河流冲积平原饱和砂土区地下管线渗漏诱发地面塌陷机制研究

河流冲积平原区是我国城市建设的主要区域,地层以松散冲洪积物为主,该地区地下管网破损带走松散地层极易形成隐蔽性很高的地下空洞,进而诱发地面塌陷,威胁人身财产和基础设施安全。以安庆市长风路地面塌陷为例,建立渗流、应力多场可控的等比实体模型箱,开展城市地面塌陷仿真实验,分析带水管线破损后地层中孔洞发育过程及孔洞周边各个方向应力变化特征,旨在揭示地面塌陷形成机制。结果表明:(1)安庆市长风路地面塌陷从孕育到塌陷,经历了小孔、竖直孔洞、塌陷坑三种形态,可将地下异常孔洞当作前兆进行预警;(2)河流冲积平原区城市地面塌陷的孕灾环境是地层的高渗透性地层和地下水位,诱发因子是管道的破损,尤其是污水排水管道破损;(3)城市地面塌陷危害大小主要受控于管道及地下水位相对埋深,且可以根据地层性质对塌陷坑的大小进行计算评估。该成果可为城市地面塌陷风险评价、防治区划等提供理论基础。

厚冲积层薄基岩条件下采动井稳孔工艺与应用

以平煤股份八矿煤层气采动井01井为研究对象,借助钻井窥视仪获取了不同层位的套管变形破坏特征,分析了导致套管变形的主要影响因素。在此基础上,设计了基于“抗、让、防”稳孔工艺的井身结构和稳孔措施,并对同一井场的05井应用。结果表明,同产气周期下,基于稳孔工艺设计的采动井套管完整度高、变形小、产气量稳定。此稳孔工艺可为相似地质条件下的采动井井身结构设计提供经验参考。

黄淮冲积平原地区高速铁路螺杆桩复合地基应用研究

依托郑徐客运专线兰考南站路基工程螺杆桩复合地基项目,通过试桩和桩身质量检测,总结黄淮冲积平原地区螺杆桩关键施工工艺和质量控制措施,同时对螺杆桩承载力特性及复合地基进行工后沉降分析。结果表明:黄淮冲积平原地区粉质黏土、粉砂、细砂、圆砾土土层中可以形成螺杆桩螺纹段桩身,成桩质量良好;螺杆桩单桩承载力和复合地基承载力满足设计要求;该地区同等条件下,螺杆桩极限承载力较普通灌注桩提高约24%;复合地基沉降主要发生在填筑期;双曲线法预测得出三个观测断面工后沉降量均小于15mm,满足无砟轨道铺设要求。

黄河冲积粉土的渗透特性研究

黄河冲积粉土分布范围广,工程性质差,作为填料时容易出现渗透破坏现象。为研究粉土的渗透特性,以郑州地区黄河冲积粉土为研究对象,在分析黄河冲积粉土基本物理性质和颗粒级配的基础上,实验研究不同压实度粉土的渗透系数,并验证了常用渗透系数经验公式对黄河冲积粉土渗透系数预测的适用性。研究结果表明:郑州地区黄河冲积粉土颗粒以粉粒组为主,其渗透系数随压实度的增大而减小,大致与压实度呈负指数关系;此外,修正kozeny-carman公式更适于预测压实黄河冲积粉土的渗透系数。

黄河冲积粉土动弹性模量的衰减特性研究

黄河冲积粉土分布范围广、工程性质差,作为填料时容易在动力荷载下产生附加沉降或破坏,给沿黄区域工程建设带来不利影响。为研究压实粉土的动力特性,以郑州地区黄河冲积粉土为研究对象,在分析黄河冲积粉土基本物理性质和颗粒级配的基础上,对不同压实度粉土开展了等压固结分级循环加载的动三轴试验,分析了压实度、围压、循环应力比、加载频率对粉土动弹性模量衰减特性的影响规律。研究结果表明,压实度主要影响粉土的初始弹性模量,随着累积轴向动应变的增加,不同压实度粉土的动弹性模量基本趋于一致;在不同试验条件下,粉土的动弹性模量随着累积轴向动应变的增加表现出逐渐减小的趋势;当累积轴向动应变较小时,动弹性模量的减小速率较快,但随着累积轴向动应变的增加,动弹性模量衰减逐渐减缓,最终趋向稳定;粉土动弹性模量随累积轴向动应变基本呈指数衰减模式。

