富油煤原位热解地质环境影响与地质保障技术

【目的】富油煤作为一种集煤、油、气为一体的特殊非常规油气资源,通过原位热解可转化为高附加值焦油、可燃气及半焦固体燃料等,具有解决传统煤炭工业发展过程中绿色开发、清洁低碳利用难题的潜力。在减少煤炭开采污染、提高能效利用等方面,为碳达峰碳中和(“双碳”)目标的实现提供了新的解决方案,也为我国寻求油气资源战略依赖突围提供了重要路径参考。然而,目前国内富油煤地下原位热解的研究仅限于少数先导性试验研究,对于富油煤原位热解的地质环境影响研究与全生命周期地质保障技术探索亟待开展。【方法】基于富油煤开发原位热解的地质环境扰动响应特征,重点探讨了富油煤原位热解对热解区岩体变质、覆岩损伤变形、地下水扰动、地表沉降及地表生态环境等方面的影响,总结了富油煤原位热解地质条件评价与过程监测主要内容和测试技术,梳理了富油煤原位热解地质保障面临的挑战。同时,结合理论研究、技术方法、感测装备、传感单元、数据解译、多源信息融合和工程实践等内容认识,提出了构建富油煤原位热解地质保障技术体系的思考。【结果和结论】分析认为,在富油煤原位热解的新型资源转化利用模式条件下,迫切需要研发与之相匹配的地质保障技术,制定完整的开发、设计、施工、评价方法和标准,以规范和引导富油煤热解技术的发展与应用。此外,还需要在充分挖掘和利用富油煤油气资源固有优势的基础上,积极推动富油煤清洁利用技术的研发创新、安全生产标准的提升以及生态环境保护的深度融合,为煤炭工业实现绿色转型和高效可持续发展提供全面的战略对策与保障。

边坡全维度监测技术与模型试验研究

中国是世界上地质灾害最严重的国家之一,其中滑坡常年位于各类地质灾害首位,因此对滑坡灾害进行深层次的研究至关重要。边坡工程常常会受到人类工程活动与自然地质作用叠加效应的影响,从而增加了对边坡变形失稳机理的科学认知难度。为精准掌握边坡状态信息与变形失稳过程,可通过建立全维度的监测体系以实现边坡状态信息的动态解译与表征,据此获得更加精准、可靠、直观的边坡稳定性评价依据。文章围绕边坡破坏模式及典型边坡监测技术,在厘清边坡变形演化过程的基础上,对边坡“天—空—地—体”一体化监测技术体系进行了全面分析;概述性总结了基于DFOS的边坡监测技术,重点阐述了基于DFOS的边坡多源多场监测研究思路与实施路径;系统性梳理了基于典型监测技术与DFOS技术的边坡物理模型试验研究过程与结果,以期为开展边坡加固方案设计与防灾减灾控灾提供重要的参考依据。

采动覆岩变形多场光纤神经感知与安全保障体系构建研究

地下煤层开采引起煤层上覆岩体的变形、破坏与垮落,若采动覆岩变形破坏监测预警和应急处置不当,往往会导致工作面发生冒顶、突水、瓦斯突出和冲击地压等开采灾害事故。为保障开采工作面的本质安全,需要对煤层采动覆岩变形进行全实时动态感知与全过程智能预警。大量的现场监测试验研究结果表明,煤层上覆岩土体的变形破坏存在不连续和非线性变化特点,因此,如何突破覆岩变形的时空不连续观测瓶颈,实时准确地获取煤层上覆岩土体的多场数据,已成为采动覆岩变形破坏机理研究的关键一环。基于分布式光纤感测技术,对煤层采动过程上覆岩土体的变形场、温度场、渗流场和地电场进行了系统性研究,详细介绍了各物理场的作用机理、观测技术、研究现状以及发展趋势,并分析了基于DAS技术的矿山工程微震研究方向,以期为实现矿山地下空间的“透明化”探测提供理论支撑;通过构建井上井下一体化协同的光纤感知神经网络,建立一套集感知–传输–处理–预警–决策–应急于一体的煤层采动覆岩安全保障体系,该体系由实时感知、可靠传输、智能处理、即时预警和应急决策五大模块构成,可实现采动覆岩变形破坏全过程的动态感知和多场实时数据的关联分析与评价,进而为保障煤层开采全周期安全提供技术支撑,研究成果同时可为开采矿区范围内的地质环境监测评价与修复治理提供参考依据。

