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   

原料组分对动力学相似材料性质影响的试验研究     

李光  马凤山  徐佩华 《工程地质学报》2019,27(3):676-681

随着振动台、离心机等动力学模型试验方法的不断发展,对于动力学相似材料的要求也愈加精细。在满足动力学相似理论的基础上,如何快速、准确地配制出性质合理的相似材料是试验中至关重要的一步。本文以粒度不同的河沙、重晶石粉、铁粉、云母片为原料,以速干水泥为胶结物,对不同材料混合的动力学相似材料性质进行了试验研究。试验结果表明:（1）级配良好的骨料所配置的相似材料密度较大,且颗粒间断级配越大,骨胶比对相似材料密度影响越大;（2）以河砂为骨料、水泥为胶结物,可以配制出密度为1.5~2.2g ·cm-3、动泊松比0.2~0.4、动弹性模量2.5~5.5 GPa的动相似材料;（3）铁粉的增重效果比重晶石粉显著,且铁粉试件的动、静弹性模量随铁粉增加而显著增大,而重晶石粉比例的变化对重晶石粉试件的动、静弹性模量影响不大,在配制"高重低强"的动力学相似材料时,重晶石粉是更理想的原料;（4）随着云母用量的不断增加,试件的密度、动泊松比和动、静弹性模量均显著降低,云母片是很好的减强剂,可以用来模拟岩体间软弱夹层或结构面。  相似文献   

碳酸盐岩热储对湖水回灌的响应     

刘东林  李义曼  庞忠和  赵苏民  范翼帆 《工程地质学报》2019,27(1):178-183

回灌式开采是目前普遍提倡的保持热储压力、减缓水位下降、实现地热资源可持续开发利用的有效手段之一。外源水回灌是近年来探讨的新思路,是易于回灌的碳酸盐岩储层的优选方案。本文针对天津东丽湖地区蓟县系雾迷山组白云岩热储,通过开展储层条件下水-岩相互作用实验,探讨了未处理湖水回灌的可行性和热储层的地球化学响应。结果表明,未经处理湖水回灌后,其TDS显著降低,说明发生了沉淀,经计算沉淀量为142.6 mg·L-1,相当于矿物质量增加了0.09%。反应初期阶段,斜长石发生溶解,释放出K、Ca、Na等碱金属和SiO₂等组分;导致溶液中白云石、方解石和钾长石过饱和而沉淀析出;随着反应进行,不全等溶解沉淀作用使部分白云石发生溶解,而方解石持续沉淀;伊利石是反应过程中形成的主要黏土矿物,其对储层结构的影响取决于其形状。基于现有实验结果,认为未处理湖水直接回灌对白云岩热储的影响较小,不会破坏储层结构  相似文献   

天然气水合物开采方法及海域试采分析     

李守定  孙一鸣  陈卫昌  于志全  周忠鸣  刘丽楠  赫建明  张召彬  李晓 《工程地质学报》2019,27(1):55-68

天然气水合物分布广、埋藏浅、清洁无污染、储量巨大,被视为油气领域最有潜力的替代清洁能源。全球目前有5个国家进行了8次天然气水合物试采工作,特别是2017年5月中国神狐海域天然气水合物试采取得了巨大成功,创造了产气时间和产气总量两项世界纪录,但是由于天然气水合物特殊的物理力学性质和赋存状态,技术经济开采还面临诸多难题。在分类总结天然气水合物开采方法的基础上,分析了中日两国的海域天然气水合物试采情况及试采数据,得出了如下结论与建议:（1）天然气水合物开采方法可归纳为两大类:原位分解法和地层采掘法;（2）海域天然气水合物试采数据表明:压力和温度条件都是影响产气速率的主要因素与约束条件,在生产不同阶段,影响产气能力的主要因素不同;（3）对日本第1次天然气水合物试采数据分析表明,压力驱动力、温度驱动力与产气速率均有较好的相关性,提出了表征温度压力耦合关系的指标相态平衡距,研究了产气速率与相态平衡距的分段线性关系,建立了天然气水合物储层分解动力学模型范式;（4）分析了降压开采方法中大幅快速降压与分段缓慢降压两种降压方式的优劣,提出有效供热是实现天然气水合物降压开采的长期高产的必要条件,集成页岩气开发中的水平井压裂技术与干热岩地热开发中热量对流交换循环的原理,提出对流注热降压开采方法。  相似文献   