近冲积层下综放工作面水煤分离技术研究

葛泉矿东井主采煤层为9#煤,东二采区工作面基本为近冲积层布置,第四系底砾含水层作为补给水源,通过裂隙涌入工作面,水量较大,并且二采工作面绝大多为俯采,在回采1295工作面时,采空区最大出水量为100m3/h,此时,水煤全部淤积在运料巷,并且出水点基本在采空区,无法实现堵水和疏水,水流将支架后方的煤和工作面运输机中的煤全部冲走,形成大量水煤,1295运料巷坡底沉淀分离系统分离、外运能力不足,泵窝淤满,24小时就将东二采区水仓淤满,导致排水系统瘫痪,最终停止回采作业,被动进行治水工作。通过源头堵、疏、排水结合后路水煤沉淀、分离系统实现水煤分离外运,使工作面能够安全高效的进行回采作业,还能避免煤炭资源浪费。

黄河下游冲积平原试验区土壤水分特征曲线的传递函数研究

黄河下游冲积平原区是我国重要的粮食生产基地和工业集聚地,该地区土壤水力学参数的获取,对于保障用水安全和指导农业生产具有重要意义。为建立黄河下游冲积平原区的土壤水分特征曲线传递函数(PTFs),以河南省兰考县闫楼乡作为黄河下游冲积平原试验区,基于多元非线性逐步回归和单因素扰动方法,建立了包气带土壤水分特征曲线的PTFs,并分析了影响因素敏感性。研究结果显示,实测土壤水分特征曲线以及土壤理化性质参数呈现较强变异性,所建立的PTFs精度良好,具备应用推广价值。多元回归结果表明,土壤颗粒组成是本文PTFs的主要影响因素,其中黏粒含量对PTFs最为敏感,砂粒含量次之,粉粒含量最弱。在其余5个土壤理化特性中,对PTFs的相对敏感的因素是pH值和分形维数。研究表明,土壤物理化学性质与土壤水分特征曲线模型参数的关系复杂,并非一般线性或单调关系。尽管土壤物理化学性质参数可以提高PTFs精度,但土壤颗粒组成是影响土壤水分运动的根本原因,其作为构建PTFs的关键因素不可忽略。在实际应用中,PTFs使用者可根据所掌握数据的实际情况,结合影响因素敏感性,决定影响因素的取舍。

山东地区黄河冲积平原粉土的分布规律及工程特性调研

为进一步揭示黄河冲积平原地区粉土工程的特性及其分布规律,对山东省几个较为典型的地区进行土样采集分析,结合工程分类方法,对黄河流域上、中、下游土体进行室内CBR、竖向膨胀率、颗粒分析、XRD。试验结果表明,山东地区黄河冲积平原地区土质以含砂低液限粉土为主,微观组成较为相似,但受水文影响,各地土体砂石料含量不同,体现出黄河水沙变化的复杂性。

基于冲积扇构型表征的储层分类评价研究

按照“模式指导、岩心标定、动静结合、层次分析”的研究思路,综合应用丰富的岩心、测井、动态监测等资料,开展沉积微相、构型表征及储层精细评价研究,创新应用冲积扇7级体系沉积模式,剖析干旱型冲积扇优势构型单元空间叠置样式、差异化建立双物源5种单井相模式。在此基础上开展块状砂砾岩体有效储层识别,应用交会图聚类分析法,优选14项敏感评价参数开展储层分类评价,表征储层质量差异,明确优势储层空间分布特征。

