甘肃北山预选区岩体力学与渗流特性研究

通过现场管理调查、地应力及高压压水试验及室内岩石力学试验，研究了甘肃北山预选区岩体力学和渗流特征。研究结果表明：甘肃北山岩体节理以陡倾角的剪节理为主，节理倾向分布可用正态函数进行有效地拟合，而开度分布可用负指数函数进行拟合。甘肃北山岩均具有高密度，低含水量，低吸水率和低孔隙率的特性，岩石致富，但浅部岩石均匀性较高；英云闪长岩岩性不均匀，而300m以下似斑状二长花岗岩的岩石均匀较好，其单轴抗压强度和弹性模量较高，该区最大水平主应力为17.52MPa，而最小水平应力为11.12MPa，属中等应力区；岩体的渗透系数为10^-7-10^-5cm/s，属低渗透性岩体。为此，编制了渗透张量计量和节理三维模拟程序，可较好地反映岩体的渗透性质和节理的三维分布。     

板岩蠕变特性试验研究与模拟分析

在XTR01型微机控制电液伺服试验机上对南水北调西线工程中的板岩进行不同围压与轴压下的三轴蠕变试验。蠕变过程中，随着轴压的不同，板岩产生衰减蠕变与稳态蠕变两种过程，可通过六元件的广义弹黏塑性模型进行较好的描述。该模型包括H体、Bingham体和VP体，由该模型建立本构方程，并用板岩的蠕变试验数据拟合出对应元件的参数。拟合效果与试验数据比较吻合。同时，对板岩蠕变过程中蠕变率的变化情况也进行相关的拟合，显示出板岩蠕变率逐步减小到稳态蠕变的过程，取得较好成果。这些对今后分析板岩的变形具有较好的指导意义。     

大高度堆载挤淤深度分析

通过数值模拟对大高度堆载挤淤作用下淤泥层的实际破坏模式进行了分析,并且与现有堆载挤淤深度计算公式原理进行了对比分析。结果表明:当挤淤深度较大时,淤泥层破坏时的塑性区不再贯穿整个淤泥层,而是在淤泥层产生局部剪切破坏,从而导致现有挤淤深度计算公式的结果偏小;当淤泥层厚度相对挤淤深度较小的时候,淤泥层下卧硬层对上覆堆载产生支撑作用,从而导致现有挤淤深度计算公式的结果偏大。考虑到大高度堆载挤淤作用下淤泥层失稳破坏时的实际情况,根据堆载体是否产生急剧位移来确定挤淤深度,提出了应用数值模拟分析确定挤淤深度的方法,并且分析了堆载体容重、淤泥容重、淤泥强度、堆载宽度、淤泥层厚度等因素对挤淤深度的影响规律。将该方法应用于工程实例分析,计算结果与实测数据吻合,验证了该方法的正确性。     

枯竭油气田中废弃井密封性研究

利用X粉晶衍射技术进行板新803井中泥岩盖层成分测试,通过室内常规力学与蠕变实验,分析泥岩的力学性质与蠕变变形特征。利用FLAC3D软件对钻孔周边围岩进行数值模拟计算,分析不同时间时泥岩的蠕变变形,研究泥岩层段缩径变化规律,在此基础上分析废弃井的密封性。通过以上研究获得如下主要结论:(1)泥岩中含有较多的伊利石、高岭石与绿蒙混层等黏土矿物,易产生井壁垮塌;(2)泥岩在长期围压作用下,将会产生较大的蠕变变形,在有钻井液作用时,变形更明显;(3)钻具周围泥岩通过蠕变变形向环空内挤压,经过30 a产生的变形会使井壁与落鱼之间的环空由下而上充填满;在考虑泥岩遇水后产生的掉块与扩径作用时,35 a后环空也将被充填满,原有泥岩盖层被密封,从而产生较好的密封效果。     

