吸附–解吸状态下煤层气运移机制     

刘永茜  张书林  舒龙勇 《煤田地质与勘探》2019,47(4):12-18

带吸附作用的煤层气运移规律一直是煤层气地质学界关注的焦点问题之一。为研究吸附-解吸状态下的煤层气运移机制,推导了气体吸附-解吸方程并分析了多孔介质扩散-渗流理论,开展了煤层气运移实验并对实验结果进行了分析。研究结果发现:煤体孔隙结构对煤层气运移具有"容阻效应","容储""阻降"二重特性并存构成了煤基质的基本功能;气体运移过程中煤体对CO₂和CH₄吸附能力的差异体现在吸附响应时间、吸附速率增长率、吸附平衡时间和最大吸附体积等4项指标;煤层气运移过程中扩散和渗流两种方式并存,当裂隙及大孔内气体压力较中-微孔隙系统气体压力高时,气体运移速率以渗流为主,否则以扩散为主。   相似文献   

硫酸型酸雨参与碳酸盐岩溶蚀的研究进展     

黄奇波  覃小群  程瑞瑞  李腾芳  刘朋雨 《中国岩溶》2019,38(2):149-156

碳酸盐岩的H2CO3溶蚀产生岩溶碳汇,占整个岩石风化碳汇的 94%。西南岩溶区硫酸型酸雨严重,硫酸型酸雨广泛参与碳酸盐岩的溶蚀。H2SO4参与的碳酸盐岩风化是一个大气CO2净释放过程,具有减汇作用巨大。另一方面,岩溶区石灰土壤和地下水具有较高的pH值及盐基饱和度,对H+有巨大的缓冲作用,大气酸沉降在碳酸盐岩地区可能并不会造成地下水的HCO3-和pH降低;相反,较高浓度的SO42-所产生的盐效应和SO2-4与各种阳离子形成的离子对会增大方解石、白云石溶解度,可增强H2CO3对碳酸盐的溶蚀,这可能会使岩溶作用产生更大的碳汇效应。因此,硫酸型酸雨参与碳酸盐岩风化的减汇效应不仅可能被高估,硫酸型酸雨还可能增强碳酸盐岩的H2CO3溶蚀,具有增加岩溶碳汇效应的作用。应结合石灰土壤对大气酸沉降的缓冲容量和阈值及大气酸沉降的H+与土壤中盐基离子的交换量,并综合考虑盐效应、离子对作用、同离子效应,客观评价硫酸型酸雨流经石灰土壤层后对碳酸盐岩溶蚀吸收大气/土壤CO2的影响   相似文献   

基于PFC2D模拟的矿物粒径非均质效应研究     

韩振华  张路青  周剑 《工程地质学报》2019,27(4):706-716

岩石作为矿物颗粒的集合体,矿物粒径非均质性对其宏观力学特性影响比较明显。基于颗粒流程序PFC2D,通过设置不同种类粒径组合及粒径比来体现粒径非均质性,研究了粒径非均质性对岩石材料宏观力学特性（弹性模量、峰值强度、泊松比）的影响。研究中设计了6种粒径组合方案,粒径种类数分别为:连续粒径、10种、8种、5种、3种、2种,每种方案下设置5种平均粒径及4种粒径比,进行单轴压缩试验。结果表明,岩石内部存在颗粒尺寸效应和粒径非均质效应,岩石弹性模量和峰值强度随粒径增大均呈减小的趋势,随粒径非均质性的提高整体上也呈减小的趋势,但局部变化阶段受模型中细颗粒含量及数量的影响会呈增大的趋势。粒径对弹性模量的作用机制主要是通过影响模型孔隙率实现的。研究结果揭示了岩石宏观特性的变化是模型内颗粒尺寸效应和粒径非均质性效应共同作用的结果,为掌握矿物粒径对岩石强度及变形特性的影响提供了一定依据。  相似文献   