冲积地层环境中的桩基加固施工技术

针对许多工程项目需要在冲积地层等特殊环境中进行施工的问题,研究提出了一种扰动-注浆一体化的桩基加固施工方法,解决了在冲积地层环境中的桥梁桩基施工问题,实现了桥梁桩基在冲积地层环境中施工时的快速施工和承载力提升。基于对桩基荷载-沉降曲线的测试,2~16 m注浆深度的桩基在荷载达到5000 kN时的沉降高度约为46 mm。

强夯在冲积层坝基处理中的应用

阿庆争水库是一个典型的山区小型水库。勘察发现,其河床坝基冲积层承载力低、易发生压缩变形和地震液化。对比换填法和强夯法后,选择了经济环保的强夯法处理坝基。强夯后,冲积层的干密度、承载力、密实度和剪切波速显著提高,孔隙比和渗透系数大幅降低,且不影响下游坝基排水。观测结果显示,大坝施工及封顶至今未见异常沉降变形和排水问题,有效解决了工程地质问题。此强夯处理可为类似工程提供参考。

适宜在黄河下游冲积平原地区种植的无膜棉品种筛选

种植无膜棉能够减少生产投入,避免残膜对生态环境的影响,具有很高的生态、经济和社会效益。本研究为筛选适宜黄河下游冲积平原地区种植的无膜棉品种,选取地处黄河下游冲积平原的德州市齐河县为试验点,测定了10个棉花品种的苗期生长指标,并比较各品种产量和产量构成因素的差异。结果表明,鲁棉研24、鲁棉研28和鲁棉研37出苗率均为83.33%,棉苗根长、株高及干物质质量均表现出较高水平,成株后铃重分别为5.87 g、5.82 g和5.92 g,衣分分别为41.07%、41.15%和40.27%,皮棉产量分别为1429.51 kg/hm^(2)、1407.55 kg/hm^(2)和1496.20 kg/hm^(2),均优于其他品种。本研究分析确定鲁棉研24、鲁棉研28和鲁棉研37适宜在黄河下游冲积平原地区进行无膜栽培。

黄河冲积地层临河深基坑变形特性研究

依据黄河冲积地层某采用地下连续墙加内支撑支护结构的临河深基坑开挖监测数据,研究了地下连续墙墙体水平位移、地下连续墙墙顶竖向位移和地下连续墙墙后地表沉降的变化规律,验证了采用稳定安全系数法估算深基坑变形在该地区的适用性。研究结果表明:地下连续墙墙体水平位移具有显著的时空效应,墙体最大水平位移随监测点与深基坑边缘距离的增大呈对数型增长趋势,墙体最大水平位移与深基坑开挖深度成线性正相关;底板浇筑前地下连续墙墙体最大水平位移为0.15%H(H为基坑总深度),位于92.3%H深度处。地下连续墙墙顶竖向隆起,底板浇筑后土体自重应力获得一定程度的恢复,地下连续墙墙顶竖向位移基本保持稳定。地下连续墙墙后地表沉降呈凹槽形分布,墙后最大地表沉降为0.11%H。采用稳定安全系数法估算地下连续墙墙体最大水平位移为0.38%H,地下连续墙墙后最大地表沉降实测值为地下连续墙墙体最大水平位移实测值的73%,符合稳定安全系数法估算结果,可为类似地区深基坑变形特性研究提供参考。

冲积层下煤层顶板水害探测与防治技术研究

冲积层底部含水性严重威胁冲积层下采煤的水害防治安全,在煤层开采前及开采过程中都需要采取相应的防治水措施以杜绝重大水害事故的发生。因此,为保障厚冲积层煤层放顶煤安全、高效开采,文章开展基于并行电法的冲积层下煤层顶板水害探测与防治技术研究,通过数值模拟及现场实测得到顶板局部富水所引起的响应特征。结果表明,对水体高度敏感的并行电法能够精准、高效地识别顶板富水状态,基于此可进一步提出相应的水害防治措施,进而为冲积层下采煤工作面防治水工作提供关键指导依据。

