冻融循环作用下泡沫和乳化沥青冷再生混合料损伤特性与细观机理

为了揭示冻融循环作用下泡沫沥青和乳化沥青冷再生混合料的疲劳损伤规律,设计了冻融循环试验方案,基于劈裂强试验、无侧限抗压强度试验、贯入剪切试验研究冻融循环作用对泡沫/乳化沥青冷再生混合料力学性能的劣化影响,以工业CT无损检测技术为研究平台,研究冻融循环作用对泡沫/乳化沥青冷再生混合料微细观空隙级配、空隙直径的影响规律。结果表明,冻融循环作用显著降低了泡沫/乳化沥青冷再生混合料的力学性能,总体上,泡沫沥青与乳化沥青冷再生混合料表现出了基本相同的力学性能,乳化沥青比泡沫沥青冷再生混合料有更好的抗损害性能。随着冻融循环次数增加,泡沫/乳化沥青冷再生混合料的平均空隙直径和最大空隙直径增大,大空隙数目增加,小空隙比例和空隙数目减小,随着平均空隙直径增大,泡沫/乳化沥青冷再生混合料劈裂强度、贯入剪切强度均呈指数函数关系减小。冻融循环作用下,泡沫/乳化沥青冷再生混合料内部微空隙数目减少、平均空隙直径增大是其力学性能衰减的主要原因之一。     

准噶尔盆地乌伦古坳陷中南部石炭系烃源岩生烃潜力分析

目前已在准噶尔盆地乌伦古坳陷石炭系、二叠系、三叠系和侏罗系等发现了工业油气流或油气显示,这些油气主要来源于石炭系烃源岩。但目前研究区石炭系有效烃源岩分布及生烃演化特征不清楚。笔者对比分析了研究区石炭系不同层段、不同岩性类型烃源岩的生烃潜力和热演化特征。结果表明：巴塔玛依内山组凝灰质泥岩、泥岩和姜巴斯套组炭质泥岩有机质丰度较高,有机质类型以Ⅱ2—Ⅲ型为主,处于成熟—过成熟演化阶段,具有倾气性特征。综合应用地球化学实验数据得出姜巴斯套组烃源岩都是有效气源岩,而目前钻井揭示巴塔玛依内山组烃源岩成熟度偏低,未能达到有效气源岩的标准。通过系统对比研究区与滴水泉凹陷石炭系烃源岩地球化学参数,认识到两地区具有高度相似性。可见准噶尔盆地乌伦古坳陷中南部石炭系姜巴斯套组是一套极具潜力的烃源岩,为下一步油气勘探指明方向。     

准噶尔盆地东部石炭系优质火山岩储层特征及分布规律

为研究准噶尔盆地东部石炭系优质火山岩发育规律,通过野外踏勘、岩心观察、铸体薄片鉴定、孔渗分析、测井及地震分析方法研究了火山岩储层特征及分布。结果表明：石炭系火山岩主要岩性岩相以溢流相安山岩、爆发相凝灰岩为主,其次为溢流相玄武岩、爆发相火山角砾岩;火山岩储层中气孔+溶蚀孔和溶蚀孔+裂缝型孔隙为有利的孔隙组合类型,溢流相玄武岩、安山岩和爆发相火山角砾岩储层物性最好,为优质储层发育岩性;优质火山岩储层发育受火山喷发环境、岩性岩相及后期构造改造综合控制,火山岩喷发环境决定了储集空间的发育程度与规模,水上喷发环境造成火山岩原生气孔较为发育,后期淋滤溶蚀改造较为强烈,因此水上喷发环境的火山岩储集性能要好于水下喷发环境;石炭系火山活动具有沿断裂呈串珠-中心式分布的特征,受到构造活动影响,靠近断裂的储层发育有大量的裂缝,对火山物性的改善至关重要,靠近断裂还可沟通烃源岩与储层,为后期有机酸溶蚀创造有利条件。可见准噶尔盆地东部石炭系火山岩油气勘探潜力巨大,火山岩储层中靠近断裂的水上近火山口爆发相和水下近火山口侵出相是最有利储层发育带,有利的火山岩区带主要分布在准噶尔盆地东部滴西地区、五彩湾地区和东部大井地...     

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。     

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。     

水工隧洞衬砌底板缺陷诱因及其对结构安全的影响分析

水工隧洞长年运行会出现裂缝、磨损、掉块、冲坑等缺陷,极大影响工程安全。针对水工隧洞衬砌底板冲坑产生的原因及其对结构安全的影响问题,开展隧洞断面水力特征参数的数值模拟,从水力学角度分析衬砌底板冲坑产生的原因,并开展运行和检修工况下不同冲坑深度对衬砌结构受力的影响分析,结合监测数据与模拟成果对冲坑所在位置截面承载能力进行验算,结果表明：隧洞底板流速与紊动能均较大,在运行过程中受高速水流冲蚀作用最强,也最容易产生破坏。冲坑形成后主要对隧洞底板和边墙弯矩的对称性及数值影响较大,对轴力及剪力影响较小。受内外水压力控制的差异,相对于检修工况,运行工况下冲坑对结构安全的影响更加明显,冲坑导致截面抗弯刚度显著减小,随着冲坑深度增加,抗弯承载力逐渐减小,工程运行中应重点关注运行工况下底板混凝土的冲刷情况。     

