天然裂缝多特征组合对页岩储层渗流的影响

页岩气开发需要通过水力压裂技术形成缝网系统,为了研究天然裂缝特征对页岩储层渗流的影响,基于页岩储层中的质量守恒定律、朗格缪尔吸附方程及达西定律等,推导出了用于描述储层压裂区域内气体渗流行为的数学模型;基于该数学模型对引入的嵌入离散裂缝模型进行数值模拟,将模拟结果与已有文献结果,以及与现场实际生产数据进行对比,验证了模型的正确性;并在不同的天然裂缝渗透率、密集度、倾斜角组合情况下进行了页岩储层渗流数值模拟,研究了不同天然裂缝特征组合对页岩储层渗流的影响。研究结果表明:该数学模型能较好地模拟出储层情况,改变天然裂缝渗透率、密集度、倾斜角等参数均对页岩储层渗流行为有明显影响,增加天然裂缝渗透率会加大倾斜角、密集度对储层渗流的影响,对产气量的影响约10%;增加密集度会加大渗透率对储层渗流的影响,减小倾斜角对储层渗流的影响,对产气量的影响约6.3%;增大倾斜角会同时减小密集度、渗透率对储层渗流的影响,此现象可能是由于天然裂缝与水力裂缝交叉位置数量降低所致。该成果一方面可加深对不同天然裂缝特征组合与储层渗流潜在联系的科学认识;另一方面,所描述的天然裂缝特征的影响规律可对设计水力压裂施工方案、提高储层产量提供参考。

基于Meta-分析的间伐强度对栎类天然林生长与更新的影响——对我国栎类天然林经营的启示

【目的】基于文献综述,研究间伐强度对栎类天然林生长与更新的影响,促进其科学经营和林分质量改善。【方法】检索已发表的相关文献数据,获得有效文献37篇和数据149条,采用Meta-分析方法探究间伐强度对栎类林分胸径年均生长量(mm·a^(−1))、林分蓄积年均生长量(m^(3)·hm^(−2)·a^(−1))和幼苗密度(株·100 m^(−2))的影响。【结果】中度(20%~39%)和强度间伐(≥40%)均能显著提高林分胸径生长量和蓄积生长量,特别是对幼龄林(≤20 a)和中龄林(21~40 a)效果显著,但对近熟林(41~60 a)和成熟林(>60 a)效果不显著;中度和强度间伐均能显著提高林分的幼苗密度,尤其对成熟林的效果最大;同时,在阳坡和下坡位或中坡位林分的间伐正效应值高于其它坡向和坡位。间伐激发幼龄林与中龄林生长和成熟林更新的效应持续时间约为10 a。【结论】中度以上间伐(≥20%)显著提高了栎类中幼龄林分的胸径和蓄积生长量以及成熟林幼苗密度,为持续促进上述林分生长与更新,其间伐间隔期应为10 a左右。研究结果可为我国栎类森林的可持续经营提供参考。

单轴压缩条件下单裂隙花岗岩力学特性及破坏特征

为研究含贯通单裂隙花岗岩的力学特性及破坏特征,以我国高放废物地质处置甘肃北山预选区完整花岗岩及含倾角30°、45°和60°贯通裂隙的花岗岩为研究对象,开展单轴压缩试验研究.结果表明:裂隙倾角越大,试样的单轴抗压强度、损伤应力以及弹性模量越低;与完整岩石相比,倾角30°、45°和60°裂隙花岗岩的抗压强度分别下降7.97%、29.17%和71.68%,损伤应力分别下降9.35%、24.26%和69.79%,弹性模量分别下降5.89%、23.32%和60.49%.裂隙倾角不同,试样的应力-应变曲线呈现出显著的差别;裂隙倾角越大,损伤应力至峰值应力之间的屈服阶段越明显,发生沿裂隙面滑移破坏特征越显著;裂隙倾角影响花岗岩的破坏模式,试样的破坏形式主要表现为穿裂隙面破坏(倾角30°)、穿裂隙面破坏和沿裂隙面滑移并存的复合破坏(倾角45°)以及沿裂隙面滑移破坏(倾角60°);倾角60°的裂隙花岗岩的抗压强度与试验前后裂隙面的分形维数差符合幂函数增长关系.

