极地冻土低温力学特性及井眼坍塌风险分析

为解决极地冻土区油气资源储量极大但其力学特性和钻井井壁失稳机理尚不清晰的问题,对冻土岩样开展低温三轴力学特性实验,并基于此开展钻井井壁坍塌失稳相关数值模拟分析.结果表明:冻土的极限强度会随温度的降低和围压的增大而逐渐提高;冻土弹性模量尽管会随温度的降低而增加,但受围压影响较小,而泊松比基本不受温度及围压的影响;冻土内聚...     

冻土区固体废弃物处理研究现状与思考

冻土区固体废弃物的处理对未来的寒区经济发展、保护冻土及寒区生态环境意义重大。笔者总结近年来我国冻土区所进行的一系列工程和资源开采活动,表明冻土区固体废弃物处理的研究是必要而迫切的。通过介绍国内外近几十年来对冻土区固体废弃物处理的研究方法、思路和技术,并分析其成果与不足;使人们更好地了解和利用冻土区寒冷的气候条件、冻土的冻融循环、回冻等特性及永久冻土层的隔绝作用来处理冻土区的废弃物;同时给出了冻土区废弃物处理的研究成果及对策,还对未来研发的前景展望。     

基于GIS的中国碳排放时空分布规律研究

利用美国橡树岭国家实验室二氧化碳信息分析中心公布的我国碳排放数据和各省的化石能源消费及水泥产量数据,对1980-2011年我国碳排放时空分布规律进行了研究.结果表明:全国及各省碳排放量呈现明显的阶段分布特征;各省碳排放量的区域差异呈现“高—低—高—低”的变化趋势;地均碳排放强度存在以低值集聚为主的正的空间自相关性,集聚趋势不断变化且在2006年后逐渐稳定;在0.05的显著性水平下,地均碳排放强度最终呈现北京、江苏和浙江的显著性“高—高”区,甘肃、青海、四川、新疆、宁夏和云南的显著性“低—低”区及大量不显著区稳定分布的特点.     

1972-2021年赤峰市最大冻土变化特征

利用赤峰市1972-2021年最大冻土深度数据,运用滑动平均、Mann-Kendall突变检验及小波分析法,分析了赤峰市近50 a最大冻土深度的年际变化趋势、突变特征及周期性;利用相关分析法揭示赤峰市最大冻土深度变化的气象驱动因素。结果表明：赤峰市最大冻土深度近50 a呈显著下降趋势,气候倾斜率为-1.07cm·a^-1;1982年赤峰市最大冻土深度发生突变;通过小波分析可以看出近50a赤峰市存在10a的主周期;气温、地面温度的升高是赤峰市最大冻土深度变浅的主要因素。     

条间力分布对Sarma法条间强度参数及安全系数影响分析

Sarma法作为极限平衡法的一种,可以用来评价各种类型滑坡稳定性。通常情况下将各岩土层强度参数的加权平均值作为等效的强度参数,分别根据条块间正应力的分布为三角形、平行四边形、梯形推导出相应的等效条间强度参数。将各自强度参数取值对安全系数的影响进行比较,分析条间力分布对条间强度参数取值和安全系数的影响。结果表明:1)条块间等效内摩擦角与条块间法向压力的分布有关; 2)随着岩土强度参数差异的增大,条间力的分布对安全系数有一定影响,条间力三角形分布对安全系数的影响最小; 3)与传统的条间强度参数取值相比,三角形分布时的安全系数偏高,四边形分布时的安全系数相等,梯形分布时的安全系数偏低,而取数值平均时的结果相近; 4)随着上部岩土层内摩擦角的减小,各种分布得到的安全系数均呈下降趋势,但三角形分布时的结果所受影响最小。     

火灾时期矿山通风巷道“特征环”与“关键环”的分布特征研究

为研究火灾时期矿山通风巷道风流的流动特性,基于水平巷道及火灾的物理数学模型,采用数值分析方法,研究分析火灾时期巷道内紊流充分发展截面上“特征环”与“关键环”的分布规律。结果表明:同一火灾强度和同一通风风速下,通风巷道内风速“特征环”分布特征分别存在临界风速值和临界火灾强度值;矿井火灾时期,通风风速与火灾强度均是影响巷道内风速“特征环”分布的关键因素;当巷道内通风风速大于或等于5 m/s时,火灾下风流平均风速点的位置可由正常通风时期的“关键环”特征方程进行计算。     

考虑应变硬化和扩容特性的巷道围岩稳定性分析

为获得更为准确的巷道围岩应力分布和位移特征,在考虑围岩峰前应变硬化和扩容特性的基础上,由围岩平衡方程推导出围岩弹性区和塑性区应力表达式以及塑性区半径和位移的解析表达式,运用FLAC3D软件模拟巷道围岩应力分布,并通过算例分析围岩应变硬化、扩容特性、强度特征等因素对理论解的影响。研究结果表明:考虑应变硬化后,围岩径向应力呈光滑无尖峰分布,围岩应力分布特征与数值模拟结果一致;应变硬化和扩容对巷道围岩弹塑性解均有影响,围岩稳定性分析中,不可忽略这两者的作用;增大支护阻力、强化围岩有助于提高围岩稳定性。     

