焙烧温度对硅酸钙矿化CO2的影响

基于CO2矿化利用(CMU)的学术思想,提出了钾长石与氯化钙或硫酸钙焙烧提钾/提钾渣矿化固定CO2的技术路线。但是这两种路线得到提钾渣中硅酸钙(主要物相是硅灰石Ca Si O3和假硅灰石Ca3Si3O9)矿化CO2活性有很大的差异。本文考察了焙烧温度对硅酸钙矿化CO2的影响,结果表明,未焙烧硅酸钙矿化CO2转化率达到95%,随着焙烧温度的升高,硅酸钙的转化率逐渐降低,由900℃的82%逐渐降至1300℃的48%。XRD分析表明,焙烧处理使硅灰石逐渐转化成为更易于与CO2反应的假硅灰石;SEM观察发现,焙烧导致非晶态的硅酸钙颗粒晶化与烧结,比表面积显著地降低。上述两种相反的影响中,比表面积降低的不利因素占据了主导,从而降低了硅酸钙矿化CO2反应的活性。     

钾长石-氯化钙高温反应体系热力学分析

对窑炉反应器中钾长石-氯化钙高温焙烧反应体系进行了系统的热力学分析。结果表明,在温度1423K时钾长石转化提钾主要是通过反应Ca Cl_2+2KAl Si_3O_8=Ca Al2Si2O8+4Si O_2+2KCl实现的,按照氯化钙配料为化学计量比配料的5倍计算,当温度≥1073 K时钾长石的平衡转化率可达85%。标准状况下纯氯化钙在高温水蒸气中是稳定的,但当二氧化硅存在时氯化钙将按照反应3Ca Cl_2+3H_2O+3Si O_2=Ca_3Si_3O_9+6HCl发生显著水解,当入窑空气温度为25°C、相对湿度75%时,1073 K反应平衡时氯化氢分压10k Pa;在钾长石-Ca Cl_2高温焙烧过程中少量产物七铝酸十二钙的形成途径可能是:14KAl Si_3O_8+54Ca O=14Ca_3Si_3O_9+Ca_(12)Al_(14)O_(33)+7K_2O;钠长石与氯化钙反应的热力学趋势远大于钾长石,因此应尽量选用低钠长石含量的钾长石矿为原料。     

综放采场支承压力分布的损伤力学分析

针对综放开采煤壁前方支承压力的分布特征,应用统计损伤力学建立了一个简单的力学模型,在给定变形条件下研究支承压力的分布规律,避免了对支承压力的分区研究,理论结果和实验结果具有很好的一致性,最后对支承压力的影响因素,加以讨论。     

汶川大地震灾害与灾区重建的岩土工程问题

 2008年5月12日14：28四川省西部龙门山山区发生Ms = 8.0级强震。地震是由龙门山中央断裂逆冲兼走滑产生的,沿300 km长的断裂带造成大量的山体崩塌、滑坡,城镇与村庄房屋坍塌不计其数,厂矿与交通设施严重毁损,并造成大量的人员伤亡。截至7月11日12时,地震已造成69 197人遇难、18 341人失踪、374 176人受伤。基于震后灾区的第一手调查资料,在简介龙门山地质条件与断裂构造格局的基础上,从工程角度对地震产生的震害类型和分布,及其与断裂构造的关系等进行初步的总结和归纳,提出灾区重建工作中面临的主要岩土工程问题,以期为灾后重建和相关科研工作提供参考。     

岩石变形破坏过程的热力学分析

岩石在变形破坏过程中始终不断与外界交换着物质和能量,岩石的热力学状态也相应的不断发生变化。根据非平衡热力学理论,从理论上解释了岩石变形破坏过程的能量耗散及能量释放特征。在岩石的变形破坏过程中,热量供给和岩石体积元的形状及位置变化作为岩石体积元内塑性硬化、微缺陷形成等的能量源,导致弥散在岩石内部的微缺陷不断演化,从无序分布逐渐向有序发展,形成宏观裂纹,最终宏观裂纹沿某一方位汇聚形成大裂纹导致整体失稳(灾变)。从力学角度而言,它实际上就是一个从局部耗散到局部破坏最终到整体灾变的过程。从热力学上看,岩石(岩体)这一变形、破坏、灾变过程是一种能量耗散的不可逆过程,包含能量耗散和能量释放。岩体总体灾变实质上是能量耗散和能量释放的全过程,而灾变瞬间是以能量释放作为主要动力。     

建筑物下厚煤层特殊开采的三维数值分析

为解建筑物下厚煤层开采技术难题,提出中央带两冀长壁特殊开采方法。通过三维有限差分数值计算,对该开采方法造成的地表变形和破坏进行了预测分析入探讨,阐述了保护地面建筑的合理开采措施。     

