研究成果对南乐地热田乃至渤海湾盆地的岩溶热储开发利用具有较好的指导意义。      

二色裂江珧EST和SOD同工酶组织特异性研究

取二色裂江珧 (Pinna bicolor)的消化盲囊、肾脏、后闭壳肌肌肉、外套膜和鳃等 5种组织 ,用垂直板聚丙烯酰胺凝胶电泳对酯酶 (EST)和过氧化物歧化酶 (SOD)同工酶在上述组织中的表达和分布进行了比较研究 ,并对酶谱表型及位点表达进行了分析。结果表明 ,二色裂江珧组织内的 EST和 SOD存在不同程度的组织特异性 ,EST共检测出 15条酶带 ,SOD检测出 8条酶带 ,且两种同工酶在消化盲囊中活性最高。推测 SOD由 2个座位编码 ,可分为 s- SOD二聚体和 m- SOD四聚体