边坡多场光纤神经感知与安全保障体系

人类工程活动往往易引发边坡灾害,进而对施工人员安全与工程进度产生重要影响。为获取边坡实时状态信息,基于光电联合监测技术,开展边坡变形、温度、渗流及地电等多场光纤神经感知研究,精准掌握边坡时空连续状态。通过引用物联网、大数据、人工智能等技术,对多场信息进行数据清洗、关联挖掘、聚类分析,挖掘出影响边坡稳定性的控制因素,分析各控制因素的叠加效应,在此基础上建立集异常感知、信息传输、数据处理、决策预警为一体的边坡多场安全保障体系,对边坡潜在风险进行识别、评估及预警,进而作出科学决策并实施应急预案,为保障边坡工程安全与防灾减灾提供参考依据。

地下连续墙受力变形光纤监测与数值模拟研究

地下连续墙是一种常见的深基坑支护方式,具有刚度大、防渗性能好、适应范围广等优点,但其受力变形规律较为复杂。基于超弱光纤光栅感测技术,对某地铁车站基坑地下连续墙水平位移进行实时监测。将监测数据与数值模拟结果进行对比,验证了数值分析模型选取的合理性,并基于该数值分析模型研究了不同厚度软土层中,地下连续墙水平位移的变化规律,通过墙体位移梯度(D_(w))和软土位移梯度(D_(r))进行临界厚度比计算。研究结果显示:水平位移随软土厚度的变化呈“凸肚”状,沿深度方向划分为相对稳定区、线性增长区、最大变形区和线性下降区。利用D_(w)和D_(r)标定出临界厚度比为0.24;土压力变化在基坑前四步开挖过程中较为稳定,而在第五步开挖与施工后40 d变化显著。上述研究结果为类似工程的设计、施工和监测方案的制定提供了重要参考。

光纤和砂土界面耦合性能的分布式感测试验研究

地质与岩土工程领域中,变形监测一直是评价岩土体稳定性的一个重要指标,其时空演化规律可为工程设计与施工技术参数优化、地质灾害预警阈值设定提供科学的依据。随着光电感测技术的不断发展,其在地质与岩土工程变形监测中的作用越来越重要,然而分布式感测光纤与岩土体之间的耦合性对监测结果有显著影响,阐明两者间的作用机理成为该技术应用的关键环节。文章在综合分析当前地质与岩土工程变形监测技术的基础上,开展了基于BOTDA感测技术的光纤—砂土界面耦合性能拉拔试验,从试验结果和感测光纤特性两方面分析了感测光纤与砂土的耦合性及二者间的应变传递规律。试验结果表明:除第一级拉拔外,数据拟合R^2均在0.99以上,显示了光纤实测应变分布具有良好的规律性;由试验数据反算得出的光纤弹性模量约为0.35 GPa,与给定值基本一致;通过感测光纤的F-S端和F-S尾关系,得出光纤—土界面作用过程可分为全耦合、半耦合和相对滑动三个阶段。上述研究结果为分布式感测技术在各类地质与岩土工程变形监测中的应用提供指导,同时为开展各类室内模型试验提供参考依据。

十字板剪切速率对粉质黏土不排水抗剪强度的影响

为了研究十字板剪切速率对粉质黏土不排水抗剪强度的影响,首先,应用5种转速的十字板对3种含水率的粉质黏土进行剪切试验,得到不同剪切速率和含水率条件下的土体峰值抗剪强度和残余抗剪强度;其次,对十字板速率和归一化峰值抗剪强度、归一化残余抗剪强度的关系分别进行拟合;最后,基于拟合结果,改进Bjerrum提出的十字板剪切速率修正系数。研究结果表明:随着剪切速率增大,土体峰值抗剪强度和残余抗剪强度均显著增大;在高含水率条件下,剪切速率对土体抗剪强度的影响更显著,且土体残余抗剪强度对剪切速率变化更敏感;半对数函数和幂函数均能对归一化抗剪强度与剪切速率的关系进行较好拟合,半对数函数拟合参数α和幂函数拟合参数β与土体含水率之间均有良好的线性递增关系。由α和β与含水率的线性关系,推导得到了剪切速率修正系数与土体含水率的经验公式。

