岩体工程中分形理论应用初探

分形理论从确立至今已有20多年的时间,将分形理论应用于解决岩土工程问题已逐渐完善起来。介绍了分形几何的发展历程以及分形理论研究中的数学理论基础,归纳了分形理论研究的几种常用方法,总结了前人在相关领域的研究成果,并对其在岩土工程问题研究中的土的微结构分形、节理表面的分维、分维和岩石质量系数(RQD)间的关系、分形损伤以及分形断裂等方面的应用作了较为详细的阐述。     

安全煤岩柱性能研究及综合评价

在对里彦煤矿采矿地质条件分析的基础上,对安全煤岩柱的化学成分及其阻水性能、岩性及力学特征进行了研究.针对里彦煤矿的具体情况,分析了里彦安全煤岩柱的阻水性能,认为其阻水性能良好,可以适当减小防水防砂煤岩柱宽度,以提高开采上限,释放部分煤炭储量.     

土壤酸沉降缓冲机制的探讨

选取南方主要酸沉降区土壤作模拟酸雨淋溶实验,分析在酸雨作用下各土壤盐基离子的淋溶特性,硅、铝元素的释放规律及淋出液的 pH值变化特点。在此基础上,对土壤酸沉降的缓冲机制进行了探讨。      

岩石可钻性与分形性关系研究

通过钻井中破碎岩石的能耗分析,应用分形性岩石力学理论,并利用不同种类岩石的可钻性与其在钻井过程中钻头破碎岩屑的粒度分布,建立了钻井中钻头不同可钻性岩石破碎的分形模型,并详细分析了影响钻进的因素.该模型显示出,同一种类、同一种可钻性的岩石,在钻压、转速等钻井参数一定的条件下,破碎出来的岩屑的粒度分布成比例的变化.该模型的建立不仅可以用来优选钻头和钻井参数,并且可以在钻井过程中识别地层的岩性,是一种较为有效的随钻测量方法.该模型的优点在于,测量数据较为精准,并且测量过程中不要求停钻,起下钻和下放工具.此外钻井过程中产生的钻屑等固体废弃物的处理也愈发受到重视.     

雅鲁藏布江水化学演变规律

为探究1973～2020年雅鲁藏布江流域水化学演变规律,利用Piper图、 Gibbs图、离子比值和相关性分析研究水化学特征及离子来源,并采用钠吸附比(SAR)、钠百分比(Na⁺%)和渗透性指数(PI)评价雅江河水的灌溉适用性.结果表明,TDS均值为(208.30±58.26)mg·L^-1,随时间呈增加趋势;Ca²⁺是优势阳离子,占阳离子总量的(65.49±7.67)%,HCO^-₃和SO■是优势阴离子,分别占主要阴离子的(68.56±9.84)%和(26.85±9.82)%; Ca²⁺、 HCO^-₃和SO■的年代增幅率分别为2.07、 3.19和4.70 mg·(L·10 a)^-1;雅江水化学类型是HCO₃-Ca型,主要离子化学受碳酸盐岩化学风化控制,1973～1990年碳酸盐岩风化主要受碳酸作用,而2001～2020年间主要受碳酸和硫酸共同作用;雅江干流河水的主要离子...     

城市化快速发展区河水水化学特征及其形成机制

为揭示快速城市化区河水水化学特征及其形成机制,以重庆市高新区梁滩河为研究对象,分别采集枯水期河水水样25件和丰水期河水水样25件,测定河水水化学基本参数和常量阴阳离子.同时,运用数理统计、离子比值、空间分析等方法,结合2008年梁滩河河水化学资料,探讨城市化发展过程对河水化学组分的影响.结果显示:(1)梁滩河河水总溶解性固体(TDS)算数均值(下同)在丰水期和枯水期分别为330和299 mg·L^-1,高于世界均值100 mg·L^-1.(2)河水主要水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Na,HCO₃^-、Ca²⁺分别为优势阴、阳离子.(3)NO₃^-含量在丰水期和枯水期的超标率分别为100%和91%,SO₄^2-含量在丰水期和枯水期的超标率分别为20%和80%.熵加权水质指数(EWQI)显示,梁滩河丰水期水质较好,EWQI均值为50.4;枯水期水质中等,E...     

