论天然气水合物与海底地质灾害、气象灾害和生物灾害的关系

论述了天然气水合物与海底滑坡、全球变暖和海底生物灭绝等地质、气象、生物灾害的关系。海底天然气水合物的分解能够减小沉积物的胶结强度,并导致沉积层孔隙压力的过剩,进而诱发海底滑坡的发生。天然气水合物与全球变暖关系密切。从天然气水合物释放出来的甲烷可使地球温度升高4℃至8℃,升温的结果一方面可能中和全球变冷的趋势,另一方面也可能加剧全球变暖的趋势。全球天然气水合物大规模的分解,导致了海底单细胞生物大量灭亡,对海底生物多样性的保持构成巨大危害。在天然气水合物开发利用的设计阶段和实施阶段,必须有足够的防范意识和技术措施,防止或尽可能减少天然气水合物开发利用造成的各种环境灾害。     

水合物分解对桩基础应力和变形影响的研究

赋存于海底沉积物中的天然气水合物与固体颗粒相互胶结,增加了沉积物的强度,一旦水合物分解,会引起沉积物剪切强度降低,如果在含有水合物层上面或附近存在桩基础,必然影响其稳定性.本文采用应力释放法,通过数值计算,分别讨论了桩基础底部位于含水合物地层不同深度时,水合物分解对桩基础应力和变形的影响规律.计算结果表明,随着水合物分...     

孔隙液体相态对饱和砂土力学特性影响试验∗

天然气水合物开采过程中,水合物分解会引起沉积物孔隙液体相态变化,降低海床的安全稳定性。基于低温、高压三轴试验仪,以粉细砂土为骨架,制备含冰/不含冰甲烷水合物沉积物试样以及饱和砂土试样,开展三轴压缩试验,分析饱和砂土中孔隙液体处于不同相态条件下试样的应力?应变和强度特性,比较在剪切过程中孔隙水压力以及切线模量等参数变化。试验结果表明：含冰/不含冰甲烷水合物沉积物以及饱和砂土的强度比值约为 2.6∶ 1.7∶1,且均表现为应变硬化;含冰水合物沉积物的结构性较其余两者相对更强,即初始切线模量值相对更高;但是在遭受剪切后结构均破坏,切线模量迅速降低。     

海底沉积层内CO2水合物长期储存的地质风险评估∗

新一代南海可燃冰开采、固碳和地质修复三联技术采用 CO₂水合物置换开采法,将 CO₂注入开采完后的天然气水合物储层,并在低温高压条件下以水合物形态进行长期地质封存。此方法既可实现能源开采,又能有效缓解温室效应,但目前对于海底沉积层内 CO₂水合物长期储存的海底边坡稳定性问题研究较少。基于流固耦合方法和强度折减法,模拟得到海底边坡在不同位置、不同时期的应力、应变、位移变化情况,分析边坡在水合物全分解过程中的稳定性。依据南海可燃冰储藏区域的地形条件和土体参数,设计不同真实环境下的工况,探究各项参数的改变对边坡安全系数的影响。研究结果表明,将 CO₂水合物分解度控制在安全范围内,即可施行长期海底碳封存。 在水合物分解程度到一定程度后,斜坡的塑性应变值开始急剧增加,并逐渐形成了向上连通的塑性贯通区,此刻斜坡开始发生破坏。地形条件对斜坡稳定性的改变大于土体参数,影响程度排序为斜坡坡角＞水合物层厚度＞水合物层埋深,摩擦角＞黏聚力＞弹性模量,其中关键因素为坡角和摩擦角。     

“可燃冰”是个什么玩意?

正近些年来,一个名词频频出现在报纸、电视、电脑等媒体上.不断进入人们的视野.这就是——"可燃冰"。"可燃冰"究竟是个什么东西呢?其价值与探索研究它的意义何在?"可燃冰"的学名为天然气水合物,主要成分为水和天然气,是甲烷和水在海底等高压低温下形成的固体燃料。纯净的天然气水合物呈     

水合物分解中深水基础抗拔性能模型试验研究∗

我国正在推进天然气水合物开发的产业化进程,海域水合物大规模开采可能影响临近深水设施的基础承载性能,进而诱发工程事故和环境风险。采用室内缩尺物理模型试验,模拟海域水合物的开采分解以及临近锚板基础的承载性能变化过程,测试了基础在不同水合物分解程度下的抗拔性能。试验结果表明,邻近锚板基础的抗拔性能在水合物分解过程中变化显著,随着分解阵面的扩展,分解程度提高,基础的抗拔承载力急剧降低;水合物完全分解后抗拔力下降为未分解时的 2.89‰,水合物分解中抗拔力折减程度与分解锋面相对距离之间拟合呈现正相关函数关系,拉拔破坏由脆性转为塑性破坏。     

