非饱和土粒间毛细作用的微观不连续变形分析     

李强  李同录  乔志甜  张常亮  李萍  沈伟  郭龙骁 《工程地质学报》2021,29(3):834-842

非饱和土粒间毛细水作用是其基质吸力的主要来源。本文基于二维非连续变形分析算法(DDA),建立了一种能够模拟不同饱和度下毛细水分布状态及计算土水特征曲线的扩展DDA算法。该算法首先通过反复迭代的方式来计算出不同饱和度下毛细水弯液面的半径,并利用圆心轨迹交汇法确定粒间毛细水弯液面与颗粒的搭接位置,从而确定各个颗粒表面被毛细水浸湿的区域。而后利用Young-Laplace方程计算出各个浸湿区域毛细负压的大小,并将其与表面张力添加到传统DDA算法控制方程中。为验证该算法,参照真实黄土中含量最多的粗颗粒建立一理想黄土微观土骨架模型,模拟了不同饱和度下土体中的毛细水分布状态,并获得了土水特征曲线。将模拟结果与实测的土水特征曲线进行对比分析,结果显示预测值和实测值基本一致,该方法能够从微观上揭示非饱和土粒间吸力作用的本质。  相似文献   

矿山安全地质学:综述     

隋旺华 《工程地质学报》2021,29(4):901-916

矿山安全防控是一个复杂的系统工程,涉及到多学科,而其中的地质条件和成灾机理研究是事故防控中最重要的基础工作。但是,目前还没有系统地研究安全地质的学科和工作机制。因此,提出应建立矿山安全地质学新的交叉学科。针对矿山建设和采掘安全生产的需求,介绍了矿山安全地质学的概念、内容框架、研究方法、主要矿山安全地质问题、安全地质问题风险评价等,并对矿山安全地质研究中亟待解决的关键科学问题和防控关键技术发展趋势提出了建议和展望,同时,本文还简要综述了本期深部矿山安全地质专辑收录的主要文章在矿山安全地质方面的创新性工作,期望为深部矿山安全地质理论研究与灾害防控提供科学支撑。  相似文献   

北山场址区不同尺度结构面导水特性研究     

邓龙传  李晓昭  吴云  王迎超  黄震  刘江峰 《工程地质学报》2021,29(1):77-85

针对断裂构造带中断裂核部和裂隙破碎带的内在结构高度非均一性和渗透特性的强烈变异性难以表征和确定的难题,通过显微观察、粒度特征、孔隙特征、原位钻孔压水试验和室内渗透试验,研究了北山断裂带不同构造单元渗透特性和内在结构特征的关系。研究结果表明:十月井断层核部发育有断层泥,并可见构造错动结构面,室内渗透试验表明断层泥渗透系数约在(2~5)×10-11m·s-1,未发现断层泥垂向和侧向的渗透特性各向异性;借助于三维精细探槽,对十月井断层破碎带和F₄断裂带的结构和地质成因进行了描述;钻孔压水试验获得十月井断层核部破裂带渗透系数范围为1.32×10-5 m·s-1到1.94×10-5 m·s-1区间内,芨芨槽F₄断层核部岩体渗透系数一般大于2.4×10-6 m·s-1;十月井断层破裂带样品室内渗透试验表明断裂损伤带的渗透系数大体处于10-9~10-6m·s-1之间,其P-Q曲线表现为典型的层流型、充填型、冲蚀性,样品渗透能力随其包含裂隙数量的增加而增大。  相似文献   