珠三角区域冲积平原深厚淤泥层软基处理措施分析——以广州南沙新区大岗先进制造业基地区块综合开发项目为例

本文通过以对珠三角冲积平原地区存在的深厚淤泥层软基的处理措施进行了详细的分析。在这个项目中,针对地质条件中存在的淤泥层软基,进行了深入研究和相应的处理方案分析。该项目涉及面积广泛,地质情况复杂,需要在软基处理方面采取合适的措施。文章对四种处理方案进行了详细比较和分析,包括塑料排水板+超载预压、水泥搅拌桩+塑料排水板+等载预压、水泥搅拌桩+等载预压、塑料排水板+真空堆载联合预压。通过对各项指标的对比,为工程决策提供了重要依据。

深埋厚冲积层薄基岩煤层开采地表沉降特征与预测方法

煤炭地下开采导致上覆岩层的破断和运动,岩层运动传递至地表引发地表沉陷,改变地表形态,破坏地表连续性和生态环境。为降低采矿活动的负外部性,以赵固二矿为工程背景,综合运用室内试验、理论分析和现场实测等方法研究深埋厚冲积层薄基岩煤层开采地表沉陷与覆岩运动的关系、地表沉陷演化特征和地表沉陷预测方法。结果表明:深埋薄基岩厚煤层开采覆岩运动存在关键层控制和厚冲积层主导2个阶段,第1阶段薄基岩呈现层状破断特征,关键层下缘离层现象明显,厚冲积层保持稳定;第2阶段采动裂隙萌生于高位厚冲积层,下行扩展导致薄基岩全厚破断,层间离层现象消失;得到了工作面推进过程中不同层位覆岩沉降曲线动态演化特征,发现厚冲积层对覆岩运动和地表沉陷具有强烈控制作用,冒落拱失稳导致覆岩沉降曲线呈现周期性突变现象;薄基岩全厚破断后整体下沉,厚冲积层冒落体下向压实,采动裂隙快速闭合,导致采空区上方垮落带和裂隙带岩层破坏后的碎胀系数小,地表下沉速度快,沉降系数高,最大下沉量达到开采厚度;将地表沉陷区划分为直接沉降和间接沉降2个区域,深埋厚冲积层薄基岩赋存条件下间接沉降区范围增大,构建了地表沉陷分区预测模型;对赵固二矿地表沉陷特征进行了预测,同时采用无人船搭载定位和声纳系统对赵固二矿地表沉陷盆地形态进行了实测和重构,预测结果和实测数据对比分析表明理论沉陷值的最大误差率为7.0%,平均误差率为2.4%,表明构建的地表沉陷分区预测模型适用于深埋厚冲积层薄基岩赋存条件,可为该类煤层开采地表沉陷治理提供借鉴。

深穿透地球化学勘查技术对胶东冲积土覆盖区隐伏金矿的勘查指示

胶东是当今世界仅有的探明金资源储量超过5000 t的三个金矿省之一,随着地质勘查程度的不断提高,其找矿方向逐渐由浅表矿转向覆盖区深部隐伏矿。土壤微细粒分离技术是一种能反映深部异常信息的深穿透地球化学勘查技术,已在多种景观区取得成功试验案例。本文选择胶东冲积土覆盖区曲家隐伏金矿及其外围开展土壤微细粒分离技术的勘查试验。结果表明:相比于中国土壤、山东省土壤、烟台市土壤背景值,研究区内Au元素高度富集,区域浓集系数高达2.88,金、银等地球化学异常范围与已知隐伏矿体位置具有很好的对应关系,能够互相印证,且与钻孔原生晕地球化学信息有继承关系。异常形成机理是:深部成矿物质以呈类气体性质的纳米颗粒形式沿断层、地层接触面等宏观裂隙和围岩中的微裂隙等通道在多营力接续作用下迁移至地表,并被地表微细粒土壤捕获形成矿化异常。土壤微细粒分离技术对隐伏金矿的勘查指示取得理想效果,可以应用于胶东冲积土覆盖区地球化学找矿勘查。

