Stokes二阶波作用下斜坡海床中盾构隧道周围砂土渗流压力响应分析     

张治国  叶铜  张成平  PAN Y T  吴钟腾 《岩土力学》2022,(6):1635-1659

目前针对波浪作用下海底盾构隧道周围渗流场的既有理论研究一般将衬砌考虑为不透水介质,较少考虑隧道衬砌的渗透性,尤其是较少考虑海底斜坡地形下波浪非线性带来的影响。首先基于斜坡海床表面的动力边界条件,得到Stokes非线性波作用下自由海床的Biot固结孔压响应;其次,采用镜像法建立了由于隧道存在引起的砂土体摄动压力控制方程,并利用砂土与衬砌间渗流连续条件获得了该方程的Fourier级数展开解析解;接着,采用叠加原理得到了Stokes波作用下斜坡海床中隧道周围砂土的渗流压力响应解答;最后,将理论解析解与数值结果及已有的试验结果进行对比,获得了较好的一致性。此外,针对波浪敏感参数(波长、周期、形态)、海床敏感参数(海床渗透性、剪切模量、饱和度、坡度)及隧道敏感参数(衬砌厚度、渗透性、埋深)进行了影响因素分析。结果表明：随着波浪周期及波长增加,衬砌外超静孔压明显增加;随着水深沿斜坡方向减小,Airy波和Stokes波理论在适用范围内(d/L>0.125,d为海水深度,L为波长),获得的波浪压力差异明显增加,前者会低估隧道周围的超静孔隙水压力;当海床渗透系数较大时(k_s&...  相似文献   

四川昭觉地区优质偏硅酸地下水的特征、成因及其开发利用建议          下载免费PDF全文

周长松  邹胜章  朱丹尼  林永生  王佳  樊连杰  李军  蓝芙宁  李衍青  邓日欣  缪雄谊 《中国地质》2022,49(3):849-859

【研究目的】近年来,随着生活水平的不断提高,人们对健康饮水的要求也在不断提高,寻找与开发富含H₂SiO₃等矿物质优质地下水已成为关键。【研究方法】本文以昭觉地区水文地质调查工程、地下水污染调查工程所获取的地下水化学数据为基础,探讨了昭觉地区富H₂SiO₃地下水的分布特点、元素水文地球化学特征、形成条件及成因。【研究结果】结果显示：（1）全县富H₂SiO₃（≥25 mg/L）地下水均属于低矿化度偏碱性水,分布在基底岩石为玄武岩的6个片区,H₂SiO₃含量一般介于25.74~46.04 mg/L,pH含量一般介于7.4~8.58,TDS含量一般介于49.4~333 mg/L;（2）玄武岩地下水存在HCO₃－Ca、HCO₃－Ca·Mg、HCO₃－Ca·Na、HCO₃－Ca·Mg·Na、HCO₃－Na等5种水化学类型,总体以HCO₃－Ca · Mg为主,其次为HCO₃－Ca,再次为HCO₃－Ca · Na,三者分别占总采样点数的50.00%、25.76%、12.12%;（3）全县富H₂SiO₃地下水的形成受水岩相互作用、硅酸盐矿物的分布范围及其可溶性、围岩裂隙发育程度、水源涵养及补给条件等四方面因素影响,其中水岩相互作用占据主导作用;（4）在后续开发利用过程中,需进一步揭示影响地下水中H₂SiO₃分布与迁移的因素。【结论】研究结果可以为昭觉地区矿泉水产业的发展及城乡优质水源地的建设提供依据。创新点：系统总结了昭觉县优质偏硅酸地下水空间分布特征和水化学特征;从形成条件与水岩作用的角度探讨了优质偏硅酸地下水的形成机制。  相似文献   

甘肃宝积山盆地屈囊蕨属植物化石及其古环境意义          下载免费PDF全文

杨国林  彭措  李军  邓鹏  张晓琴  杨帆 《甘肃地质》2022,(2):1-7

植物化石记录了丰富的古气候和古环境信息,为研究地史时期气候变迁、古环境重建提供了依据。2018年在甘肃白银宝积山盆地中侏罗统窑街组采集到了屈囊蕨属植物叶片化石。通过对当前标本的宏观形态学特征研究,将其归于山西屈囊蕨（Gonatosorus shansiensis）。屈囊蕨属在中国发现的化石记录较少,该属化石在甘肃宝积山盆地为首次发现。现生蚌壳蕨科植物生长在温暖潮湿的环境中,推测甘肃宝积山盆在中侏罗世为温暖潮湿的环境。屈囊蕨属植物在中侏罗世的分布区为华北地区和西北地区中部,到早白垩世逐渐转移到东北地区,反应出逐渐向北推进的演化趋势。  相似文献   

37 ka以来日本海沉积物有机质碳和氮稳定同位素变化及其古海洋学意义     

邹建军  宗娴  朱爱美  豆汝席  林锦辉  冯旭光  董智  Sergey A. GORBARENKO  郑立伟  石学法 《地学前缘》2022,29(4):123-135