裂隙花岗岩非线性蠕变本构模型及参数分析

裂隙花岗岩的蠕变特性对高放废物地质处置库的长期稳定性和安全性至关重要。本文基于裂隙花岗岩在不同应力条件下的蠕变试验结果,结合蠕变过程中应力产生的损伤累积的影响,提出一种考虑损伤的弹黏塑性体。通过将经典Burgers模型的黏性元件替换为分数阶黏弹性元件,将黏弹性体替换为考虑损伤的弹黏塑性体的方法,构建了裂隙花岗岩非线性蠕变本构模型,并推导出模型在3维应力状态下的本构方程。通过对倾角30°及45°单裂隙花岗岩在不同应力条件下蠕变试验数据的拟合分析,确定了模型参数,验证了模型的适用性和合理性,获得了各模型参数随应力水平的变化规律。通过模型参数的敏感性分析,揭示了分数阶导数、损伤参数,以及应力水平对裂隙花岗岩蠕变应变的影响规律,并验证了裂隙花岗岩非线性蠕变本构模型在特殊条件下可退化为经典Burgers模型。研究表明,本文提出的裂隙花岗岩非线性蠕变本构模型能够准确地描述裂隙花岗岩蠕变破坏全过程的3个阶段,尤其是加速蠕变阶段应变随时间非线性增长的过程。

围压和裂隙倾角对花岗岩力学行为的影响研究

含裂隙围岩的力学行为对高放废物地质处置库的长期稳定和安全至关重要。为研究围压和裂隙倾角对花岗岩围岩力学行为的影响,以完整花岗岩和含不同倾角贯通单裂隙的花岗岩为研究对象,开展了单轴压缩和三轴压缩试验研究。结果表明:0~10 MPa围压范围内,倾角30°和60°裂隙花岗岩分别发生了穿裂隙面破坏和沿裂隙面滑移破坏;随围压升高,倾角45°裂隙花岗岩由复合破坏转变为穿裂隙面破坏,后又在10 MPa围压条件下再次转变为倾斜“Z”字型裂纹的复合破坏。围压的存在制约了预制裂隙面的劣化作用。三轴压缩条件下低倾角裂隙花岗岩的抗压强度及变形发展曲线与完整花岗岩的结果相近,试样峰值破坏时的轴向应变在围压0,2,5,10MPa条件下分别约为0.38%,0.49%,0.59%和0.75%。沿裂隙面滑移破坏试样的抗压强度以及峰值破坏时的轴向应变均显著低于穿裂隙面破坏试样的相关结果,且其抗压强度与试验前后裂隙面的分形维数差值符合幂函数增长关系。

深埋高温硐室围岩开挖损伤规律研究

深部工程的高地应力与高地温问题将对地下资源开采和空间利用构成严峻挑战。通过建立深埋高温硐室爆破–卸荷–降温全过程的数值模型,并嵌入率相关岩石本构关系反映钻爆开挖和通风降温过程中的岩体动静态力学响应,分析了不同地应力条件下围岩开挖损伤的时空演化规律。计算结果表明:围岩在动态开挖过程中会由于爆破、卸荷或两者的共同作用产生初始动力损伤,而硐室通风冷却过程所诱发的热应力将在保留岩体中造成额外的热力损伤。在静水应力条件下,围岩动力损伤随地应力量级的提高表现出先减弱后增强的演化趋势,降温损伤则随地应力的上升而单调增大。在非静水应力条件下,硐室拱顶和拱腰附近岩体的动力损伤将随侧压力系数的增大而分别表现出先减小后增大和单调增大的演化趋势;在通风冷却阶段,应力水平较低的拱腰附近未产生显著的热力损伤,而拱顶围岩的热力损伤则随侧压力系数的提升而逐渐增强。

