尾矿坝辐射井降水模型

尾矿坝浸润线过高是金属矿山企业面临的一大安全隐患,在尾矿坝建立辐射井是降低坝体浸润线的有效手段,渗流浸润线的确定与排渗量的计算是尾矿坝辐射井设计和布设需要解决的关键问题。分析了现场实测浸润线数据,发现尾矿坝辐射井作用下的降水曲线有如下特征：辐射管长度范围内浸润线形状为下凹的指数函数曲线;辐射管长度范围外浸润线形状为上凸的对数函数曲线。推导了尾矿坝辐射井的降水曲线模型和排渗量模型,对比模型计算数据和现场实测数据并进行误差分析,计算结果显示：该模型中浸润线、排渗量的计算值与现场实测数据较为接近,可用于辐射井浸润线位置和排渗量的预测。     

浅埋岩溶隧道灾变机制及其防治

 针对重庆云雾山隧道浅埋岩溶段施工中发生的岩溶地质灾害事故,对浅埋岩溶隧道地质灾害的关键致灾因子及相互关联进行理论分析,并结合现场岩溶处治实践,对其实施效果进行评价。研究结果表明,浅埋岩溶隧道五大致灾因子为埋深浅、上覆地层松软、岩溶发育程度和规模、补给水源以及工程因素,其中施工揭穿顶部和两侧的溶洞连通地表水涌入塌陷区是主要诱因,含溶洞断面的位移释放主要发生在开挖前和开挖瞬间。同时,浅埋岩溶隧道地表水对隧道稳定性影响比地下水更为明显,故解决岩溶灾害的根本途径在于采用合理的设计施工方法,实现施工扰动条件下岩溶动力系统平衡状态的平稳过渡。     

深部盐岩溶解速率试验研究

利用自制仪器对某超深地层(约2000m)盐岩、含泥盐岩进行了常温和高温溶解试验,发现密度与时间关系呈现指数衰减,并对其参数进行了拟合,得出常温下纯盐岩的溶解速率是含泥盐岩的1.26倍,高温86℃和高温50℃时的溶解速率分别是常温下的2.32和1.49倍。根据质量守恒原理,分别推导得出了常温和高温下溶解速率与密度的函数关系。通过实验数据得出,常温和高温下溶解速率与密度都可以近似成线性关系,并对各个参数进行了拟合,为深部盐岩溶腔建腔模拟提供了基本参数。     

上游式尾矿坝地震响应实例分析

1976年7月28日发生的唐山大地震对区域内的多个尾矿坝造成了不同程度的破坏。为研究地震作用下尾矿坝体的响应特征,以唐山地震前后某尾矿坝勘察成果为依据,分析了地震对尾矿粒度分布、抗剪强度及尾矿压缩特性的影响。研究结果表明:1地震后,尾矿坝上层(埋深≤12 m范围)细粒尾矿增加,下层(埋深12~25 m范围)细粒尾矿减少。2地震对尾矿坝的影响具有区域性。地震后靠近下游坝坡区域尾砂内摩擦角总体降低,上层尾矿变松散,下层尾矿变密实;靠近库内水边线区域,上层尾矿变密实,下层尾矿变松散。3地震作用下尾矿的压缩特性基本不受影响。研究成果可以为地震区上游式尾矿坝的抗震设计提供参考。     

新疆阿奇山地段岩体节理特征研究

我国高放废物处置库新疆预选区的阿奇山地段是有利候选地段之一。本次在阿奇山地段进行详细的地质节理调查,以地表露头及采石坑内的节理为主要对象,通过现场节理调查取得节理数据,共测得3680条节理数据。进行节理几何特征的概率分析,对岩体赋存的结构条件进行有效、准确的描述和定量分析,准确地确定岩体节理的分布。由结果可以看出阿奇山地段的岩体节理以陡倾角的剪节理为主,且节理倾向和倾角符合正态分布规律,节理间距用负指数分布规律很好表示,阿奇山地段各区域的节理间距属于宽间距,由此表明此地段岩体完整性较好。本次研究得到阿奇山地段岩体节理基本特征参数,为高放废物深地质处置库的选址、概念库设计以及进行核素迁移规律研究提供翔实的资料。     

北山预选区新场地段岩体节理几何特征及评价

 准确分析和评价BS17,BS18和BS19钻孔周边岩体节理几何特征,是我国高放废物处置北山预选区新场地段场址筛选及适宜性评价的重点内容和关键步骤之一。通过现场调查、数理统计和概率分析等方法,对该地区的岩体节理几何特性进行研究,结果表明：(1) 各钻孔均发育4个节理优势组,尤以NE向和NW向最发育;(2) 节理倾角以陡倾角的剪节理为主,节理产状服从正态分布函数,节理间距可用负指数函数进行有效拟合;(3) 节理平均间距宽,迹长长,中点面密度小。基于岩体节理在高放废物处置库工程安全运行中的重要性。采用 法对岩体节理发育特征进行综合评价,发现新场地段3个钻孔周围岩体节理发育程度轻微、区域差异性小、岩体完整性好,断层对其两侧岩体的节理发育有促进作用,研究结果可为北山预选区处置库场址筛选和场址适宜性评价提供必要的数据支持。     