考虑时滞效应的库区滑坡位移预测——以新铺滑坡为例

库区滑坡失稳每年不同程度影响区内人民生活和生产安全,滑坡位移精准预测对于灾害风险预警及防灾减灾十分重要。常规的位移预测方法未充分考虑降雨、库水位波动等诱发因素对滑坡变形的时滞效应,无法精确识别滞后天数及各因素的影响程度,制约了预测精度的提高。本文以三峡库区新铺滑坡为例,根据2021年度的位移监测与水文气象数据集,利用皮尔逊相关系数法定量描述了山坡尺度上降雨、库水位波动对滑坡变形的时滞效应,结合BP神经网络建立了一种考虑时滞效应的滑坡位移预测模型。分析结果表明:在山坡尺度上,库水位波动对地表变形的时滞效应明显,滞后时间呈现出从近岸向远岸逐渐增加的规律;降雨量对地表变形的时滞效应较弱,在山坡尺度上呈现相关度不高、滞后天数较短的规律;与未考虑时滞因素的模型相比,本研究中的滑坡位移预测模型拟合优度提升了55.77%,均方根误差降低了31.60%,模型预测精度显著提高。研究成果一定程度上揭示了特大型库区滑坡的变形机理,并为同类滑坡的位移精准预测提供了参考依据。

基于多功能融合的人工智能评论审核系统研究

互联网的普及为网民提供了更广阔的交流空间,受限于制度与技术的不完善,存在言论不受约束和消息肆意传播等现象,已成为影响互联网健康发展的新难题。本文通过人工智能推断、数据记忆、特殊词库定义、特征语法习惯检测等多功能融合方法,设计了包含数据处理、心理健康识别、人工智能与数据记忆和检测及对比筛选四大模块,并利用前置关联词汇进行场景优化分析,实现了多重审查和智能审核的交叉互补,提高了审核结果的精准性。上述研究结果为互联网评论的精准识别和恶意谣言散布的智能化预警提供技术支撑,同时为科学净化网络环境,增强网络安全,营造风清气正的互联网发展空间提供重要参考。

基于空天地内一体化的滑坡监测技术研究

滑坡灾害在我国易发频发,常造成严重的财产损失和人员伤亡。因此,进行科学有效的滑坡监测对防灾减灾具有重要的意义。近几十年来.随着监测技术的不断发展.滑坡监测水平得到了显著的提高和完善,已逐渐从过去的低精度、点式、人工监测过渡到高精度、分布式、自动化监测,有力支撑了从国家到地方各级政府应对滑坡灾害的能力。为此,本文从空(太空卫星遥感)、天(低空无人机遥感).地(地表)、内(滑坡体内部)四个方面对当前滑坡监测技术进行了总结和评价,重点对分布式光纤感测技术在滑坡监测中的应用方法及效果进行了叙述。研究结果表明:对滑坡体内部进行多源多场监测可获取滑坡多场信息,进一步分析可建立多场信息的关联模型,为滑坡稳定性评价与治理提供可靠的数据支撑,具有良好的研究潜力和应用前景。最后,对实现滑坡变形的精准可靠监测和预测预警的新思路进行了展望。

基于分布式光纤感测的岩土体变形监测研究综述

随着我国各类复杂重点工程建设的深入推进,工程安全问题引起了越来越多的关注,然而对岩土体进行变形监测是保障工程安全的重要手段之一。与传统的电磁法、声发射、经纬仪、水准仪、位移计、应变计等岩土体变形监测技术相比,分布式光纤感测技术具有实时性、高精度、全分布、长距离和抗干扰等优势,已成为当前岩土体变形监测研究及应用领域的关注焦点。本文总结了光纤感测技术在岩土体变形监测中的应用现状,介绍了几种典型的分布式光纤感测技术原理及适用场景,探讨了光纤感测技术在岩土体变形监测应用中的关键问题,分析了光纤感测技术在边坡、水利、隧道、管道、铁路等工程及地面沉降与塌陷方面监测中的应用成果与挑战。最后,展望了光纤感测技术在岩土体变形监测中亟需攻破的难题与对策。