海洋沉积物有机质碳氮稳定同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)广泛用于有机质来源示踪、古生产力和古海洋环境重建。日本海沉积物δ¹³C和δ¹⁵N值一个显著特征是在末次冰盛期(LGM)同步负偏,但是对这一现象产生的原因以及他们的演化过程的认识仍然存在明显不足。在本研究中,我们详细调查了37 ka以来日本海中部LV53-23-1岩心沉积物δ¹³C和δ¹⁵N演化历史。结果显示,沉积物δ¹³C和δ¹⁵N分别介于-26.3‰至-22.5‰和1.6‰至6.1‰,低值出现在LGM(26.5~17 ka)暗色层状泥发育时期,指示较强的陆源输入贡献。在Heinrich冰阶1时期(17~14.5 ka),δ¹³C和δ¹⁵N快速正偏,表明日本海海洋环境发生了明显的转换,对应于对马海峡淹没及对马暖流入侵。14.5 ka之后,沉积物δ¹⁵N值恢复到5‰,与开阔大洋海水硝酸盐的δ¹⁵N值近似。我们采用二端员混合模型粗略地估算了有机质来源的相对贡献。LGM时期陆源有机质贡献介于65%至80%,14.5 ka以后海源有机质贡献介于60%至80%。除了增加的陆源有机质贡献以外,LGM时期沉积物δ¹⁵N亏损还涉及如下过程:(1)较高的含Fe沙尘供给提高日本海表层海洋生物固氮效率;(2)缺氧环境盛行减弱成岩作用对沉积物δ¹⁵N影响。37 ka以来,日本海沉积物δ¹³C和δ¹⁵N变化与有机质来源、营养盐的供给、表层生产力和沉积物氧化还原条件相关,实际受海平面和全球气候制约。  相似文献   

极端生物降解沥青中8,14- 开环藿烷系列及其地球化学意义     

包建平  朱翠山  杨茜 《地质学报》2023,97(8):2659-2675

借助色谱- 质谱（GC- MS）和色谱- 质谱- 质谱（GC- MS- MS）分析,对黔南坳陷凯里残余油藏凯棠和洛棉剖面上储层沥青中的烃类组成进行了系统分析,以判断其所遭受生物降解作用的程度,探寻在极端降解原油中是否还存在原生生物标志物,为这类原油的油源研究开拓新的途径和方法。结果表明：凯棠剖面上的储层沥青中尽管仍可检测到较为完整的C19- 30三环萜烷和C27- 35藿烷系列,但C19- 29脱甲基三环萜烷系列和C26- 34 25- 降藿烷系列丰富而完整,甾烷系列中C21- 22低分子量甾烷和重排甾烷优势明显,这一系列特征表明这些沥青遭受了剧烈生物降解作用的改造。但三芳甾类仍保存完好,依据原油生物降解程度的评判标准,判断其生物降解级别介于8~9级之间。洛棉剖面上的储层沥青中藿烷系列基本消失殆尽,三环萜烷系列及其脱甲基产物和25- 降藿烷系列的分布因极端生物降解作用而发生显著变异,某些化合物如C23T、C24T、C23NTE和C28- 29NH成为优势成员;甾烷系列中C21- 22低分子量甾烷占绝对优势,三芳甾类完全消失,据此判断该剖面上沥青的生物降解级别已达到10级或更严重。由于这两个剖面上的沥青遭受了极端生物降解作用的改造,常用的甾、萜类生物标志物完全失去了实用价值。但是,在所分析的这些沥青中都检测到三个系列的C27- 35 8,14- 开环藿烷系列,它们与塔里木盆地塔中地区海相端元油中存在的同类标志物的分布特征相似。正常海相端元油和极端生物降解沥青中同时检测到这三个系列的8,14- 开环藿烷,这一事实表明这类生物标志物在成因上具有原生性,而与生物降解作用无关。此外,在极端生物降解作用沥青中的完好保存,表明它们具有极强的抗生物降解能力,因而它们在此类原油的油源研究中可能具有潜在的实用价值。  相似文献   

冲击荷载下含瓦斯煤能量耗散及损伤破坏规律     

王磊  张帅  刘怀谦  陈礼鹏  朱传奇  李少波  王安铖 《岩土力学》2023,(7):1901-1915

为探究冲击荷载下含瓦斯煤体动态响应差异,利用可视化含瓦斯煤分离式霍普金森压杆试验系统,对不同初始瓦斯压力下的煤体进行动态冲击试验,分析了不同瓦斯赋存状态下煤体能量耗散规律,并借助超高速摄像机和数字图像相关(digital image correlation,简称DIC)技术阐述冲击过程含瓦斯煤表面裂纹演化特征,结合分形理论获得了瓦斯压力对破碎煤体分形特征的影响,揭示了瓦斯赋存状态与破碎煤体特征尺寸的内在联系。结果表明：冲击荷载下,含瓦斯煤体应力-应变曲线基于能量耗散规律大致可分为4个阶段,瓦斯对煤体劣化作用显著,破碎耗能与破碎耗能密度随初始瓦斯压力增加均呈指数函数减小;受瓦斯气楔效应影响,冲击荷载下含瓦斯煤体应变场演化更为复杂,煤体破坏逐步从横向层裂破坏演变为横向层裂-纵向劈裂的复合型破坏;瓦斯压力作用下,煤体内部损伤加剧,破坏失稳后,破碎煤体平均粒径及破碎块度尺寸随初始瓦斯压力增加而逐渐减小,但分形维数呈指数函数增加,煤体破碎程度更加剧烈;构建了基于煤体破碎过程中能量消耗守恒的多维动态含瓦斯煤破碎模型,结合试验数据验证了模型的合理性,可较好地描述受瓦斯影响下的破碎煤样特征尺寸。研究成...  相似文献   