岩石直剪峰后曲线与抗剪强度参数关系探讨

对多组泥岩、白云岩和灰岩试样进行直剪试验,利用不同法向应力下峰值剪切强度求得其抗剪强度参数(内摩擦角和黏聚力c)。通过对剪应力–剪切位移曲线的进一步分析,发现峰后曲线和抗剪强度参数有以下关系:(1)峰值剪应力与残余剪应力之间的剪应力跌落值近似等于黏聚力c;(2)残余剪应力和法向应力关系可近似用内摩擦角来描述。将2种方法求得的抗剪强度参数进行对比,结果表明:在法向应力满足一定条件时,利用峰后曲线求得的抗剪强度参数可作为岩石的抗剪强度参数的近似值。基于对以上现象的理论分析,提出一种利用峰后曲线计算岩石的抗剪强度参数的近似方法,并给出该近似计算方法的具体计算过程。该方法较直观地解释了岩石直接剪切试验峰后曲线的物理意义。     

极端风险因素影响的深部层状盐岩地下储气库群运营稳定三维流变模型试验研究

盐岩因其非常低的渗透特性与良好的蠕变行为被公认为能源储备最理想的介质。为有效反映不同采气速率、注气速率、运行低压、运行高压、储库失压、储气压差以及储库间距等极端风险因素对盐岩地下储气库群运营安全稳定的影响,采用满足流变相似条件的盐岩储气库介质模型相似材料,对江苏金坛深部层状盐岩地下储气库群的运营稳定进行三维流变地质模型试验。试验结果表明：(1) 洞腔径向位移和径向应变随着注、采气速率的增加而逐渐增大;(2) 洞腔随储气内压的减小而不断向洞内收敛变形,随储气内压的增大而不断向洞外扩张变形,当储库采气降压到3 MPa或注气升压到22 MPa时,洞腔出现加速蠕变现象;(3) 相邻洞腔位移随着储气压差的增加而增大,当储气压差达到9 MPa时,洞腔出现加速蠕变现象;(4) 储库群之间存在明显的相互影响,洞腔位移随着储库间距的减小而增大;(5) 当盐腔突然失压时,洞周径向位移和径向应变瞬间突然增大。因此,为保证盐岩地下储气库群的安全运营,建议储气库群的最大采气速率应小于0.65 MPa/d,最大注气速率应小于0.75 MPa/d;储气库群的最低运行气压应大于3 MPa,最高运行气压应小于22 MPa;相邻储气库间的最大储气压差应小于9 MPa;储气库之间的间距应大于1.5倍储库最大直径。这些研究成果可为盐岩地下储气库群的运营安全控制与管理提供重要的试验依据。     

盐穴储气库建槽工程实践与顶板极限跨度分析

通过分析金坛盐穴储气库的建槽工程案例,探讨建槽施工中遇到的若干问题,总结经验教训并提出工艺改进方案,进而讨论建槽期工艺设计应考虑的关键问题,阐明确定盐腔顶板极限跨度的必要性,并提出建槽期盐腔顶板极限跨度的确定方法,应用该方法开展基于数值试验的极限跨度分析,获得不同侧溶底角及盐腔高度条件下的盐腔顶板极限跨度,并对其规律进行分析。     

可用于造腔试验的型盐相似材料研究

用相似理论推导盐岩力学特性相似模型,得到力学参数的相似判据。以重庆北碚盐矿作为相似材料主料,考虑压制力、盐粉含水率、盐粉粒径、盐粉不溶物含量4个影响因素,开展型盐材料配比试验。结果发现：北碚天然盐粉16目粒径,在105～110 ℃烘箱中烘干24 h,100 MPa的压制力,并保压30 min,制备出来的型盐其单轴力学性质与金坛盐岩相似,且满足相似模型的要求。用最佳配比制备型盐,研究其在常温时上溶、侧溶的溶解特性,及60 ℃,70 ℃,80 ℃时侧溶的溶解特性。结果表明：型盐在上溶、侧溶时,其溶解速率都比天然盐岩小,分别为天然盐岩溶解速率的0.75,0.81倍;在溶液温度60 ℃,70 ℃,80 ℃的情况下,其溶解速率同样比天然盐岩小,分别为天然盐岩溶解速率的0.88,0.74,0.78倍。该相似材料配比可用于制备大尺寸型盐来模拟盐岩造腔全过程,对造腔模拟研究具有重要作用。