SPH与CEL方法在海底滑坡计算上的对比分析

研究表明,海底滑坡大大影响水下生产系统、海底管道和其他海洋结构的稳定性和安全性。即使倾斜角小于1°滑坡也可以发生。目前陆上滑坡的研究较多,但海底滑坡的研究很少。本文比较分析了CEL和SPH方法在海底滑坡上的应用。可以看出,采用SPH方法和CEL方法进行海底滑坡的计算都是可行的。CEL方法在某些方面的结果更为准确。当SPH和CEL的单元数量较少时,SPH的计算时间比CEL短,但是随着单元数量的增加,CEL方法计算速度比较快。如果需要拉格朗日结构的应力值,最好选择CEL方法。     

季节冻土区冻融期黄土滑坡基本特征与机理

在我国北方大部分地区滑坡灾害的发生有两个高峰期,即雨季和冻融期,而目前对冻融期滑坡的研究尚处在起步阶段,导致对冻融期滑坡的防治效果远不及雨季滑坡。本文以甘肃黄土滑坡为研究对象,探索季节冻土区冻融期黄土滑坡的基本特征和形成机制。结果表明,季节性冻融作用是季节冻融期黄土滑坡滑坡发生的主要因素,其不但在斜坡表层产生强烈作用,而且可引起斜坡深处地下水富集、土体软化范围扩大和静、动水压力增大等冻结滞水效应,促使斜坡整体性大规模变形破坏,导致滑坡发生。     

横向滑坡作用下管道裂纹力学影响因素分析∗

地质灾害和管体缺陷是油气管道安全运行的两大风险,山体滑坡是长输油气管道常见的一种地质灾害,裂纹是管道运行中难以发现却时有发生的管体缺陷之一。当穿越滑坡区的管道遭遇管体裂纹时,多重载荷的作用可能导致管体裂纹加剧甚至断裂失效。基于极限分析设计准则,研究了相关因素对滑坡区管道轴向裂纹的影响,采用有限元法,分析了滑坡宽度、滑坡位移、裂纹位置、裂纹深度比、裂纹形状比以及管道内压对裂纹J积分的影响。结果表明:滑坡宽度越大,J积分越小,滑坡位移越大,J积分越大;裂纹处于12点位置时,其J积分值最大,即轴向裂纹垂直于滑坡面时最危险;裂纹深度比和管道内压的增加均会导致J积分最大值呈指数增加,而裂纹形状比的增加会导致J积分最大值呈线性减小,J积分均在裂纹最深处取得最大值;较大的裂纹深度比会导致裂纹沿深度方向的扩展速度远大于沿长度方向,而较大的裂纹形状比会导致裂纹沿长度方向的扩展速度高于沿深度方向。     

滑坡灾害的成因机制及其特征分析

较为详细地分析了安县大光包巨型滑坡、云南德昌滑坡和宝兴县省道S210沿线滑坡的成因机制及特征,搜集总结了20世纪以来的重大滑坡事件,并对滑坡的类型、地质条件、诱因等进行了分析与归类。分析结果表明:(1)大部分边坡发生滑坡现象是内因和外因的共同作用导致的,即边坡本身岩土体性质的弱化以及外部所施加的荷载;(2)影响边坡稳定性的所有外部因素中,降雨、地震首当其冲;(3)对于二元结构或者含有软夹层的边坡来说,当地质条件恶劣时,在降雨、地震等外因的激发下,极其容易发生滑坡;(4)含软夹层的边坡发生滑坡时,滑动带多是由软夹层演化而成的。     

滑坡灾害孕育-激发过程中的水-岩相互作用

降雨造成的地下水与斜城岩土体之间的复杂作用--水-岩相互作用不仅是滑城灾害的主要激发因素,它的滑坡孕育过程中也发挥着重要作用.以往的相关研究主要集中在滑城激发有关的突隙水压力效应的滑城临界降雨量、地下水富集斜坡的稳定性评价、水-力耦合及地下水对岩石的软化效应等方面.孕育过程在滑城研究中居于重要的基础性地位.以流-固耦合等理论为基础对岩体进行时效变形预测,对于斜坡研究中居于重要的,但是,由于大多数滑城的孕育都是在近地表的侵蚀性地球化学环境中进行的,与深埋地下空间的开挖问题存在明显区别.作为水-岩相互作用主要类型之一的水-岩化学作用是造成这种差别的主要因素.深入开展滑城灾害孕育过程中的水-岩化学作用研究不仅对斜城维护、加固及滑城预报是重要的，而且可以促进水-力双重耦合、水-热-力及水-热-力-化学多重耦合等复杂理论的发展.     