基于改进投影覆盖法结构面粗糙度尺寸效应分析     

陈世江  杨志东  王超  刘溪鸽 《工程地质学报》2019,27(6):1244-1252

研究结构面粗糙度的尺寸效应特征对全面理解结构面的力学性质有重要的意义。基于此,将随机数应用于投影覆盖法中,改进了投影覆盖法计算结构面分维数时三角形单元划分方法;在分辨率相同情况下,应用改进投影覆盖法计算了两个形貌特征不同的结构面（2 m×2 m）尺寸大小不同时的分维数;探讨了用取自不同区域位置相同尺寸结构面的最大分维数差值来判定结构面合理尺寸的方法。研究结果表明:（1）形貌特征不同的结构面尺寸效应特征不尽相同,一般情况下,随尺寸增大,结构面粗糙度先增大而后减小,即在小尺寸时表现为正尺寸效应,而后为负尺寸效应;（2）对于某一特定结构面,不同尺寸范围选取位置不同,其尺寸效应特征也不尽相同;（3）不同区域位置相同尺寸结构面最大分维数差值随尺寸的增大,其总体趋势为先减小而后逐渐趋于稳定。该研究结果是全面认识结构面粗糙度尺寸效应的有益补充,为确定结构面合理尺寸提供一条新途径。  相似文献   

围压与冲击扰动作用下组合煤岩超低摩擦效应分析     

李利萍  吴金鹏  鞠翔宇  王淋 《地质力学学报》2019,25(6):1099-1106

深部煤岩在垂直扰动作用下发生振动,当水平冲击足以克服块体间摩擦阻力时,极易发生超低摩擦型冲击地压。文章以细砂岩-煤-细砂岩组合块体为研究对象,考虑顶板-煤-底板临近工作面开采工况,采用数值模拟方法,建立围压与冲击扰动下组合煤岩数值模型,以煤块水平位移、垂直加速度差值作为超低摩擦效应特征参数,分析围压、垂直冲击及水平冲击对特征参数的影响规律。研究结果表明:在垂直冲击与围压共同作用下,煤岩体残余位移及水平位移峰值随围压增大且呈指数增长趋势;在垂直冲击、水平冲击和围压三者共同作用下,煤岩体超低摩擦效应强度与作用时间都随着围压呈增加趋势;垂直冲击对组合煤岩超低摩擦效应的影响最为显著。   相似文献   

考虑时空效应软土地区深基坑开挖变形分析     

陈涛  宋静  翟超 《岩土工程技术》2019,(3):149-153,F0003

以天津软土地区某深基坑工程为背景,对基坑开挖过程中不同工况下支护桩深层水平位移、支护桩竖向位移、周边建筑竖向位移、周边地表竖向位移的现场监测数据进行归纳总结,分析其变化规律,对其所受到的时空效应的影响进行研究,研究结果表明:基坑开挖施工对支护桩及周边环境具有显著的时空效应影响,位移主要发生在土方开挖阶段,尤其是土方开挖阶段第三步,位移增量较大,变化速率较快,在基坑底板施工完成后,位移逐渐趋于稳定;支护桩深层水平位移呈现出"鼓肚"状变化趋势,位移最大值出现在开挖面附近;周边地表位移最大值点出现在距离基坑边6 m(即0.51H)位置处,位移变化曲线呈盆状,至基坑地下结构施工完成时,最大位移出现在DB2-3监测点,位移值为-22.7 mm,约为0.19H%;提出建议在基坑南侧和西侧采用桩锚支护结构取代原设计支护形式的优化措施,研究成果可为类似工程提供参考。  相似文献   