牟汶河中上游孔隙水化学特征及控制因素

为研究牟汶河中上游孔隙水水化学特征及离子来源,在牟汶河中上游莱芜盆地采集了孔隙水样品29组,综合利用相关性和主成分分析、 Piper三线图和Gibbs图集离子比值等方法,分析了该区孔隙水主要离子特征及其控制因素,揭示了该区孔隙水中的主要物质来源.结果表明,牟汶河中上游孔隙水阴阳离子以HCO^-₃、 NO^-₃、 SO₄^2-和Ca²⁺为主;以TDS>1 000 mg·L^-1为标准,正常值点水化学类型主要为HCO₃·NO₃·SO₄-Ca和HCO₃·SO₄-Ca·Mg型水,异常值点水化学类型主要为NO₃·Cl-Ca型水.地下水化学演化过程主要受岩石风化、阳离子交替吸附和人类活动影响,Na⁺+K⁺主要来自硅酸盐风化溶解作用,HCO^-     

他念他翁山中段仁措湖地区花岗岩风化晕生长侵蚀模型研究及原地生成宇宙成因核素测年思考

通过建立他念他翁山流域仁措湖地区的花岗岩风化晕生长模型与侵蚀模型,并利用此模型定量了仁措湖地区花岗岩暴露年代。研究结果显示：该地区花岗岩风化晕平均生长速率为4.88 mm? (10 ka) ^?1;平均侵蚀速率为2.15 mm?ka^?1。通过此模型对仁措湖地区的年代进行计算,得出该地区花岗岩风化时间约为(236±88)— (19834±1560) a。结合原地生成宇宙成因核素（terrestrial in situ cosmogenic nuclide,TCN）测年原理,推算出青藏高原花岗岩冰川沉积物至少侵蚀速率分别为：青藏高原东北部为(2.61±0.05) mm?ka^?1、青藏高原东南部为(3.43±0.70) mm?ka^?1、青藏高原中部为(3.42±0.34) mm?ka^?1、喜马拉雅中部为(3.71±0.72) mm?ka^?1、高原西部为(3.14±0.52) mm?ka^?1、喜马拉雅山脉西部为(3.36±0.67) mm?ka^?1、帕米尔高原东部为(3.45±0.59) mm?ka^?1、帕米尔高原西部为(3.11±0.41) mm?ka^?1、天山为(3.63±0.53) mm?ka^?1,恢复后整个青藏高原的TCN测年精度提高了10%左右。     

岩石蠕变效应颗粒流模拟中弹簧与黏壶参数对形特征的影响

为研究岩石蠕变效应颗粒流数值模拟中岩石蠕变参数的取值方法,基于颗粒流理论,采用平面颗粒流程序(PFC~(2D))以及由Maxwell模型和Kelvin模型串联而成的Burgers模型,开展了岩石试样在单轴压缩状态下蠕变模拟试验,采用控制变量法研究了Burgers模型中弹簧的弹性模量(E_m、E_k)、黏壶的黏度系数(η_m、η_k)和摩擦因数(f)对岩石蠕变特性的影响。试验结果表明:Maxwell模型中黏壶的黏度系数η_m对岩石试样蠕变过程的影响不显著;η_k、E_m、E_k和f主要影响岩石试样的瞬时蠕变值和初始蠕变阶段的蠕变速率。     

岩溶地下河补给的地表溪流溶解无机碳及其稳定同位素组成的时空变化

岩溶水体中溶解无机碳(DIC)主要以HCO_3~-形式存在,其同位素(δ~(13)CDIC)被广泛用于示踪DIC的不同来源及其影响因素.为了解亚热带典型岩溶溪流溶解无机碳及其稳定同位素的分布规律,本文以广西柳州官村地下河补给的地表溪流为研究对象,对其水化学特征和δ~(13)CDIC进行分析.结果表明,溪流上游和下游的DIC与δ~(13)CDIC都表现出明显的时空变化特征,地下河出口(G1点)HCO_3~-旱季浓度变化范围为(4.73±0.14)mmol·L~(-1),而雨季为(4.23±0.68)mmol·L~(-1).溪流下游(G2点)HCO_3~-旱季浓度变化范围为(4.56±0.23)mmol·L~(-1),而雨季为(4.20±0.59)mmol·L~(-1).溪流上游的旱季δ~(13)CDIC变化范围为-12.22‰±0.49‰,雨季的变化范围为-12.28‰±0.82‰;溪流下游的旱季变化范围为-10.73±0.71‰,雨季的变化范围为-11.10‰±0.90‰.两个点水体DIC含量旱季均高于雨季,且G1点要高于下游G2点.两个点水体δ~(13)CDIC值旱季较雨季偏重,且G2点水体δ~(13)CDIC值显著高于G1点δ~(13)CDIC值.地下河水和溪流DIC主要来源于土壤CO2和碳酸盐岩溶蚀,但是溪流上游与下游DIC和δ~(13)CDIC值差异表明水体的CO2脱气作用,水生植物的光合作用显著影响了水体DIC和δ~(13)CDIC值.