井筒流压快速分析方法及其在CO_(2)井中的应用

井筒作为井筒内工质流体和地下储层发生物质和能量交换的主要通道,其内部流体温度场和压力场的准确预测是深部流体注采工程中至关重要的内容,控制工程生产效率与安全性评估。通过总结前人研究工作,发现井筒内流体压力随深度近似线性变化的特征,在此基础上,提出一种关于井筒内流压的快速分析方法;建立了基于井筒内流体的质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程的井筒内流体温度、压力耦合计算模型,并利用该耦合模型就所提快速分析方法中待定参数与流体工况、井筒参数、地层物性等参数变化的敏感性进行分析;针对CO_(2)井,给出了井筒内流压快速分析表达式,结合工程现场数据进行验证,压力解精度在工程应用许可的范围内。所提井筒内流压快速分析方法基于文献统计得出,适用于气井、液井、生产井、注入井等,覆盖范围较广,具有计算参数少、方便快捷的特点,针对某指定工质流体的快速分析表达式中的待定参数可由室内研究人员给出。研究结果对现场工程师具有极大的便利性。

泥岩卸荷力学行为、声发射特征及能量演化研究

为了更好地探究水利水电工程地下开挖施工时泥岩损伤演化,利用四川大学MTS 815混凝土与岩石力学试验系统开展泥岩三轴卸荷试验,试验共设置3种围压(10,20,25 MPa),采用加围压-恒围压加轴压-加轴压卸围压的方式加载,同步进行声发射数据采集,从力学行为、声发射特征和能量演化的角度分析试验结果.结果表明:围压越高,卸载后对试样的影响越大,泥岩的体积膨胀特性更显著,试样破坏时的卸荷比更小,弹性应变能和耗散能的增速越快.随着卸荷比增大,泥岩的变形模量会先增大后减小,内摩擦角、黏聚力、剪胀角增大,弹性应变能增大,耗散能先增大后趋于稳定甚至下降.在峰值应力出现前会出现声发射振铃计数率的高值,围压的增大会延缓声发射活跃期的出现,同时声发射累计计数与能量会增加.

三轴压缩条件下具有层理性页岩的力学性质及声发射演化

为探寻深部不同埋深应力条件下页岩的力学性质和破坏形态,利用MTS 815岩石力学测试系统开展页岩在常规三轴加载下的声发射试验。试验结果表明:60°层理倾角页岩压缩试验中,峰值应力、峰值轴向应变、弹性模量、泊松比与围压大小成正比;莫尔—库仑准则下所使用60°层理页岩的破裂方位角理论值在62°附近,实验值比理论值稍微偏大,整体在62°附近窄幅波动,页岩破裂模式为沿弱面的剪切破坏;页岩试样横向应变系数的改变与膨胀特性有关,10 MPa下,试样体积应变持续增大,岩石体积缩小,60 MPa试样的体积应变达到了-0.31%,岩石体积膨胀。围压越大,试样的膨胀特性越显著;页岩声发射定位点的多少与振铃计数率大小、能率高低具有良好的一致性。围压增加,累计计数和定位点的总量呈减少趋势,最大能率和累计能量随围压增加而减小。

尿毒症血液透析患者并发透析性心包炎的危险因素分析

目的:探讨尿毒症血液透析患者并发透析性心包炎的危险因素。方法:回顾性选取2019年3月—2022年11月进入江西省胸科医院行血液透析治疗的240例尿毒症患者作为研究对象,根据透析性心包炎的发生情况将尿毒症患者分为心包炎组(发生透析性心包炎)和对照组(未发生透析性心包炎)。采用logistic回归筛选尿毒症血液透析患者并发透析性心包炎的危险因素。结果:240例尿毒症患者中有41例患者并发透析性心包炎,透析性心包炎的发生率为17.08%(41/240)。心包炎组和对照组的年龄、性别、原发病、血管通路、体重指数、血钙、血磷、血镁、饮酒史及吸烟史比较,差异均无统计学意义(P>0.05);心包炎组中使用肝素、透析时间≥2年、尿素清除指数<1.2、贫血、低蛋白血症的比例及趋化因子配体18(CCL18)水平均高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。logistic回归分析结果显示,使用肝素[OR=3.665,95%CI(1.515,8.865)]、透析时间≥2年[OR=3.239,95%CI(1.366,7.682)]、尿素清除指数<1.2[OR=4.428,95%CI(1.651,11.876)]、贫血[OR=3.474,95%CI(1.290,9.351)]、低蛋白血症[OR=3.194,95%CI(1.130,9.031)]、CCL18水平较高[OR=1.095,95%CI(1.052,1.139)]是尿毒症血液透析患者并发透析性心包炎的危险因素(P<0.05)。结论:使用肝素、透析时间≥2年、尿素清除指数<1.2、贫血、低蛋白血症及CCL18水平较高是尿毒症血液透析患者并发透析性心包炎的危险因素,临床应考虑以上几项危险因素制订相关的防治对策,以减少透析性心包炎的发生。