河谷文明演变与历史滑坡堵江——以金沙江上游卓英村为例

近年来，作者在横断山脉三江并流区开展历史堵江滑坡调查，在金沙江上游发现序列沿江分布的残碉，其中以左岸的白玉县卓英村残碉分布最为集中，共17座，且未见公开报导。这些残碉是一个历史部落或村庄的遗迹，是藏彝走廊历史文化遗存的组成部分。鉴于藏彝走廊研究主要集中在社会科学方面，本文尝试采用自然科学方法拓展相关研究。基于现场调查和地质测年，结合前人工作成果，确定残碉群的建造时间与历史归属，分析历史滑坡堵江事件对河流地貌与河谷文明演变的影响。结果表明：（1）卓英村残碉群兴建于1780~1490 a BP，相应的历史年代为东汉末期至南朝时期，按地域极有可能是古白狼国遗迹；（2）残碉的修建高程与时间与措拉古滑坡堰塞湖尾部的湖滩高程与溃决时间等具有较好的一致性，湖泊淤积、干热河谷气候、取水便利等为卓英村的兴起奠定了基础；（3）约1510 a BP前的一次大洪水事件导致措拉堰塞坝完全溃决，岸坡塌岸引起的耕地逐渐消失、取水不便等人居环境恶化是导致卓英村被遗弃的自然因素；（4）横断山脉河流历史堵江滑坡引起的河道淤积为民族迁徙提供了良好的通道，也留存了丰富的历史遗迹，类似卓英村残碉的深入研究有望丰富和拓展白狼国与藏彝走廊的研究内容。     

深地科学与深地工程技术探索与思考

21世纪的深地科学进入了新的发展阶段，深地科学规律尚未探明，深部工程活动普遍存在着一定程度的盲目性、低效性和不确定性，地球深部内源动力、结构演变规律、致灾机理等仍待进一步认知。因此首先从地球科学的视角定义了深地科学：以地球浅层以深的深层和超深层为研究对象，旨在探索地球不同层圈和不同赋存深度(深层和超深层)科学奥秘；理清了深地科学与地球科学的区别与联系：即深地科学是在已知地球科学知识体系上的延伸，是拓展科学视野、深化地球认知的国家战略科技方向，包含于地球科学；定义了深部与深地工程科学的本质：即针对现有浅部工程的科学规律与技术无法适用于深部工程的难点，探索深部工程相关科学规律，突破深部工程关键基础科学问题，匹配人类在深部工程活动中的地灾防控需求，进而指导深部资源安全高效绿色开发、深部工程空间有效利用。提出深地工程技术定义，即指人类为利用地球、开发地球所需要的工程实施技术与装备，为探索深地科学规律、开发深地工程必需的理论与技术手段。最后，进一步明确了深地科学的研究内容与规划，以及深地工程技术内涵与攻关方向(即深地工程岩土力学与灾变机理、超深井智能建造与能源资源高效开采、深地隧道与巨型洞室群智...     

月球恒温层地下空间利用探索构想

开展月球资源探测与地下空间利用是人类探索月球、将月球纳入人类活动范围的重要举措。本文从月球地质结构特性及月球表面温度变化特征入手,综合考虑月球纬度、月壤/月岩导热性能等要素,针对月球恒温层的恒温特性及随纬度变化的温度涵盖范围,提出了在月球恒温层开发月球地下人类基地、月球地下轨道交通、月球生命体存储、月球原位热能存储等月球地下空间利用构想。针对所提出的月球恒温层利用构想,设计了月球地下人类基地空间支护与搭建、基于电磁技术的月球地下飞行式轨道交通、可温度调节式月球战略储备库、基于月岩/月壤导热差异的原位热能存储等技术实施方案。基于上述构想及技术方案,本文系统总结了月球恒温层地下空间利用需突破的技术挑战和面临的关键科学问题。本文的研究将为未来建立月球人类基地及月球地下空间利用提供技术参考。     

海上环保型抗高温防塌钻井液体系研究与应用

针对海上环保、抗高温井的钻探需求，通过研选抗高温环保处理剂，研制了一套抗温200℃的环保型防塌钻井液体系，EC₅₀值为30 300 mg/L,BOD₅/COD_Cr值为0.713。室内实验表明其在200℃下仍具有良好流变性能，高温高压失水控制在15 mL以内，页岩滚动回收率大于85%。在井深6 297 m、垂深6 004.27 m的渤海湾埕海区块X井进行了现场应用，实钻过程中钻井液性能稳定，井径规则，全井10次电测均一次到底，无任何井下复杂情况发生，创造了多项海上钻井记录，为海上超深井作业奠定了基础。