尾矿库溃坝运动特征模拟研究     

王学良  孙娟娟  周书  周剑 《工程地质学报》2019,27(1):144-151

尾矿库是一个具有高势能的人造危险源,一旦溃坝,将严重威胁下游人民生命财产安全和生态环境保护。由于尾矿库溃坝因素和条件的复杂性,以及溃坝体在下游沟道或场地运动及滞留特征的不确定性,导致尾矿库溃坝后的运动特征预测成为一个难点。本文基于连续介质和非连续介质力学理论,考虑当前流固耦合数值模拟能力和特征,运用Massflow和PFC3D软件,结合无人机精细测量、现场调查和验证分析等手段,开展了多手段相结合的尾矿库溃坝运动特征模拟研究。研究发现,基于PFC3D和Massflow两种数值方法模拟溃坝后的尾矿砂运动过程有所不同。Massflow模拟结果显示,大部分尾砂体沿着尾矿库下游的曲折沟道运移,在沟谷与张唐铁路交汇的涵洞处堆积;而PFC3D模拟结果显示,尾矿库溃坝后大部分尾矿砂沿着尾矿库主体朝向溃决漫流,少部分进入其下游曲折沟道。研究认为,考虑地质体和运动过程的不确定性,对于尾矿库溃坝的运动特征模拟宜结合两种不同理论基础的模拟方法,并结合实际尾矿库情况进行综合分析预测。  相似文献   

锁固段之间的力学作用模式     

陈竑然  秦四清  薛雷  杨百存  张珂 《工程地质学报》2019,27(1):1-13

天然锁固段主控锁固型斜坡稳定性和构造地震演化过程,其按照承载力从低到高的次序依次断裂（宏观破坏）。因此,研究某一锁固段断裂时下一个锁固段的力学响应机制,对预测后者的断裂行为具有重要意义。研究表明,锁固段在体积膨胀点处产生的高能级特征破裂事件（标志性事件）可作为该点的判识标志,亦为锁固段的断裂前兆。我们构建了剪切作用下断层中包含两个锁固段的力学模型,基于理论分析和数值模拟讨论了具有不同承载力的锁固段组合导致的力学行为,指出天然锁固段之间的力学作用遵循强作用模式,即当前锁固段被加载至峰值强度点时,再经历一个可忽略的剪切位移增量或应变增量,伴随的荷载转移可使下一个锁固段演化至其体积膨胀点。该模式能够合理解释多种地震观测现象和实验结果。  相似文献   

中国居民甲基汞暴露的来源和健康风险     

李平  陈敏  王波 《矿物岩石地球化学通报》2019,38(4):725-728

汞是一种全球性污染物,也是毒性最强的重金属污染物之一,《关于汞的水俣公约》已于2017年8月16日生效。中国是全球最大的汞生产、使用和排放国,环境汞污染形势十分严峻,而我国居民汞(特别是甲基汞)暴露可能导致的健康风险仍不清楚。针对上述问题,笔者结合近年来的研究工作综述了我国居民甲基汞暴露的来源和健康风险。一般认为食用鱼肉和其他水产品是人体甲基汞暴露的主要途径,近年来研究发现食用大米也可以是特定人群暴露甲基汞的主要途径;汞同位素数据也证实食用大米对万山和长顺居民的贡献高达95%和96%。尽管我国环境汞污染十分严重,但是我国一般居民甲基汞暴露的风险较低;今后应该加强对汞污染场地的修复、减少水稻甲基汞的富集以降低汞暴露的健康风险。  相似文献   