内蒙古突泉盆地南部中侏罗世植物群初探     

张德军  张健  郑月娟  陈树旺  苏飞  黄欣  张海华 《地质与资源》2019,28(1):7-12

报道了突泉盆地南部牤牛海地区发现的植物大化石15属26种,主要包括有节类Noecalamites sp.、Equisetites sp.,真蕨类Todites goeppertianus、T.williamsoni、Cladophlebis argutula、C.hsiehiana、C.shansiensis,松柏类Pityospermum staratschini、P.nordenskioldi、Podozamites schenki、P.lanceolotus,银杏类Czekanowskia rigida、Ginkgo huttoni、Ginkgoites cf.Sibiricus、G.sibiricus、G.cf.marginatus、G.lepidus、Vittifoliolum paucinerve、Phoenicopsis speciosa、Sphenobailra sp.,苏铁类Nilssonia sinensis以及裸子植物花果和种子Carpolithus sp.等,其中以真蕨类（26.9%）和银杏类（38.5%）占优势,松柏类（19.2%）占一定比重,含少量的木贼类（7.7%）、苏铁类（3.8%）以及裸子植物花果和种子化石（3.8%）.结合前人在该地区发现Raphaelia diamensis,指示该套含可采煤层的细碎屑岩组合具有浓厚的中侏罗世早期的时代特征,应为中侏罗世万宝组.根据植物组合中主要发育真蕨纲的Cladophlebis,银杏纲银杏目的Ginkgo、Ginkgoites、Sphenobailra以及松柏纲苏铁衫杉科的Podozamites等分子,结合当时整个万宝组植物群面貌以及地层中含煤、发育沉积铁矿等特征,可推测研究区当时具有温暖潮湿的古气候环境.  相似文献   

龙门山断层破裂的频率非平稳特性     

李启成  郭雷  何书耕  齐庆杰 《吉林大学学报(地球科学版)》2019,49(3):865-871

为研究地震过程中的频率非平稳特性,对近年来龙门山断层发生的两次大地震:汶川大地震和芦山大地震的近断层地震记录进行频谱分析。结果表明:相对于芦山地震有较大走向滑动分量的汶川地震,大多数位于汶川地震断层滑动前方的台站接收到更高的频率成分,位于断层滑动后方的台站接收到的地震波频率较低;尽管芦山地震断层相对汶川地震有较小的走向滑动分量,但仍然可以得出与汶川地震相同的结论,不同的是虽然芦山地震沿断层面向上方向分量大,但是其同一台站东西、南北、竖直三方向分量记录幅值相当。把芦山地震三分量记录变换到走向和沿断层面向上方向,证实了沿断层面向上方向高频成分更丰富。在断层滑动前方接收到的地震波频率较高,在断层滑动后方接收到的频率较低,这正是多普勒效应影响的结果。由于多普勒效应的客观存在,其对频率非平稳特性的影响与震源、传播路径和场地效应一样具有普遍性;所以,工程场地接收到的地震波的频率不仅取决于震源、传播路径、场地效应,还取决于断层滑动速度(多普勒效应)。  相似文献   

溶液和温度作用下膨润土防水毯的渗透性能     

何俊  王小琦  颜兴  万娟  朱志政 《吉林大学学报(地球科学版)》2019,49(3):807-816

以颗粒状和粉末状膨润土防水毯(GCLs)为对象,运用GDS (global digital systems)全自动渗透仪开展渗透试验,研究CaCl_2溶液作用下GCLs渗透性能的温度效应,初步探讨其机理。试验表明:当水化液为0.05mol/L的CaCl_2溶液时,两种GCLs渗透系数随温度升高呈现增大趋势;当水化液为去离子水时,颗粒状GCL渗透系数随温度升高而减小,粉末状GCL渗透系数随温度升高而增大。去离子水情况下,膨润土吸附结合水量随温度升高而减小;CaCl_2溶液作用下,吸附结合水量较去离子水情况大幅降低。当CaCl_2溶液浓度一定时,膨润土膨胀指数随温度升高而略有增大;当温度一定时,膨润土膨胀指数随CaCl_2溶液浓度升高而显著减小。以去离子水进行试验时:颗粒状和粉末状GCLs渗透系数随温度的变化主要影响因素为凝胶态蒙脱石数量,其次为流体黏滞系数和吸附结合水量;颗粒状GCLs膨润土孔隙结构越不均匀,凝胶态蒙脱石数量的影响就越显著,导致渗透系数随温度升高而减小、固有渗透率随温度升高显著降低。以CaCl_2溶液进行试验时,两种GCLs渗透系数随温度变化的主要受流体黏滞系数和吸附结合水量的影响,而受凝胶态蒙脱石数量的影响较小。孔隙溶液性质、温度和膨润土类型均对GCLs的防渗性能具有重要影响。  相似文献   