不同植被类型物候对冰冻事件的响应差异及其驱动力

全球气候变化导致极端气候发生频率和强度增加,探究植被对极端气候的响应与适应是评估区域植被脆弱性和制定适应性经营策略的重要前提。以2008年中国南方极端冰冻事件为例,利用2003—2009年日光诱导叶绿素荧光(SIF)遥感数据提取植被物候,探讨了极端冰冻事件对不同植被类型物候的影响,并采用地理探测器分析各环境因子及其交互作用对植被物候变化的贡献度。结果表明:(1)极端冰冻事件导致植被生长季开始期(SOS)提前2.96 d、生长季结束期(EOS)推迟10.47 d和生长季长度(LOS)延长12.79 d,其中常绿阔叶林物候变化趋势最大,而落叶阔叶林物候变化趋势最小。(2)研究区水热条件的空间分异性影响了植被物候空间变化格局,如东南部水热条件充足区的物候变化趋势更明显,而西北部山区植被物候变化与整体变化趋势相反,即呈现SOS推迟和EOS提前趋势。(3)降水、气温、相对湿度、土壤类型和植被类型是影响植被物候的主导因子,其中气温和降水对植被EOS的解释力最高,分别为0.6522和0.5280。(4)各因子交互作用结果均表现为双因子增强或非线性增强效应,其中气候因子间的交互作用最强,而气候因子与土壤类型、植被类型、冰冻天数的交互效应次之。

增强高校思政课浸润力路径创新的三重维度

党的十九届五中全会提出开启全面建设社会主义现代化国家新征程、十九届六中全会总结党的百年奋斗重大成就和历史经验以及习近平总书记在中国人民大学调研考察时的重要讲话都为高校思政课明确了新的方向,体现在以下几点:立足点更新,强调生“做好理论与实践、价值与追求”之“根”;着力点更新,强调发“增强思政课亲和力和浸润力、针对性和实效性”之“芽”;切入点更新,强调结“党和人民事业建设者和接班人”之“果”。浸润力是一种情不自禁的代入感和“春风化雨,点滴入土”的启迪力,是实现思政课课程教育效果的题中应有之义。然而,思政课在一定程度上存在教学内容不够鲜活、教学思路还需拓展、教学研究力度还应深入、教学效果还需提升等问题,严重干扰了浸润力的实现。增强高校思政课浸润力路径创新的三重维度包括:思政课应做到讲“深”,让教学内容有厚度;思政课应做到讲“透”,让教学方法有强度;思政课应做到讲“活”,让教学队伍有效度。

基于漏磁场和ICOA-ResNet的变压器绕组早期故障诊断

针对变压器绕组变形、轻微匝间短路故障诊断准确率低的问题,提出一种变压器绕组早期故障诊断方法。首先,利用ANSYS仿真软件建立与实验变压器相关参数一致的有限元模型,分析变压器在绕组发生各种故障的漏磁场分布规律,并根据这些规律选取合适的故障特征以及光纤漏磁场传感器安装位置。然后,通过改进长鼻浣熊优化算法(improved coati optimization algorithm,ICOA)寻找残差神经网络(ResNet)的最优超参数,以此参数构建ICOA-ResNet模型,将所得故障特征量输入模型进行故障诊断。最后,通过仿真数据和动模实验验证所提出的变压器绕组早期故障诊断模型的可行性。所提模型与支持向量机等4种模型相比,在绕组早期故障诊断上有更高的准确率,表明所提方法对变压器绕组变形、匝间短路故障诊断的有效性。

新时代高校劳动教育理论课教学模式创新的理论建构研究

新时代,随着第二个百年奋斗目标提上日程,我国将踏上全面建设社会主义现代化国家的新征程。人们高度关注与聚焦借助劳动教育理论课教学模式的创新以推动劳动的提质增效,让劳动实现与知识和科技完美融入,由此延展了劳动的涵义及表达模式,让人们更好地感受到劳动所引发的全新的生活体验与个性发展。但是,随着新时代新征程新阶段的进入,劳动教育的生态系统发生重大变革,劳动面临着被淡化、弱化、软化和简化的挑战,需要从新时代高校劳动教育理论课教学模式创新的理论建构展开研究,包括新时代高校劳动教育理论课教学模式创新的科学内涵、构成要件、基本要求和价值追求。