黄土高原滑坡及其利用的探讨

黄土高原滑坡是十分严重的自然灾害,往往能给人民生命财产造成极大损失,又是黄土高原严重水土流失的主要产沙方式。如何变害为利,利用滑坡天然聚湫以及利用滑坡机理,发展人工滑坡,促进水保、治理沟谷,发展农业生产是黄土高原研究的新课题。     

地下水与优势结构面对库岸滑坡形成的联合效应——以龙羊峡近坝库岸滑坡为例

为了深入研究近坝库岸滑坡的形成机理,首先分析了区域地下水的溶蚀作用和动水压力作用,又运用综合评分法确定出了对滑坡形成有利的优势结构面,发现区域滑坡滑带的形成是地下水与优势结构面长期联合作用的结果。以龙羊峡滑坡为例,揭示了半成岩湖相地层中滑坡滑带独特的三段式结构特征,验证了地下水与优势结构面的联合效应对近坝库岸滑坡形成的控制作用。     

三峡水库水位上升对香溪河流域典型滑坡的影响分析

在三峡水库蓄水后,香溪河流域众多滑坡出现变形失稳现象。白家堡滑坡、耿家坪滑坡、白马滩滑坡在蓄水后的变形特征各不相同。对库水位上升后3个滑坡的变形特征及其渗透性进行了比较研究,表明影响滑坡响应时间的主要因素是滑体的渗透性。以白家堡滑坡为例,利用摩根斯坦-普赖斯法,对不同c、值,进行75~175 m水位线的稳定性系数演算,发现各c、值不同水位线下稳定性系数曲线的变化规律有2种类型,即下降—平直型和下降—上升型,这种变化规律与浸水部位密切相关。     

平面滑动型涉水岩质滑坡速度计算模型研究

很多大水库有大量的库岸滑坡涉水,水阻力无疑是涉水滑坡运动速度的一个最重要影响因素.将水中运动块体迎水面所受的总阻力分为静水阻力和运动阻力两部分,基于块体水下运动阻力实验,分析了不同运动速度和不同涉水深度对水下运动块体迎水面所受到的水阻力的影响,确定了水下运动块体迎水面的水阻力计算模型；以平面滑动型涉水岩质滑坡为模型,分析了水下部分静水压力的计算模型,结合滑坡运动的动力学和运动学方程,提出了平面滑动型涉水岩质滑坡运动速度计算模型.     

基于因子分析和BP神经网络的滑坡抗剪强度参数取值

滑坡抗剪强度参数取值是一直困扰滑坡防治工程设计的一大难题,目前其研究方法主要有试验法、反分析和统计分析法,但都没有考虑其他基本物理力学参数的影响。为此,提出了以某一区域工程地质条件相似的滑坡基本物理力学参数为基础,采用SPSS数学分析软件分析滑坡各基本物理力学参数与抗剪强度的相关性,筛选出对滑坡抗剪强度影响较大的因子;然后采用BP神经网络模型研究区域滑坡抗剪强度与影响因子的网络结构,并以建立的神经网络结构对该区域的滑坡抗剪强度参数进行估算;最后以万州区滑坡为例进行分析和验证。研究结果表明,采用神经网络计算的结果与滑坡试验得到的结果误差基本都在5%左右,精度较高。     

美姑河洛渣滑坡稳定性分析

水库库区内的滑坡对水利工程的威胁历来备受关注。影响坡体稳定的因素很多，而蓄水往往是导致库岸失稳的主要激发因素。滑坡稳定性评价工作各个环节的侧重点各不相同，如何能够做出正确的结论，就显得极为关键。重点通过现场调查，充分分析滑坡的工程地质条件，重视岩土参数的选取，以定性分析为主，并借助多种计算手段，得到关于美姑河洛渣滑坡稳定性分析定量化的评价结果。     

香港大屿山岛自然滑坡的空间分布与影响因子浅析

香港地处热带高温多雨强风化区,且地形陡峭,人类活动对自然环境的影响较大,导致滑坡灾害成为香港地区最主要的自然灾害之一。 许多针对香港滑坡的研究侧重于研究人工斜坡上发生的滑坡,由于自然滑坡难以调查,很少有人从区域的尺度来研究自然滑坡。然而,几十年的研究和调查表明,自然地表滑坡确实代表着一种自然灾害。大屿山岛是香港地区最大的离岛,保存着相对完整的自然状态,是研究香港地区自然滑坡的理想研究区。本文利用多年航片解译的滑坡数据,在应用地理信息系统技术的基础上,分析了大屿山岛自然地表滑坡的空间分布特征及滑坡与地形、地貌、地质、土地利用和植被等相关影响因子的关系。