大规模埋地CO_2管道泄漏过程中的温度场变化

化石燃料燃烧产生温室效应明显,为解决这一问题,提出碳捕集利用(CCS)技术。CO_2管道运输在CCS技术链中占有重要地位,研究埋地管输安全是重中之重。基于大规模CO_2埋地泄漏试验装置开展了高压CO_2的泄漏试验。测量了CO_2在泄漏口径为1 mm、3 mm时,泄漏过程中的埋地管道壁面温度、土壤温度分布、干冰球和冻土球的大小。分析了干冰球和冻土球体积增大的过程。结果表明,泄漏过程中泄漏口附近有椭球形的冻土球生成,冻土球内包裹着干冰球。泄漏口径增大,干冰球和冻土球的体积增大,体积增大的速率加快。在泄漏过程中管壁温度先上升后下降最后稳定。泄漏口附近的土壤温度经历了恒定、缓慢下降、温度快速下降和稳定4个阶段。越靠近泄漏口温度越低,泄漏口径越大低温区域越大。     

青藏铁路路基中正融土斜坡稳定性分析

冻土斜坡稳定性问题出现于20世纪50年代的极地地区,青藏铁路的建设,提出了高原地区斜坡稳定性课题。目前,常用的有5种正融土斜坡稳定性分析的方法,均以极限平衡法为依据。根据分析认为,Pufahl[1]的分析方法比较适合高原地区的正融土斜坡稳定性。该方法认为,冻土斜坡失稳的主要原因归咎于土中的孔隙水压力。水压力包括以下3个主要方面,即渗透压力、由自重引起的固结压力和融化固结引起的固结压力。笔者利用非饱和理论,引用孔隙水压力P1和孔隙气压力P2表达在冻土边坡稳定性分析中,提出用相应的冻土斜坡稳定性分析方法。     

主、次裂隙对岩石变形破坏机制的影响研究

为研究主、次裂隙在近似T型分布下对岩石变形破坏机制的影响,基于含主、次裂隙类岩石试件的单轴压缩试验及线弹性断裂力学理论,研究了轴向压缩下由夹角变化引起裂隙岩石中主、次裂隙应力场的变化规律,并进一步探究了其对岩石强度与变形特征的影响。研究结果表明:次裂隙的存在对单一裂隙试件的强度特征有明显影响,含次裂隙试件强度降至单一裂隙试件的30.2%~47.5%;裂隙夹角由30°增加至60°时引起主裂隙相交节点两侧剪应力方向由同向转变为异向,由应力的叠加转变为应力的抵消,对裂隙岩石的破坏过程产生抑制作用,从而增强岩石的峰值强度;相较于裂隙间应力场的相互影响,新增裂隙数量所增加的能量消耗引起的强度特征变化更为显著。     

青藏高原多年冻土区露天煤矿边坡地温预测模型研究

为预测青藏高原多年冻土区露天煤矿边坡地温变化,揭示多年冻土分布规律,指导寒区露天矿安全生产,以木里煤田聚乎更矿区露天矿边坡2011—2014年地温监测数据为基础,通过数据的统计与拟合,依据传热学理论建立研究区多年冻土地温预测模型,并利用邻区露天矿冻土地温监测结果与数值模拟对预测模型精度进行验证。研究结果表明：木里煤田聚乎更矿区露天矿边坡季节活动层厚度普遍在5.75～6.59 m,多年冻土下限在63.85～64.35 m,地温年变化深度在11.65～12.25 m;采矿揭露后,边坡表层原生多年冻土演化为3.85～5.65 m季节活动层;坡面季节活动层厚度较原生季节活动层厚度略薄,随着冻融循环周期的递增,其厚度逐渐接近原生厚度;冻土地温变化曲线与简谐波波形线接近。本文所提出的冻土地温预测模型可用于预测青藏高原多年冻土区边坡地温变化,研究结果可为寒区露天矿边坡稳定性研究提供技术支撑。     

中国工业碳排放强度时空特征分析

基于我国2003—2015年30个省市的工业碳强度数据,运用Moran’s I指数分析法和动态演进模型,分析了中国工业碳强度的时空差异性特征。研究表明,中国工业碳强度呈现"西高东低"的特征且其空间集聚特征明显,以H-H和L-L集聚为主;在2003—2015年全国、东部和中部地区工业碳强度分解差距持续走低,呈动态收敛趋势,仅西部地区的分解差距先扩大后减小,但整体变化幅度不大。     

复合板压力容器点腐蚀缺陷运行适应性评价

为准确反映含点腐蚀缺陷复合板压力容器的安全状态,在复合结构弹性力学分析的基础上,通过工程实例,采用运行适应性(FFS)评价方法对其进行安全评定与剩余寿命评估。结果表明:复合板压力容器安全评定时应考虑覆材的影响,依据提出的力学模型分别对覆材厚度计入和不计入强度设计2种情况进行应力校核,同时结合蚀孔的分布特征,对其特征尺寸进行统计学平均后计算剩余强度。在剩余寿命预测中,已考虑蚀孔直径和深度随时间变化对剩余强度的影响。通过计算最大工作压力(MAWP)参量,已对某一压力容器进行寿命评估。     