常绿林“导度—光合”模型斜率参数优化与蒸腾估算改进     

金佳鑫  张凤焰  王焓  刘颖  侯炜烨  蔡裕龙  潘晓龙  王颖  朱求安  方秀琴  颜亦琪  任立良 《地球科学进展》2023,(9):931-942

“导度—光合”模型广泛应用于植被蒸腾估算,其中气孔导度斜率是模型的核心参数,通常用一个特定于生物群系的固定值进行参数化。然而,有研究指出气孔导度斜率存在季节性变化,故常数化气孔导度斜率的方案将导致植被蒸腾估算产生较大的不确定性。因此,如何优化气孔导度斜率的参数方案是提升植被蒸腾估算精度的关键。已有研究表明,使用叶面积指数对气孔导度斜率进行动态参数化可以有效改进对落叶林植被蒸腾的估算,但目前尚不清楚该方法是否同样适用于林冠季节变化不明显的常绿林。此外,最优性原理进一步解释气孔导度斜率为温度的函数。因此,利用温度模拟气孔导度斜率的效果是否优于叶面积指数也有待研究。针对以上问题,选取6个FLUXNET常绿林站点研究气孔导度斜率与叶面积指数和气温的关系,并对比2种参数化方案的模拟结果。结果显示,气孔导度斜率在各站点都随叶面积指数和温度的变化而变化,二者均呈现显著的负相关关系,动态参数化方案结果均优于常量气孔导度斜率静态参数化方案。这表明在常绿林中利用叶面积指数对气孔导度斜率模拟仍然有效,但温度对气孔导度斜率的解释能力(R²=0.45±0.12)比叶面积指数的(R^...  相似文献   

基于年际增量法的中国西部山区夏季降水统计预测研究          下载免费PDF全文

胡轶佳  吴欣原  李荔珊  孙源  哈瑶  朱益民 《气象与减灾研究》2019,42(3)

利用中国756个站点观测数据、Nio3区海温指数和74项环流指数等资料,应用EOF分析和相关分析等方法,对中国西部山区夏季(6—8月)降水的时空分布特征及其与ENSO和大尺度环流的相关关系进行分析。结果表明,中国西部山区夏季降水与冬季(上年12月—2月)Nio3区海温具有显著的正相关关系,且两者的相关关系与月份、海拔高度关系密切,并具有年代际变化特征。西部山区降水还与春季(3—5月)西太平洋副热带高压的强度具有显著的正相关关系。将西部山区夏季平均降水作为预测量,前期冬季Nio3区海温和春季西太平洋副热带高压强度作为预测因子,分别对秦岭、巫山山区降水建立预测模型,并利用该预测模型对2009—2018年夏季降水进行独立样本回报检验,发现预测模型对秦岭、巫山山区的预测成功率分别为70%和80%,相对误差绝对值通常小于10%,预测效果良好。  相似文献   

贵州关岭地区发现地表和地下水体锶超常富集          下载免费PDF全文

周长松  邹胜章  夏日元  薛强  朱丹尼  李录娟  曹建文  李军  谢浩 《中国地质》2021,48(3):961-962

正1研究目的(Objective)在前期资料收集、补充调查及随机样采集的基础上,发现贵州打邦河流域关岭地区地表水、地下水锶(Sr)含量异常(图1),均大于国家饮用天然矿泉水锶含量限值,部分水样锶含量达到医疗矿泉水水平,超过西南岩溶区已有报道锶含量值,在西南乃至全国实属罕见。揭示该区各种类型水体锶含量分布状况、富集成因是本次研究目的。  相似文献   

利用环空压力测试数据评价高温高压气井固井水泥环的密封完整性          下载免费PDF全文

李忠庆  李传武  朱达江 《探矿工程》2021,48(6):15-21

目前,高温高压气井在生产期间环空异常带压现象频发,气井环空异常带压表明井内出现窜漏,其完整性受到削弱,将影响气井安全生产。气井环空异常带压的根本原因是井屏障部件受损。通过对异常环空压力进行现场诊断测试,根据测试数据评估各个环空的窜漏程度,为环空异常带压潜在风险控制措施的制定提供指导。首先,分析了气井环空带压的5种模式,并基于气液多相流和达西渗流理论,建立了水泥返至井口和未返至井口2种环空介质条件下气体渗流数学模型。结合实例井不同环空压力诊断测试数据,评估了固井水泥环的密封完整性。该方法可通过反向拟合现场实测压力数据,预测各环空压力的变化趋势,并评估固井水泥环的整体泄漏程度,可用于指导固井工程设计及现场作业。  相似文献