我国新记录绿潮物种Ulva laetevirens的比较叶绿体基因组学研究     

王静  王毅超  王洪淑  刘峰  陈楠生 《海洋与湖沼》2021,52(5):1201-1213

在全球范围内广泛暴发的石莼属绿潮既包括大规模暴发的跨海域绿潮,也包括小规模暴发的局地绿潮。我国有关绿潮致灾物种的研究对象主要集中于黄海绿潮浒苔,而针对局地绿潮致灾物种的研究尚处于起步阶段。针对局地绿潮物种的鉴定和分布调查是有效预防和监测潜在大规模绿潮暴发的重要环节。本文对2020年11月初于山东烟台第一海水浴场暴发的石莼属绿潮进行了初步研究。经随机采样获得了12株藻体,根据tufA分子标记初步将其中11株鉴定为Ulvalaetevirens。本研究完成了U. laetevirens的一个代表性株系CNS00533的叶绿体基因组构建和解析。叶绿体基因组为110 889 bp,含有71个蛋白编码基因、27个tRNA基因和3个rRNA基因(rrl、rrn和rrn5)。烟台海域U.laetevirens株系叶绿体基因组基因组成和排列顺序与爱尔兰海域U.laetevirens株系MT179351完全一致,DNA序列相似性为99.8%,进一步证明CNS00533为U.laetevirens。此外,U.laetevirens的烟台株系与爱尔兰株系的叶绿体基因组也存在差异,烟台株系比爱尔兰株系多了5个I型内含子和1个II型内含子,导致叶绿体基因组长度增加7kb。CNS00533与U.rigidaMT179352叶绿体基因组之间存在多个不同的长片段插入序列(763—2 346 bp), DNA序列相似性也较低(93.1%);与U. australis MT179348相比差异更大,存在一个较大(覆盖45个基因)的基因组反转事件。在基于71个蛋白编码基因的遗传进化树中, CNS00533与U. laetevirens MT179351聚类在一枝,与U. rigida MT179352遗传距离较近,与U. australis MT179348的遗传距离很远,表明U. laetevirens、U. rigida和U. australis为石莼属的3个不同物种。2020年11月烟台海域局地绿潮事件的原因种U. laetevirens在我国近海绿潮事件中首次报道,本研究对该物种的分子进化分析将有助于对我国近海绿潮监测、物种鉴定提供数据支持和理论依据。  相似文献   

南海东北部陆坡区中上层浮游动物的垂直分布*     

李开枝  任玉正  柯志新  李刚  谭烨辉 《热带海洋学报》2021,40(2):61-73

根据2016年3月和9月南海东北部陆坡区浮游动物垂直分层采样, 比较浮游动物种类组成、丰度和生物量的垂直分布和季节变化, 探讨影响其差异的原因。文中共鉴定浮游动物225种, 其中3月和9月分别出现150种和169种; 桡足类种数达132种, 其次是毛颚类和管水母类, 各18种; 浮游动物种数在50~100m水层最高, 一般随水深增加而减少。浮游动物丰度和生物量主要集中在0~100m, 二者在100m以深水层随深度增加而降低, 而水柱生物量在100~1000m占总水柱生物量的60%以上。浮游动物优势种季节和垂直变化明显, 3月近海种如普通波水蚤(Undinula vulgaris)和微刺哲水蚤(Canthocalanus pauper)等在100m以上水层丰度较高; 9月外海种如达氏筛哲水蚤(Cosmocalanus darwinii)和黄角光水蚤(Lucicutia flavicornis)等在100m以浅水层相对于3月丰度增加; 隆线似哲水蚤(Calanoides carinatus)在3月丰度和平均体长高于9月, 并且体长较大者主要分布在深层。浮游动物可分0~100m、100~400m和400~1000m三个群落, 因不同水层种类组成和丰度差异引起。浮游动物丰度和生物量的垂直变化与温度、叶绿素a质量浓度等因子呈显著正相关。南海东北部陆坡浮游动物季节和垂直变化受季风、沿岸流和中尺度涡的影响。  相似文献   

1957—2017年厦门市马銮湾国土开发动态规律          下载免费PDF全文

崔胜辉  丁晟平  徐礼来  汤剑雄  李方一  沈育生 《应用海洋学学报》2021,40(3):502-510

以厦门市马銮湾为研究区,从规模、速度和结构3方面全面分析了1957—2017年马銮湾陆域和海域土地利用的演变特征。结果表明:(1) 60年间马銮湾从半农半渔的农村地区发展到现在高度城市化的城区,经历了"滩涂大开发-养殖和工业快速扩张-城镇扩张"的国土开发过程,土地利用变化速度呈加快趋势,后30年为前30年的2.1倍,近10年更为显著,为前30年的4.7倍,且海域利用变化速度总体快于陆域;(2)马銮湾作为我国的典型海湾地区,其国土开发有以下规律:1957—1987年土地利用变化的驱动作用为农业现代化,1987—2007年为农业现代化与工业化,2007—2017年则主要来自城镇化;农业现代化主要驱动了海域开发,工业化和城镇化主要驱动了陆域开发,而城镇化驱动的土地利用变化速度最快;前期的海域开发以围垦滩涂为主,后期主要是填海造地。陆海统筹需要针对所处的发展阶段,根据国土开发的综合效益制定相应的国土开发政策。  相似文献