阵发性洪水条件下辫状河型冲积扇构型研究:以准噶尔盆地西北缘现代白杨河冲积扇为例

白杨河冲积扇是由阵发性洪水期的碎屑流沉积物与间洪期辫状河沉积物组成的复合型冲积扇,其构型与碎屑流扇的构型和河流型扇的构型有很大的不同。本研究选取准噶尔盆地西北缘干旱气候下发育的现代白杨河冲积扇作为解剖实例,对103个天然剖面和9个人工大型探槽进行了详细测量,在沉积微相及不同级别的沉积构型的观测和分析的基础上,分析了阵发性洪水条件下间歇性辫状河型冲积扇体的地貌单元的演化过程和沉积构型特征,研究不同流态的阵发性洪水条件下各种建造和改造机制,明确受阵发性洪水控制的间歇性辫状河型冲积扇的沉积特征,建立了其沉积构型模式。认为:在洪水期,阵发性洪流(碎屑流)形成席状化的片流(或片洪)沉积,在洪退期,随着洪水强度的减弱,又转变为辫流沉积,而在间洪期,仍有持续的辫状流体(牵引流)在限制性的水道中流动,并对洪水期的碎屑流沉积物进行改造,形成了限制性的(条带状的)辫状河道沉积,2个时期的沉积物在时空上频繁叠置,形成了一种更加复杂的沉积构型。该模式对油田地下冲积扇砂砾储集层的成因识别、预测及对比具有一定的参考价值。

干旱气候下冲积扇—冲积平原曲流河沉积演化过程与展布——以新疆库车河现代沉积为例

【目的】针对近年来沉积学界研究热点冲积扇、季节性河流、分支河流体系与河流扇等不同沉积体的划分、体系归属讨论等问题。【方法】开展干旱气候下库车河现代冲积扇-冲积平原曲流河沉积演化过程分析,聚焦于不同沉积体的界限变化与控制因素研究。【结果】发现在干旱气候下受同一条河流(库车河)控制的沉积体,发育山间辫状河-冲积扇-冲积平原曲流河等多种类型沉积。由出山口至下游冲积平原内河水散失,库车河延伸100 km以上,逐一发育冲积扇扇根辫状河道、泥石流等沉积,扇中大面积的辫状分流河道带沉积,扇端单一径流河道(低弯度曲流河)沉积,并向下游演化为冲积平原上的高弯度曲流河沉积。【结论】山间辫状河-冲积扇-冲积平原上曲流河沉积体在平面上连续分布,河流形态、河道宽窄变化等与沉积坡度密切相关,砾质沉积物的砾径变化与沉积搬运距离呈负相关关系,沙质沉积物由近源-远源分布范围增大明显。各沉积体的展布范围受库车河不同类型河道展布控制并紧密关联,而河道类型的变化主要受控于沉积坡度、沉积物特征、水流量变化等。

古冲沟地貌控制辫状河型冲积扇沉积特征及有利储层评价

受古冲沟地貌控制的冲积扇,其地层空间叠置样式、沉积特征更为复杂,难以用现有模式指导沉积特征研究。以现代白杨河冲积扇研究成果为指导,结合地震、岩心、测井、物性、含油性等资料,对春光油田沙湾组古冲沟地貌控制下的辫状河型冲积扇,开展了古地貌、岩相特征、微相展布等沉积特征的系统性研究,建立动态沉积演化模式。研究结果表明:该区具有双通道古冲沟地貌特征,地层经历冲沟—填平—进积—退积的充填过程,具有不均衡沉积特点;受区域位置所限,仅发育扇中和扇端沉积亚相,早期为洪水期,以沉积作用为主,受古冲沟地貌控制,发育限制性的水道化扇体沉积,从扇中到扇端,具有重力流向牵引流沉积特征,晚期为洪退期,随着地层的填平补齐,发育非限制性的扇形沉积体,以漫流沉积为主;在沉积微相精细识别的基础上,建立储层分类评价标准,将研究成果应用于春光油田西北部,筛选出3个有利区,部署新井在古冲沟型冲积扇油藏中获得突破。研究成果丰富了对不同地貌控制的冲积扇沉积演化特征的认识,对古冲沟型冲积扇沉积特征研究有重要意义。