微波辐射用于处理和开采岩石的研究进展

微波辐射具有加热速度快、选择性加热、体积式加热、易于控制、高效、安全等特点。针对目前岩石破碎高成本高能耗、煤层气和油页岩无法高效开发等缺点,本文详细介绍和评述了微波辐射在处理和开采岩石中的应用。分析表明,微波辐射可以在岩石内部诱导产生热应力,进一步产生和延伸岩石内部的裂缝,从而达到预处理岩石和煤岩的作用;微波对煤岩有脱硫的作用;还可以加热煤层气和油页岩,帮助煤层气解析和油页岩的热解,从而对两种非常规油气资源进行原位开采。总结认为,精确描述不同岩石的介电特性、优化微波辐射的功率和时间、计算机数值模型考虑化学反应的影响、研发大规模微波发生器下入井下是今后的发展方向。     

烃源岩TOC地球物理定量预测新技术及在珠江口盆地的应用

南海东部珠江口盆地富生烃洼陷内部的钻井极少,给烃源岩总有机碳含量(TOC)地球物理预测研究及洼陷的资源潜力评价带来了极大的困难。结合烃源岩测井及地震响应特征,从实测有机碳含量出发,应用测井预测TOC的方法建立虚拟井的TOC曲线,以此为因变量,选取的地震属性作为自变量,建立它们之间的最佳拟合方程,通过三维地震数据体中提取地震属性从而计算得到三维TOC数据体。将该方法应用到珠江口盆地富生烃洼陷惠州洼陷中,得到整体文昌组和恩平组的三维TOC数据体。HZ26洼陷边缘到洼陷深部,有机碳含量明显增大,反映了洼陷深部是优质烃源岩的发育场所,从南部隆起区到洼陷深部,再到北部洼陷边缘,先增大后又逐渐减小的变化特征。     

脆性岩石全应力应变过程中渗透性突变研究

针对岩体结构与渗透性对应关系的复杂性,直接建立二者的量化关系模型存在极大的技术难度问题,利用伺服渗透试验结果,分析脆性岩石全应力应变过程中渗透性演化和加载变形破坏特征,得出渗透性变化过程中存在跳跃突变点,该点处的应力和临界破坏强度以及岩石体胀点处应力处于同一应力水平;通过岩石统计强度分析,借助重整化群理论,在岩石试样承载能力概率函数基础上推导出脆性岩石临界破坏强度与峰值应力比值的表达式,该比值随围压增大而减小.用该公式预测伺服渗透试验中的渗透性突变点位置.研究结果表明:大多数脆性岩石预测值与试验值较吻合,误差在-0.089～0.058之间,验证了该表达式的合理性.     

考虑岩体损伤和注浆加固效应的单元稳定性

为了研究注浆对节理岩体损伤的加固效应,从微观角度出发,引入岩体修复因子的概念,构建考虑岩体损伤和注浆加固效应的单元安全系数,以判断岩体的稳定性;然后,利用FLAC3D软件建立数值计算模型,采用FISH语言二次开发单元安全系数程序,得到隧道开挖后围岩不同部位的单元安全系数,将其与FLAC3D软件所得的的塑性区分布进行对比.研究结果表明:单元安全系数Fs≤1的区域与FLAC3D计算得到的塑性区分布范围一致,验证了所推导的单元安全系数计算公式以及自编程序的正确性.     

高渗压条件下裂隙岩体的劈裂破坏特性

基于岩体工程中普遍存在节理裂隙岩体,裂隙岩体在地下工程卸荷扰动后形成复杂应力状态和高水头压力的共同作用下将发生压剪复合破坏或拉剪复合破坏,对裂纹面的应力状态进行分析以判定其破坏模式,并进一步研究岩体裂纹开裂特性及岩桥断裂贯通力学机理,建立相应的临界水压和初裂强度判据。同时,对处于水力劈裂状态的高水头压力隧洞围岩的破坏特性进行模拟。研究结果表明:隧洞在高渗透水压的驱动下周边围岩开始发生水力劈裂,形成拉剪劈裂区;随着内水外渗的发展,随即在拉剪劈裂区外侧形成压剪劈裂带,同时,拉剪区和压剪区继续扩展直至渗流衰减趋于稳定。     

冲击载荷作用下砂岩的动力学特性及损伤规律

在单次冲击和重复冲击载荷作用下,利用大直径霍普金森压杆(SHPB)试验装置,对砂岩的动力学特性进行试验研究。从岩石的细观裂纹扩展和能量吸收的角度,分析岩石的破坏过程。基于Weibull分布的统计损伤理论,计算试件的损伤度,并结合应力-应变曲线分析岩石损伤度的演化规律。研究结果表明:砂岩的动态抗压强度和单位体积吸收能均表现较强的应变率效应,分别与应变率呈指数函数关系和线性关系。在重复冲击试验中,随着重复冲击作用次数的增加,试件的弹性模量降低,屈服应变增加,屈服应力呈降低趋势。此外,损伤度随着应变的增加逐渐增大,在应力-应变曲线的峰值强度处,损伤度出现一个明显的拐点,即在微裂纹进入不稳定扩展阶段,岩石损伤度迅速增大。     

并行组合扩频超宽带发射参数对接收性能的影响

给出并行组合扩频超宽带系统结构模型,研究其发射机参数中并行组合扩频数据调制参数对接收机误比特率的影响,以实现发射机参数的优化选取。最后指出发射机参数的选取原则。研究结果表明:在相同信噪比条件下,当正交扩频序列总数固定时,每次选取发射的正交扩频序列数对系统的误比特率影响较为显著,并随着其增加而误比特率迅速增大,因此,一般取小数值整数为宜;而当每次选取发射的正交扩频序列数固定时,正交扩频序列总数对系统的误比特率影响相对比较平稳,但系统的复杂度随之增加而线性增加。     

明垭子软岩隧道围岩稳定性评价

以明垭子软岩隧道为工程依托,结合现场围岩岩性应用理论分析得出隧道围岩变形的理论极限位移,通过FLAC数值模拟软件建立相应的计算模型,分析了现场施工引起的隧道围岩变形值,根据位移评判依据来评判隧道的稳定性,通过现场监测分析明垭子隧道围岩的变形特点。研究结论对软岩隧道的安全施工有一定的参考价值。     

综采放顶煤工作面顶板涌水机理分析

通过对大佛寺煤矿40108工作面顶板涌水特征与涌水期间工作面顶板压力显现情况的对比分析,找出了顶板压力与涌水之间的相关性。并利用覆岩关键层理论以及采场覆岩在周期性来压作用下的变形破坏规律,分析了造成工作面涌水的机理,为工作面防治水工作提供理论依据。     

岩土质混合高边坡稳定性分析与处治建议

岩土质混合边坡是一类常见的切方边坡,因其强烈的非均质性和各向异性,很难用单一的土体或岩体边坡稳定性分析方法来判断其整体稳定性,以湖南某高速公路一典型泥灰岩岩土质混合高边坡为背景,采用离散单元法对边坡开挖后速度场、水平位移和剪切位移的变化规律进行了研究,并分析了其稳定性,研究结果表明,边坡整体稳定,原设计的第Ⅲ-V级边坡采用锚杆框架梁对边坡加固的意义不大,建议采用SNS主动防护设计,这样既可以防止边坡的坡面和浅层破坏,又可以节约工程造价25．84％。