柴北缘马海构造马10井区天然气微生物勘探

柴北缘构造较为复杂,研究工区各断块含油、含气前景区显得尤为重要。通过在柴北缘马海构造马10井区进行的油气微生物勘探,采取550组样品进行天然气微生物数量及活性分析,得出该区的油气分布规律和分布范围,通过微生物异常值的分析得出马10井区微生物异常基本上为气异常,但没有大范围连成片,而油异常区几乎为背景区值。通过较成熟开发区的异常区与研究区内其它异常区的微生物异常值进行对比, 研究区内异常区的微生物异常值的平均值均没有前者高, 合理直观地了解了马10井区的含油气远景。结合该区的区域地质资料,对马10井区进行含气预测,并部署了一口评价建议井。     

破碎岩体巷道围岩承载结构应力分布规律

为解决深部破碎围岩巷道支护困难的问题,以卡斯特纳及基尔斯等理论为基础,着重考虑支护阻力对破碎围岩巷道应力分布规律的影响,建立非静水压力下圆形巷道围岩应力力学模型,并推导出围岩破碎区、塑性区的应力及影响范围的解析解,对比分析两者的不同侧压力系数与支护阻力的变化特征。针对不同区域内围岩破碎程度不同,提出先分层后整体支护、“锚网(索)+底板锚索+喷射混凝土+全断面注浆”修复方案。研究结果表明：巷道开挖后,围岩出现以纵向破坏为主的破坏形式,围岩破碎区和塑性区的环向应力均大于径向应力,且在破碎区、塑性区及弹性区的交界处均出现应力不连续现象;随着侧压力系数不断增大,破碎区与塑性区的半径随之增大,与塑性区半径的增长率相比,破碎区的半径增长率明显较大,围岩越来越趋于破碎;随着支护阻力增大,塑性区和破碎区的半径随之减小,但当支护阻力的强度达到一定强度后,破碎区和塑性区影响范围明显减小,说明支护阻力初期能够起到维持巷道稳定的作用,但一味地增加支护强度,只能增加支护成本,对围岩大变形控制效果十分有限;提出巷道支护向稳定控制转变,而不是强调变形控制;采用修复方案后,顶底板位移以及两帮位移都可以得到明显控制,说...     

CDC-16道岔捣固车对有砟道床作业的宏细观力学行为的影响

道岔是实现列车转线的关键设备,是铁路轨道的三大薄弱环节之一,定期进行捣固养护作业是保障列车安全运营的重要手段。但目前针对道岔捣固作业主要依赖实践经验,缺乏理论依据。为研究捣固作业对道岔区有砟道床力学特性的影响,首先,基于DEM-MBD耦合算法,建立CDC-16捣固车捣固装置-钢轨-轨枕-有砟道床仿真模型,实现道岔区捣固作业的有效模拟;其次,开展现场横向阻力试验,验证模型的正确性;最后,分析捣固作业前后道床阻力特性、轨枕竖向位移及道床支承刚度的变化规律,探讨捣固作业次数对有砟道床质量状态的影响。研究结果表明：捣固作业后道床横向阻力降低32.40%,纵向阻力降低28.13%,支承刚度降低86.23%;捣固作业不会改变枕侧、枕底和枕端3部分对纵横向阻力的贡献排序,但对枕侧区域的分担比影响最大;随着捣固次数增加,在一定范围内道床纵横向阻力和支承刚度提升较明显。综合考虑有砟道床质量状态、力学特性以及大机作业效率,建议对道岔区尖轨位置捣固作业以2～3次为宜。     

