高地应力定义及其定性定量判据

地应力大小是地下工程设计的基本参数,直接影响工程岩体的力学行为。与高地应力相关的工程问题自20世纪80年代开始受到关注,但迄今未见高地应力的明确定义。国内曾先后提出多种地应力分级方案,但分级结果与工程岩体的实际行为存在一定差距,部分预测为高地应力的工程未出现高地应力现象(如官地地下厂房),而预测为低地应力的工程(如二滩地下厂房)却出现严重的岩爆等高地应力现象。针对此问题,在国内常用地应力分级方案基础上,讨论了影响地应力分级的主要因素,将高地应力划分为初始高地应力与诱发高地应力两类。诱发高地应力是洞室群效应产生的高二次应力与爆破开挖动力扰动单独或联合作用的结果;给出了高地应力的明确定义,即量值足以导致结构体或岩块破坏的地应力,并在前人研究成果的基础上提出了定性判据;重新定义强度应力比为岩石干燥单轴抗压强度与实测最大主应力之比,建议了新的地应力分级方案(定量判据)。25个工程实例证明,建议方案的吻合率远高于国内常用地应力分级方案。建议方案的级差大致与CD Martin等1999年的建议方案相当。

湖泊沉积物中风成和水成组分定量判据的初步研究——以青海湖为例

对青海湖沉积物进行物质来源进行聚类分析,并对周边风成黄土与现代湖泊表层沉积物进行粒度分析,在此基础上,以青海湖周边典型风成黄土作为风成组分端元,以青海湖表层沉积物作为水成组分端元,首次利用已知端元的粒度分布特征对青海湖沉积物中典型粒度分布进行拟合,进而估算了其中风成和水成组分的比例。结果表明,青海湖沉积物粒度分布特征可分为三大类:1.水成组分占主导;2.风成组分占主导(风成黄土主导);3.两者以不同比例混合。希望此方法能成为未来湖泊沉积物中不同组分的定量判据和古环境的解读提供新途径。

地震空区的定量判据

在中国,孕震空区已经比较广泛地应用于地震预报的实践,并多次取得实际预测强震的效果。但经过系统震例研究发现,利用孕震空区预报地震的虚报漏报率比较高。本文运用解决临界相变问题的重正化群方法所求出的孕震空区可能发生失稳破裂,导致强震发生的判据对孕震空区的危险性作出进一步鉴别,并用突变论方法求解尖拐突变方程,预测孕震空区未来发生强震的时间和震级,并进一步确定孕震空区的危险性。对26个中国大陆强震前的孕震空区,运用上述方法系统研究结果表明:综合利用孕震空区识别标志,重正化群和突变论方法来鉴别孕震空区的危险性及预报未来地震发震的震级和时间,可以显著提高用空区预报地震的效果,其虚报率可减少到20％漏报率减少为0,从而使表征预报效果的R值从0.3左右增加到0.8左右。当然本文的结果尚须作进一步展望性检验,即对还未发生地震而出现孕震空区的情况进行研究,以期事先作出某种预报并确切估计出本方法的真实预报效率。

菌痢流行过程的混沌特性研究及定量判据

以辽宁省本溪市１９５５～１９９６年的菌痢逐月发病的数据（Ｘｔ）为根据，利用混沌动力学中的“相空间技术”，给出Ｘｔ时间趋势图、混沌相图和递次振幅图，发现Ｘｔ遵从混沌特性及分布模型：Ｘｔ＋１＝０００２６５６１ｒ（Ｘｔ＋１２７９７２２）２ｅｘｐ｛－０００００２２１（Ｘｔ－２５５９４４４）２｝，求出菌痢流行涨落“阈值”ｒ∞＝０９８１４２６·式中，ｔ为发病月份，ｒ为菌痢流行的涨落度·

硬质无机粒子填充聚丙烯基复合材料的增韧机理及其定量判据

综述了硬质无机粒子(RIP)填充聚丙烯(PP)复合材料的増韧机理及其定量判据。大量的研究表明,最典型的增韧机理有逾渗模型理论、银纹化微观增韧机理和柔性界面层理论。在定量分析RIP填充PP复合材料的增强机理方面,主要阐述了两种判据:基体层厚度判据和界面黏结强度判据;并利用所述判据分析了相关文献的数据,得出了如下结论:当RIP平均粒径d<临界粒径dc,体积分数Φf>临界体积分数Φf C,或平均基体层厚度L<临界基体层厚度Lc;界面相互作用参数B值在[1,2.6]之间时,RIP增强填充PP复合材料的韧性的机会较大。