发动机吞水试验用喷水装置管路调控特性试验分析

针对发动机吞水试验用喷水装置的供水系统,需满足不同状态下差异较大的供水量需求。通过进行阀门特性试验,阀门开度在20%~100%范围内变化时,供水流量有较大变化的同时供水压力也有很大变化,从而不利于水滴粒径的有效控制。通过开展不同喷嘴数量条件下的调试试验,对管网调控特性进行分析,对于回水阀开度大于55%时的某一特定开度,随着喷嘴数量的增大,供水压力基本不变,而喷水流量随之增大;对于回水阀开度小于55%的某一特定开度,随着喷嘴数量的增多,供水压力有所减小,而喷水流量随之增大。因此采用阀门调节与喷嘴数量调整结合的调节方式,可将不同工况的供水压力控制在400kPa以上,试验过程中的影像记录及水滴粒径测量结果表明,可将水滴粒径有效控制在2mm以下,满足相关标准要求。     

日照典型岸滩海滩垃圾污染分布状况与年际变化特征

海滩垃圾对海岸带生态系统健康以及岸滩景观价值会产生明显的负面影响。为了掌握日照海滩垃圾的种类、组成、丰度、来源、年际变化等特征,2020年6月对日照典型岸滩进行了海滩垃圾调查取样与研究。结果显示：塑料类垃圾是日照典型岸滩海滩垃圾的主要组成成分(53.46%),规格尺寸以中块垃圾为主(82.39%),日照典型岸滩海滩垃圾平均数量密度为10.18万个/km²,质量密度为211.27 kg/km²,低于多数文献报道中的国内外海滩垃圾丰度水平。对日照典型岸滩海滩垃圾来源进行统计,来源于人类海岸活动的海滩垃圾数量最多(48.43%),其次为吸烟用品(22.64%),约91.19%的海滩垃圾来源于陆地,部分调查区域的烟蒂类垃圾存量相对较高,应采取措施加以防范。日照海滩垃圾丰度水平总体较低,2009—2020年12年间的海滩垃圾丰度均值(数量密度和质量密度)低于中国以及山东省海滩垃圾监测区丰度平均水平。     

郑州市不同埋藏深度地下水水化学特征及成因分析

以郑州市浅层、中深层、深层、超深层地下水为研究对象,利用描述性统计分析对研究区不同埋藏深度地下水的主要化学成分进行识别,基于Piper图和舒卡列夫分类法划分研究区地下水水化学类型,结合相关系数法、离子比例系数法、Gibbs图和氯碱指数法对研究区地下水的主要化学成分来源进行分析,并对研究区的水质进行了评价。结果表明：浅层水和中深层水主要阳离子含量Ca2+>Na+>Mg2+>K+;深层水和超深层水的主要阳离子含量Na+>Ca2+>Mg2+>K+;不同埋藏深度的地下水主要阴离子含量均为HCO3->SO42->Cl->NO3->F-,浅层水和中深层水主要水化学成分及其含量最为相似。随埋藏深度的增加,Na+含量逐渐增加,并成为超深层地下水中的绝对优势阳离子,而Ca2+含量逐渐减少,由浅层地下水中的主要阳离子变为超深层地下水中的次要阳离子;HCO3-含量随埋藏深度变化幅度较小,始终是地下水中的绝对优势阴离子。研究区地下水的化学组分主要受溶滤作用、阳离子交换作用、反阳离子交换作用、混合作用以及人类活动的影响。水质评价结果表明：中深层和深层地下水的水质优于浅层和超深层地下水,除浅层水有11.4%的水样点为Ⅴ类外,其余地下水水质均为Ⅲ类或Ⅳ类。     

冻融裂隙砂岩三轴压缩破坏特征宏细观试验研究

裂隙岩体在冻融作用影响下在其内部产生损伤,为研究不同裂隙砂岩冻融作用下的力学特性、破坏模式及细观孔隙结构,采用三轴压缩试验和核磁共振试验开展冻融裂隙砂岩三轴压缩的宏细观损伤破坏规律的研究。结果表明：冻融后砂岩的峰值强度、弹性模量降低,泊松比呈倒“V”形,峰值强度随着裂隙倾角的增大呈现出逐步递减的趋势,裂隙倾角为90°时为最不利情况;破坏后岩样内部中孔升高,大孔大幅提升,宏观上表现为砂岩在三轴压缩过程中出现明显裂缝,且裂隙砂岩在冻融作用后的破坏模式趋于复杂;核磁共振谱面积随裂隙倾角的增大而增大,破坏后谱面积进一步增大,T₂谱出现新的第三峰,大孔隙占比增大。冻融作用下寒区裂隙岩体的宏细观破坏规律的研究对寒区岩体工程稳定性评价具有重要意义。