巨厚松散层下煤层开采的抗渗透性破坏和煤柱安全性研究——以口孜东矿为例     

丁甲  董东林  胡志强  张陇强  张百伟 《工程地质学报》2021,29(4):1071-1083

随着深部煤炭资源的枯竭,浅部煤层上巨厚松散层水体成为淮南矿区不可忽视的安全隐患,预留煤柱的安全性评价显得尤为重要。本文以口孜东井田为例,通过全面系统地收集整理口孜东矿近年来井上、下补充探查、矿井水动态长期观测、井下采掘工程揭露的地质和水文地质资料,通过数值模拟和理论分析方法得出以下几点认识。(1)以矿区经典块段的钻孔柱状图为依据,建立基于FLAC3D的力学模型,按步长模拟工作面回采,通过观察分析位移云图、最大主应力图、塑性破坏图来认识开采覆岩破坏规律并分析导水裂隙带高度约为56.6 m,导水裂隙带无法发育至含水层高度;(2)根据口孜东矿的水文地质资料,建立基于GMS(Groundwater Modeling System)的水文地质模型,采动引起的覆岩弯曲变形导致了其垂向渗透系数和水力梯度发生变化,将FLAC3D中采动对模型产生的应力影响作为依据,将应力大小转化为弯曲带的垂向渗透系数作为变量在GMS模型中体现出来,校核模型准确性并观察开采前后的渗流场变化,发现渗流场产生的变化非常微小,也保证了留设煤柱的安全性;(3)分析涌水溃砂的控制因素,结合矿区抽水试验数据,利用计算机建立迭代计算程序,计算四含与红层的临界水力梯度分别为J_cr四含=1.66、J_cr红层=1.62,得出各个点位的临界水头高度取值范围在10~25 m之间,远低于实际水头值,从抗渗透性破坏方面评价了煤柱的安全性。目前在含水层下开采煤层时防水煤柱的留设依据主要是采高、煤层倾角、顶板岩性及其力学性质等因素,而未考虑含水层的水理性质及其在渗流场发生变化后的改变,亦未考虑基岩风化层的上述性质,本文通过对巨厚松散层下开采的覆岩破坏规律、含水层渗流场变化及抗渗透性破坏的联合研究,为评价煤柱的安全性提供了科学的方法和依据。  相似文献   

不同龄期下粉煤灰水泥土的UU抗剪强度试验研究     

解邦龙  张吾渝  张丙印  季港澳  崔靖俞 《工程地质学报》2021,29(4):1216-1223

针对不同养护龄期对于粉煤灰水泥土抗剪强度影响的问题,采用不固结不排水三轴剪切试验从宏观力学的角度分析养护龄期对粉煤灰水泥土的影响,结合SEM试验和XRD试验从微观角度分析试样内部结构与物质成分。试验结果表明:从宏观角度分析,粉煤灰水泥土的应力-应变曲线呈现应变软化型,试样的抗剪强度随养护龄期的增加逐渐增大且28 d的抗剪强度最大,同时,由于试样内部各物质之间的反应随养护龄期的增加而持续进行,龄期越长试样内部各物质之间的胶结作用越强,致使试样的内摩擦角和黏聚力随养护龄期逐渐增大;从微观角度分析,试样内部生成的结晶物质(钙矾石)与胶凝物质(C-S-H凝胶)等填充试样内部的大孔隙且相互黏结,导致试样愈加密实,抗剪强度增大。本文旨在为粉煤灰等材料固化黄土的抗剪强度提供试验依据,为粉煤灰等工业副产品在工程中的应用提供参考,对粉煤灰的利用和环境保护具有参考意义。  相似文献   

北京西郊玉泉山泉水复涌条件及方案预测分析     

董殿伟  马如林  李玉虎  林佳旭 《城市地质》2021,16(2):139-146

由于地下水的大量开采及永定河补水的减少,玉泉山泉水自1975年断流.随着南水北调工程的实施,在西山地区进行回灌和压采区域地下水成为可能.利用GMS数值模型,以河道补给、人工回灌、关井压采等手段设计4种调蓄方案,分析玉泉山泉复涌可行性及复涌后对地质环境的影响.研究表明,方案四可优先作为玉泉山泉复涌的调蓄方案,该方案主要利用在永定河引水渠和南旱河沿岸进行大口井回灌,回灌量约为8000万m3·a-1,同时,岩溶水集中水厂停采,其余开采量保持现状不变.在此方案下,区域水位平均每年上升0.84 m,预计到2050年末,玉泉山泉水位51.9 m,达到出流水位.  相似文献   