干滩表层沉积尾矿的细观几何特征研究

 为了从细观上描述干滩表层沉积尾矿的几何特征及其随沉积距离的变化,采用显微实验和理论分析,研究尾矿颗粒细观几何特征的描述方法,分析尾矿细观几何特征随沉积距离的变化趋势。结果表明：沉积尾矿的细观几何特征可以用颗粒粒径的数量频率分布图、面积频率分布图、圆形度、磨圆度和织构分维数进行描述;35 ?m粒径是划分微米级颗粒和非微米级颗粒的界限,2种粒径的颗粒在几何特征上有很大差别;尾矿沉积距离模型表明在干滩上的尾矿分布与粒径、初始矿浆流速和坡度等因素密切相关;当沉积尾矿达到临界状态时,临界状态应力比接近1.4。研究结果揭示了干滩表层沉积尾矿的粒形粒径特征,为沉积尾矿多尺度研究和分布规律提供参考。     

尾矿浆沉积室内模拟试验

尾矿浆的沉积特性对尾矿坝的坝体结构有重要影响.为了研究尾矿浆的沉积分层特征和时间演化规律,对黏性尾矿浆和砂性尾矿浆进行一维沉降柱试验,讨论了尾矿沉积物的细观结构特征和分层划分依据,分析了沉积物形态与时间的关系,并用双电层理论解释了絮凝作用对沉积特征的影响机理.结果表明:尾矿黏粒具有颗粒细小、黏土矿物成分比例高和吸附性强的特点,在液体环境下易形成高孔隙率的絮状结构体;根据细观结构的变化,尾矿沉积层从上到下依次分为澄清区、絮凝区、沉降区和固结区;按时间划分,可以将尾矿的沉积过程分为沉降阶段和固结阶段,黏性尾矿的沉积时间大约是砂性尾矿的2倍;砂性尾矿的沉积时间主要由单颗粒的自由沉降速度决定,黏性尾矿浆的沉积过程可用分界面高度-时间的函数关系来描述.研究结果揭示了尾矿浆的沉积过程和细观结构之间的联系,为尾矿浆沉积规律的预测提供了参考.      

喀什凹陷油气成藏体系的研究

鉴于我国油气资源在东部地区的勘探开发已经非常成熟,而且油气资源面临枯竭,所以更有必要去开拓广大西部地区的油气资源。本文通过对喀什凹陷地质条件和油气成藏条件的分析建立了本区的油气成藏体系,以便更好的指导喀什凹陷地区的油气资源勘探开发工作。     

蒙脱石含量对膨润土膨胀行为影响的试验研究

高放废物深地质处置中,作为缓冲回填材料的膨润土应具有良好的膨胀性能。为了解蒙脱石含量对膨润土膨胀行为的影响,采用自行设计的试验装置对不同蒙脱石含量膨润土的膨胀行为进行了试验研究。结果表明,在试验条件下,成型膨润土膨胀行为的各项指标(轴向最大膨胀力和径向最大膨胀力)均随着蒙脱石含量的增加而增加,且呈线性关系。蒙脱石含量为70%时,径向、轴向最大膨胀力分别达到2.03 MPa和2.25 MPa,其比值为0.902。结果可为膨润土设计提供参考。     

结构面对板岩力学特性影响研究

运用单弱面理论研究含单组结构面的板岩岩体抗压强度随结构面方位的变化情况,建立了相应的一维、三维抗压强度的变化规律。将该规律运用到南水北调西线的板岩试验结果分析中,研究结果表明:(1)运用单弱面理论建立的强度变化规律较好地吻合了单轴、三轴试验结果,可以认为正确反映了板岩的强度变化规律;(2)当结构面倾角在51.7°左右时,板岩的抗压强度取得最小值;并以此为对称中心,倾角向大小两个方向变化时,抗压强度逐渐增大,到一定角度后将变为岩块的强度;(3)板岩的破坏形式随结构面的变化而不同,可以产生沿结构面滑移、剪切破坏及复合破坏3种类型的破坏形式;(4)围压的增大会使得板岩的破坏方式由复合破坏向剪切破坏转变,结构面的密度对岩体的强度影响不大。     

湖相淤泥质软土固结系数确定方法的研究

采用有限的孔隙水压力监测数据,反演计算了土体固结系数,对比了反算的压缩模量与室内试验值。结果表明:针对深厚湖相淤泥质软土固结系数的求取,使用已有的计算固结系数的指数函数配合法是合理的;针对深厚湖相淤泥质软土径向固结系数ch的求取,cv/ch的假设比值的影响不大;固结速率在加载初期较快,随着时间的推移,固结速率逐渐减小,并趋于稳定。