不同树龄侧柏古树扦插生根过程中的生理响应

为探讨树龄对侧柏(Platycladus orientalis)古树扦插生根的影响及扦插过程中的生理机制,从树龄分别为5、100、300、700天的侧柏母树上取插穗进行扦插繁殖,以4个不同生根阶段(0 d(S1,扦插前)、35 d(S2,愈伤组织形成期)、65 d(S3,不定根形成期)、95 d(S4,不定根伸长期))插穗基部的韧皮部为材料,测定生理指标含量的动态变化,并统计生根率和生根数量。结果表明:取自侧柏古树插穗与幼树插穗相比,生根率显著降低、生根数量显著减少(P<0.05)。取自5年侧柏的插穗的营养物质(总糖、总蛋白)含量、抗氧化酶(酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD))活性、激素[内源吲哚乙酸(IAA)、玉米素核苷(ZR)]含量在4个扦插生根阶段显著高于侧柏古树(P<0.05),说明这些物质含量高有利于插穗生根。丙二醛(MDA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)含量随侧柏树龄的增长呈现显著增长的趋势(P<0.05),说明侧柏古树插穗的有害物质和抑制生根的激素含量较多。营养物质(总糖、总蛋白)、激素(IAA、GA)含量在4个生根阶段中呈现先增高后降低的趋势,在S3时最高(P<0.05)。相反,ABA含量在S3时显著低于其他3个阶段(P<0.05),说明不定根形成阶段(S3)是扦插过程中的关键阶段,ω(IAA)/ω(ABA)、ω(ZR)/ω(ABA)比值越大,越有利于不定根形成。树龄显著影响侧柏扦插生根率,但是,不同年龄的侧柏古树的扦插生根率差异不显著。而有利于扦插生根的营养物质(总糖、总蛋白)、抗氧化酶(PPO、POD、SOD)活性、激素(IAA、ZR)含量少是侧柏古树生根难的原因。

高放废物地质处置地下实验室开挖及精细探测关键技术

针对高放废物处置地下实验室工程建造面临的主要技术难题和挑战,以甘肃北山预选区新场-旧井地段为研究目标场址,建成了北山坑探设施工程并以此为研发平台,通过试验研究、理论建模和数值模拟等多重综合集成的研究方法,开展了地下实验室围岩含水结构面超前探测技术、地下实验室开挖方法及开挖损伤区评价技术、围岩开挖响应监测技术和围岩力学时效特性评价技术等研究,成功实施了不良地质体超前探测、围岩变形监测、光面爆破和开挖损伤区评价等11种现场试验,突破了地下实验室围岩含水结构面精细探测技术、低损高效破岩及评价技术、围岩位移全过程监测技术和围岩长期稳定性分析技术,掌握了高放废物地质处置地下实验室工程设计、建造有关的关键安全技术。相关成果为地下实验室设计和建造提供了重要的理论基础和技术支撑,显著提升了我国在高放废物处置领域的研发能力。

侧柏古树组织培养体系的建立

[目的]攻克侧柏古树在组织培养中外植体消毒不彻底、褐化严重、分生能力弱等技术难点,建立侧柏古树的组织培养体系。[方法]以树龄约3000年侧柏古树当年生的新梢为外植体,经过消毒灭菌处理获得无菌外植体。通过筛选适宜的培养基和激素,建立侧柏古树组织培养体系。[结果]外植体用0.3%HgCl2消毒10 min的灭菌效果最好,污染率为25.81%,成活率为54.82%。侧柏古树组织培养基的糖源用3%蔗糖的效果比3%葡萄糖更佳。抗氧化剂与吸附剂试验结果表明,在外植体启动培养基中加入3.00 g·L^(−1)活性碳,外植体褐化率最低。侧柏古树组织培养的最佳初代培养基为:1/2MS+NAA 0.2 mg·L^(−1)+6-BA 0.1 mg·L^(−1),不定芽诱导率为32.05%,芽生长快,嫩绿且粗壮。最佳的增殖培养基为:1/2MS+6-BA 0.05 mg·L^(−1)+NAA 0.2 mg·L^(−1)+KT 0.1 mg·L^(−1),增殖系数为1.93,绿色芽生长快且粗壮。最佳的生根培养基为:WPM+NAA 0.5 mg·L^(−1)+IBA 0.5 mg·L^(−1),生根率达到9.12%,每株平均生根数为2.67,平均根长为1.23 cm。总共获得24株生根苗,2个月后2株有红根出现,嫩芽继续生长,成功获得侧柏古树组织培养生根苗。[结论]侧柏古树培养基的选择、生长素与细胞分裂素的比例是侧柏古树增殖培养和不定根形成的重要因素,此实验为其他柏科树木组织培养提供了参考。