基于概率统计的土石混合体边坡可靠度分析方法

为确切描述边坡实际状态,更准确评估边坡稳定性,提出一种基于概率统计的边坡可靠度分析方法。该方法考虑土石混合体边坡平均强度的不确定性和强度在空间上的变异性,综合利用蒙特卡罗方法和连续非连续单元法(CDEM)计算评估边坡可靠程度;将坡体表面的相对位移量作为基本指标,从定性和定量2个方面确定边坡的失稳标准;通过分析一个典型的土石混合体边坡,获得边坡在不同强度分布和强度等级下的可靠度,并结合一个实例对文中方法的有效性进行验证。结果表明:边坡强度的分布特性对边坡的变形失稳结果有较大影响,利用基于概率统计的可靠度分析方法可建立边坡稳定性与岩土材料强度特性的关系。     

平顶山矿区东、西分区特征关键影响因素研究

为研究平顶山矿区东西分区的特征,对比多种因素,分析矿区东西区的瓦斯分布特征、突出分布特征和构造煤分布规律,论述地应力和瓦斯耦合对东部矿区突出的控制作用。结果表明,东区瓦斯含量和突出强度明显高于西区,原因是其受控于东区褶皱区,地应力和瓦斯耦合控制着东区的突出;而锅底山断层的形成及其后期演化使西区突出危险性小于东区。东西地质构造的不同,不但导致构造煤、瓦斯含量分布不同,而且给地应力与瓦斯耦合提供了不同的条件。总之,东部褶皱区是造成东区与西区产生明显分区性差异的关键影响因素。     

平顶山十矿地下水中天然有机质垂向分布特征

为了研究平顶山十矿各含水层的水化学特征差异,检测分析了地下水中天然有机质含量和荧光特性的垂向分布规律。结果表明:天然有机质含量在垂向上先急剧减少后逐渐稳定,且浅部含水体与深部含水层存在显著的有机质含量差异,深部含水层之间则难以区分;浅部含水体中有机质含量高,各荧光指纹区的荧光峰均有显现,且荧光峰强度较高,第四系水中各荧光峰强度略小于地表水;深部含水层中,荧光峰数量与含水层深度成负相关,Ⅱ区和Ⅳ区的荧光峰强度先增加后减小,其他荧光峰的强度则逐渐减小。研究表明,利用天然有机质含量和荧光特性,能够建立各含水层在垂向上的水化学特征。     

城市地下空间开发引起的塌陷灾害

<正>改革开放三十多年来,工业化与城市化成为我国经济现代化最典型的特征。但城市化就像一把双刃剑,在提高广大人民生活水平的同时,又使得城市人口密度迅猛增加,规划建设用地愈发紧张。于是,人们提出了一种立体化的发展模式,将眼光转投到我们的脚下,即地下空间。     

多年冻土区铁路路基沉降变形研究与思考

根据青藏铁路路堤、路堑过渡带冻土路基分层沉降变形现场监测资料,笔者分析了路基变形的来源及机理。研究结果表明,路堑段,路基沉降变形主要来源于路基换填土层的固结变形;零填段,路基沉降变形主要来源于路基基底以下至原冻土上限之间活动层的压密变形;路堤段,路基沉降变形主要来源于高温-高含冰量冻土在较高附加应力作用下产生的压缩及蠕变变形,该变形在目前尚无明显衰减趋势,且相同时期各层沉降量明显比路堑段及零填段大,必须引起注意;最后从国内外研究现状讨论了系统开展高温-高含冰量冻土区路基变形研究的必要性和紧迫性。     

湘中地区恩口煤矿老采区复采的水害防治研究

湘中地区碳酸盐岩广泛分布,其中岩溶的发育受岩性、地貌、水文、构造运动等诸多因素的控制,主要分布在地下水排泄区,给煤炭资源的开发带来了严重水患。针对恩口煤矿水害问题,笔者在翔实的野外调查基础上,通过分析矿区水文地质条件、矿井水文地质特征;总结以往矿山防治水经验和教训;探讨今后老采区复采的防治水害方向和重点;认为壶天河的山口冲段、小碧河的西坪段、涟水河的杨家冲段等为重点防区,对河床铺底强度不可靠的部位应该重新加强铺底。     

高速公路断面运行车速分布特征研究

在探讨车速分布指标与交通安全关系的基础上,对影响高速公路安全性设计与评价的运行车速指标分布特征进行深入研究。以高速公路大量实测运行车速数据为分析对象,通过研究断面运行车速频率分布特征,利用PP概率分布图和单样本K-S检验方法,对车速数据进行正态,Weibull(威尔布),Gamma(伽玛)及Logistic等4种分布形式的拟合检验。基于统计学原理,提出求解运行车速特征指标的方法。结果表明:高速公路断面运行车速服从正态分布;采用概率分布累积函数可有效解决运行车速基础理论中原始观测车速数据的指标准确量化问题。