利用统计检验对比法对克拉玛依市冬季飞机人工增雪作业效果再分析     

郑博华  李圆圆  赵克明 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》2019,13(5):132-138

利用1961-2017年新疆塔城地区塔城站（对比区）、克拉玛依市克拉玛依区气象站（目标区）57 a气象观测站的年12月降水量资料,采用统计检验对比法,不成对秩和检验、序列试验检验和t-检验等数理统计方法,结合对比区对目标区1988年起开展飞机人工增水作业前历史期27 a和作业期30 a的12月降水量进行了客观定量地统计对比差异评估分析。结果表明：（1）运用非参数性不成对秩和检验法,对比区增水显著性水平低于0.05,而目标区增水显著性达到α=0.025。（2）使用序列试验法,虽然在降水绝对增加值上目标区远不及对比区,但从相对增加率可以明显看出,开展飞机人工增水后目标区大于对比区,两者相差11.57%。（3）利用单边检验,对比区 t显著性小于0.05,而目标区t显著性为α=0.025;选定α=0.1置信区间,对比区平均年12月降水量绝对增加值为3.57 mm,相对增加率为16.5%,而目标区绝对降水增加值为1.19 mm,相对增加率为26.0%,高于对比区增加率9.5%。由此可得,开展冬季飞机增水以来,目标区降水量增量有了显著的增长。  相似文献   

早稻"龙舟水"灾害保险气象理赔指数设计     

黄珍珠  刘尉  张羽  梁敏妍  柳晔 《湖北气象》2019,38(6)

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砂质碎屑储层钙质夹层形成机理及其主控因素分析   总被引：2，自引：0，他引：2  

单敬福  赵忠军  李浮萍  程都  王博 《地质论评》2015,61(3):614-620

砂岩储层中局部钙的富集是影响储层物性的重要因素之一,因此揭示钙形成的主控因素及形成机理,对油田后期的高效开发无疑具有重要意义。在砂质碎屑岩中,钙的富集一般以"钙尖"的形式产出,有顶底钙形式、也有团块状等等。本文通过物理化学分析手段,剖析钙离子的来源,钙离子富集条件及钙质沉淀机理及其主控因素。研究结果表明,钙离子主要在同生、表生与深埋成岩作用期析出,各类酸性水是其催化条件。在同生与表生作用期,在湖(海)平面下降,河道变迁等条件下,通过蒸发作用,化学反应平衡左移,形成含钙化合物沉淀。利用苏里格气田东区目的层丰富的地下水地球化学组成分析资料,经综分析表明,目的层钙质夹层形成地质条件复杂,为深埋成岩、同生与表生混合作用下的产物,其中深埋成岩作是其主要形成时期,而其余少量钙质夹层则是在同生或表生期形成,并进一步明确了深埋成岩作用是苏里格气田东区钙质夹层富集的主控因素。  相似文献   

GRA——FAHP模型的煤层底板突水危险性评价     

李博 《地质论评》2015,61(5):1128-1134

矿井水害一直是制约我国煤炭安全生产的重要隐患之一,对其进行准确的预测评价具有十分重要的理论意义和实用价值。本文根据煤层底板突水各影响因素之间的关系是灰色关系并且具有非线性特征的特点,建立了定量与定性指标为一体的煤层底板突水评价指标体系及等级划分标准。同时将灰色关联分析法(GRA)和模糊层次分析法(FAHP)相结合。构建了能真实反映影响因素与底板突水之间灰色关系和非线性关系的底板突水危险性评价模型,并应用模型对某典型工作面突水危险性等级进行了评价,可为今后煤层底板突水预测评价的研究提供一定的借鉴和依据。  相似文献