基于EEWT的电力系统超高次谐波检测

随着电力系统逐渐电力电子化,导致大量超高次谐波注入电网,引发了新的电能质量问题。为了解决这一问题,首要任务是对其进行精准的测量。此处提出了一种基于改进经验小波变换(EEWT)的超高次谐波检测方法。根据超高次谐波信号的频域特点,对经验小波变换中原有的频带边界划分方法进行了改进,并通过计算过零率和相关系数对信号中的噪声进行有效滤除。再利用经验小波变换技术,实现各超高次谐波信号的分离,从而对幅值和频率的参数进行检测。通过仿真与实验对实际高频光伏逆变器所产生的超高次谐波进行检测。结果表明了理论分析的准确性以及参数检测结果的精度,从而最终验证了所提方法在实际应用中的可行性以及有效性。

含卸荷裂隙北山花岗岩蠕变特征试验研究

为研究开挖卸荷后围岩的长期力学行为特征,以完整岩石卸荷试验获得的含裂隙花岗岩为研究对象,基于裂隙试样三轴压缩试验获得的强度参数,开展了干燥和饱和2种状态下的蠕变特性试验研究。试验过程中采用三维声发射定位系统对试样的应力应变全过程进行实时监测。结果表明:裂隙花岗岩的横向蠕变变形及稳态蠕变速率均比轴向上更加显著;饱和条件下的蠕变应变占总应变的比例及稳态蠕变率比干燥条件下的更低;损伤加速发展的临界应力值约为抗压强度的90%,声发射累积振铃计数的变化趋势与横向应变的变化趋势一致;建议在地下工程围岩稳定性分析中,根据工程实际状况考虑含水状态对围岩变形和强度弱化效应的影响。

一种改进的真三轴Hoek–Brown强度准则

Hoek–Brown强度准则已经广泛应用于岩石与岩体力学分析、岩石边坡稳定性分析、岩石隧道设计等领域,但常规Hoek–Brown强度准则未考虑中间主应力对岩石强度的影响,应用上不能反映岩石的真三轴力学性能,因此有必要对Hoek–Brown强度准则进行改进。通过分析岩石的真三轴试验结果,明确了岩石中间主应力对岩石强度的影响存在增强和抑制两种特征,当中间主应力大于临界值σ*2时,岩石强度被增强;当中间主应力小于临界值σ*2时,岩石强度被减弱。基于中间主应力的临界应力状态,引入中间主应力系数β,将一种2维Hoek–Brown强度准则改进为真三轴Hoek–Brown强度准则。采用非线性拟合方法确定了模型中的参数,通过对比8种岩石类型的真三轴试验数据,对改进后强度准则的精确性和普适性进行验证,并与其他3种真三轴强度准则做对比。结果表明:改进的真三轴强度准则的最佳参数m取值均能落在Hoek和Brown建议的取值区间,能够继承Hoek–Brown强度准则的优点。改进后的强度准则对8种岩石类型的均方根差(RMSE)均低于另外3种准则,能够准确预测岩石强度,且适用于大多数岩石类型,较好地体现了中间主应力对岩石强度的影响;Pan–Hudson准则总是在低σ2条件下高估岩石强度值,在高σ2条件下低估岩石强度值;Zhang–Zhu和Priest准则对岩石类型具有较强依赖性,描述精度较差。因此,改进的真三轴Hoek–Brown强度准则具有重要的应用推广价值。