斯特列利措夫矿田一个大型-超大型铀矿床群在苏联时期是怎样被发现和被勘探的     

阎鸿铨 《吉林大学学报(地球科学版)》2019,49(4):909-923

斯特列利措夫（简称Str）矿田是一个主要由大型-超大型钼铀矿床构成的矿床群,它位于南滨额尔古纳地区,铀的总储量在25万t以上,平均品位0.20%。该矿田在苏联解体以来的很长时间内几乎是俄罗斯唯一的天然铀来源。该区找铀的工作历程漫长而曲折,并颇具传奇色彩。早在1948年苏联地质部第一局松林大队在南滨额尔古纳地区开始了找铀工作。但因区内几乎所有矿床均属盲矿,而且多埋深较大,1962年之前找铀无果,1962年春已决定放弃在该区进行的找铀工作。1962年夏天高级地质师Л П伊舒科娃参观了哈萨克斯坦产在酸性火山岩中2个规模不大的铀矿床（波统-布鲁姆和克泽尔-萨伊）,注意到斯特列利措夫萤石脉围岩霏细岩的蚀变与哈萨克斯坦2个规模不大的铀矿床相似。归来之后,她上书领导力主恢复本区找矿工作并获得了再去做最后一试的机会。1963年5月,伊舒科娃所设计的钻孔一箭中的,发现了首个Str超大型铀矿床,整个局面立刻出现大转折,加速矿田开发成了所有工作的总方针。矿床的普查勘探工作和对矿床的地质研究工作平行加速进行,两者互相促进。不到10年,矿田的大部分矿床被一一发现;到1966年底,Str等矿床的初勘成果已经成为1970年代初组建全苏最大铀矿山的充分依据。到1980年底,矿田已有17个钼铀矿床完成勘探。1992年底19个矿床勘探完成。新一轮找矿采用的方略：首先合理综合运用地质、放射性及传统地球物理和地球化学方法,并合理综合使用深度普查自动装置射孔和钻探手段,进行不同比例尺的立体地质-构造填图;然后在其成果的基础上用钻孔去发现矿体。勘探工作所面对的基本事实：矿床构成的多重复杂性为Str矿田内所有矿床的共同特征;每个矿床的特点各异,其勘探过程不尽相同。初勘使用地表钻探进行,基本网度200 m×100 m~400 m×100 m。详勘使用坑探工程与钻探相结合的手段,采用水平与垂直断面联合的勘探系统,基本网度50 m×20 m~50 m×25 m。所有矿床的勘探成果完全被开采工程证实,并有10%的储量增长。Str铀矿床形成于晚中生代,为区域构造-岩浆活化作用晚阶段的陆相火山作用地区的岩浆热液矿床,受断裂构造控制是其基本特征之一。铀矿床在矿田内空间定位的重要规律：Str及其他绝大多数铀矿床均受控于南北向、北西向或东西向断裂与北东向额尔古纳隐伏深断裂带交汇。"斯特列利措夫效应"曾迅速地在我国铀矿地质勘查工作中传播,期待在我国,尤其在呼伦贝尔,乃至大兴安岭-燕山山脉中生代构造-岩浆带地区继续发酵,取得更多和更大的成果。  相似文献