川西二叠系火山碎屑岩储层特征及发育有利区

火山岩是四川盆地重要的有效储集体,中石化在川西地区部署的YS1井钻遇厚层火山岩,气显示强烈,为盆地内火山岩勘探新区域。基于对已有钻井资料分析,综合研究区域地质背景,从岩性组合方式、储集空间类型、地化特征和储层孔隙演化等方面开展川西地区火山碎屑岩储层基本特征研究。研究区火山岩的形成与峨眉山地幔柱活动具有一定关联,岩石类型复杂,储层储集性能非均质性强,具高孔低渗特征,为一套裂缝-孔隙型储层。火山角砾岩为主要储集岩类,储集空间以残余气孔、基质微孔、次生溶孔为主,见少量构造裂缝和冷凝收缩缝。同生成岩阶段,挥发逸散、脱玻化作用和冷凝收缩作用促使气孔、玻屑孔和收缩孔缝发育,但热液充填作用使孔隙度大幅度降低;表生成岩阶段,构造破裂和风化淋滤作用小幅改善储层储集性能;埋藏成岩阶段压实作用、充填作用和溶蚀作用对储层进行改造,最终储层残余面孔率4%左右。YS1井区、广汉、知新场和龙宝梁地区为储层发育有利区。     

季冻区高速铁路路基冻融变形特征研究

为研究季冻区高速铁路路基冻融病害及其变形特征,以兰新高速铁路K1934+190无砟轨道路基断面作为研究对象,在已有的水分迁移控制微分方程、瞬态温度场控制微分方程及土体单元应力-应变方程的基础之上,建立了无砟轨道路基受水分、温度及应力影响的数学计算模型,通过模拟和现场监测对比分析了自2019年10月初至2020年5月初路基的动态变化规律。结果表明,由于水分场、温度场对季冻区高速铁路路基的耦合作用,致使路基水分变化、温度变化及由此产生的温度场重分布、水分场重分布是导致路基发生冻胀融沉的关键因素,其变形在时间域上呈规律性变化,这一结论可为研究冻土地区高速铁路路基冻害治理提供参考。     

基于温湿廓线反演的风云三号D星微波探测仪云区资料同化试验

为了探究云区卫星微波资料的同化应用,利用中国风云三号D星(Fengyun-3D,FY-3D)微波温度计二型(microwave temperature sounder-2,MWTS2)和微波湿度计二型(microwave humidity sounder-2, MWHS2)资料,基于人工神经网络算法研制了云区温湿廓线反演模型,建立了云区资料的间接同化方案。于2019年6月开展晴空和云区同化试验,评估加入云区MWTS2和MWHS2资料对区域模式预报的影响。试验结果表明：MWTS2和MWHS2资料的同化对温湿度预报场有改善,主要体现在模式中高层均方根误差和平均偏差的减小,云区同化的改善幅度比晴空同化更大;同化MWTS2和MWHS2资料对于提高降水预报技巧有积极影响,云区同化对降水预报的改善主要体现在同化后的12～24 h,较晴空同化更明显。针对强降水个例分析表明,MWTS2和MWHS2资料对温度场、湿度场、水汽通量散度场的调整有利于降水预报的改善,而云区同化能够直接对天气系统的初始场进行调整,降水的位置与强度预报效果更好。     

圆形巷道围岩破坏机制解析及静动耦合响应力学行为

非等压圆形巷道围岩塑性区相关问题是影响围岩破坏失稳的重要因素。首先,基于Mohr-Coulomb破坏准则,分析非等压圆形巷道围岩塑性区边界条件,探究侧压系数对塑性区形成的影响机制。此外,利用ANSYS/LS-DYNA仿真平台对不同侧压系数下的巷道围岩力学行为进行静动载荷耦合响应数值模拟。结果表明：侧压系数的增大显著改变围岩有效应力的分布特征。有效应力场的分布特性与塑性区边界理论解具有一定的吻合性。不同侧压系数的应力场作用时,巷道围岩的变形具有显著的差异性,随着侧压系数的增大,围岩发生较大的非均匀性变形。静动耦合作用下顶板和底板的围岩破坏区域显著增加,但两帮围岩的破坏面积有减小的趋势。     

热-湿-应力耦合作用下框架锚杆支撑的边坡冻融特性分析

为探究季冻区框锚支护边坡的冻融规律,根据传热传质理论,给出了土体在冻融过程中温度场、水分场和应力场的数学模型方程,使用有限差分法对温度场和水分场进行分析,在每个时间步长内使用有限单元法对应力场进行分析。同时,针对土体与结构的协同作用,提出了零宽度四节点单元作为二者的联结单元,来体现二者的联结关系。基于MATLAB软件平台编制了计算程序,并结合室外试验验证了程序的可靠性。结果表明：边坡顶部受温度影响较大,地表温度在冻结和融化时对土体最大影响深度分别是2.0m和1.5m;冻结时的剪应力大约是融化时的2.5倍,在坡面上分布较均匀,边坡处于稳定状态;融化时的剪应力在坡脚处出现应力集中,在融化区和未融化区交界面发生剪应力突变,边坡处于不稳定状态;3种工况下冻结时锚杆轴力最大,大约是初始工况的2.4~2.5倍,融化时锚杆留有残余轴力,大约是初始工况的1.1~1.3倍,表明冻融过程中的冻胀变形对锚杆内力影响较大,一旦超过其抗拉极限,就会发生锚杆被拔出的现象致使防护失效,边坡失稳。因此由冻结引起的变形会对锚杆内力产生不可忽略的影响,此类边坡工程中需要加以重视。     

滇东典型煤矿区地表水地下水化学特征及控制因素

以滇东典型煤矿区不同水体为研究对象,分析其水化学特征及控制因素,为水资源保护与利用提供理论依据。2020年8月采集水样42组,运用 Piper 三线图、Gibbs 图、因子分析以及离子比例系数法,分析了研究区不同水体水化学特征及其影响因素。 结果表明：研究区地表水pH均值为8.42,呈弱碱性,TDS变化范围为140~828 mg·L?1,阳离子以Ca2+、Na+为主,阴离子以HCO3?、SO42?为主,水化学类型从HCO3?Ca过渡为HCO3?Ca·Na、HCO3?Na和HCO3·SO4?Ca·Na型;地下水pH均值为7.55,呈中性,TDS变化范围为60~620 mg·L?1,阳离子以Ca2+、Mg2+为主,阴离子以HCO3?为主,水化学类型为HCO3?Ca和HCO3?Ca·Mg型;矿井水富集Na+和SO42?,水化学类型为HCO3?Na、SO4?Ca型。研究区水体水化学特征受岩石风化作用、阳离子交换作用和人类活动等因素的共同影响。水体中Ca2+、Mg2+和HCO3?主要来源于碳酸盐岩的溶解, HCO3?还受到硅酸盐岩溶解的影响;SO42?来源于石膏的溶解和煤系地层黄铁矿的氧化,而Na+则受采煤废水排放及阳离子交换作用的影响。总体上,地表水主要受矿业活动影响,基岩裂隙水主要受农业活动的影响,而岩溶地下水受人类活动影响有限。提取了研究区地下水3个主因子,累计贡献率达82.06%,分别代表碳酸盐岩溶解和矿业活动、硅酸盐岩溶解和阳离子交换作用以及农业活动的影响。     

废弃铁矿老采空区赋存特征及稳定性评价

为准确探明废弃铁矿老采空区的赋存特征,科学评价采空区稳定性,有效防控地表塌陷灾害,以济南市顿丘铁矿老采空区为工程背景,研究了废弃铁矿老采空区赋存特征及稳定性。通过开展地球物理勘探和钻孔钻探,获得采空区的平面及层位分布,构建老采空区三维地质模型,实现采空区赋存特征的立体展现;采用采空区地表变形监测、临界载荷影响深度计算和采空区深厚比分析3种方法评价老采空区稳定性。结果表明：顿丘铁矿2#矿体群开采形成的采空区平面面积为4 992.5 m²;采空区分为采空纯空区和采空回填区2种形式,层数为2～4层,埋深为38～152 m,厚度为1.6～45.7 m,其中,纯空区最大厚度为10.8 m; 2#矿体群开采形成的采空区整体稳定性较差,存在塌陷风险。可见研究方法和结果对铁矿老采空区探测和治理具有一定指导意义。