近距离“薄-中-厚”交错分布煤层群上行协调开采定量判别研究

开滦矿区开平煤田煤系地层80 m范围内交错分布“薄-中-厚”5层可采煤层,该类煤层群的安全高效回收需要上行与下行相协调的开采模式,关键难题在于如何判断在多层采空区下煤层上行开采的可行性。本文以开滦矿区多年上行开采经验为研究背景,采用理论分析、数据统计和现场实测等方法,对开滦矿区近距离煤层上行开采的扰动破坏影响进行研究。基于上行开采的采动影响系数与间深比判别法,结合煤层群开采层间扰动影响、煤系地层分布、岩层物理力学性质、覆岩破断特征等多因素,提出上行开采综合性判别指标,建立上行协调开采的“可行度”定量判别式与评价体系;通过统计分析30个上行开采案例,提出上行开采可行度的区域划分方法;应用钻孔窥视与地质雷达探测技术实测了覆岩裂隙发育程度及破碎情况。结果表明:12-1号煤层的垮落带范围为15.4~21.2 m,观测段内岩层整体下沉量为0.1~0.4 m,验证了钱家营矿1692工作面上行开采方案的合理性;计算分析了范各庄矿全井田66个钻孔上行开采可行度,预测出井田范围内存在的危险区域,有效指导范各庄矿12号煤层→9号煤层上行开采可行性的问题。同时,通过对“可行度”判别式的研究,给出了开滦矿区近距离煤层、极近距离煤层及煤层群的判别依据。该方法在开滦矿区现场工程实践中成效显著,为安全高效开采近距离煤层群资源提供新的理论依据。

复杂多孔介质主流通道定量判识标准

为判识油气储集层中复杂多孔介质的主流通道类型,利用试井解释获取的综合渗透率与岩心测试(或测井解释)得到的基质渗透率的比值定义了“主流通道指数”,同时基于流量等效原理建立了相应的数学模型,提出了主流通道分类方法,实现了储集层流动通道类型的定量表征,并通过典型气藏实例分析验证了该方法的有效性。研究表明,“主流通道指数”能够定量划分流动通道类型:该指数小于3,基质孔隙为主要流动通道;该指数为3~20,流动通道以裂缝为主、基质孔隙为辅;该指数大于20可视裂缝为唯一渗流通道。典型气藏的动态分析显示,“主流通道指数”可用于评价多孔介质流动通道类型,进而指导气藏分类开发、规避气藏开发风险。

构造煤地球物理测井定量判识研究

为定量判识构造煤并获取构造煤的高精度厚度信息,以岩石物理与测井地质应用技术为指导,研究了构造煤的地球物理特征。结果表明:与原生结构煤相比,构造煤在地球物理测井曲线上通常表现为低电阻率、高声波时差、低密度、井径扩径、补偿中子值可能增大等特征。基于岩石物理研究结果,提出利用孔隙结构指数m作为构造煤定量判识指标,阐明了用测井资料通过Archie公式求取构造煤孔隙结构指数m的方法与定量判识可行性,将该方法在两个煤田进行实际应用,效果表明:用孔隙结构指数m定量判识构造煤并确定厚度是可行的,能够大大减小定性判识误差。

基于煤岩脆性指数的煤体结构测井定量判识

准确判识煤体结构是煤层气勘探开发研究的一个关键问题,不同煤体结构类型的煤层,因孔隙大小、裂隙网络和破碎程度不同,对煤层气富集和运移的影响也不相同。根据煤体的破碎程度,将沁水盆地F区块3#煤层煤体结构类型划分为原生结构、过渡结构和碎裂结构,并分析了不同煤体结构的测井响应特征。统计表明:随着煤体破碎程度增加,测井曲线上通常表现为密度与电阻率均降低、井径扩大、声波时差增大。在测井资料定性划分煤体结构的基础上,提出利用阵列声波测井资料计算煤岩脆性指数来定量判识煤体结构。通过实际应用认为,用煤岩脆性指数定量判识煤体结构是可行的,判识结果与实际钻井取心资料符合率较高,能够提高煤体结构研究的精度。

基于测井响应的煤体结构定量判识方法

本文进行了煤岩心观测与相应层段测井曲线的对比,研究了不同煤体结构的测井响应特征。研究表明:沁南地区山西组3号煤层与太原组15号煤层中碎粒煤与糜棱煤(统称为构造煤)的测井响应均表现为补偿密度小、补偿声波大、井径大的特征,与原生结构煤存在明显差异,碎裂煤则介于两者之间。根据研究成果,得出了测井响应对煤体结构的定量判识表,并提出了利用煤体结构指数n作为煤体结构定量判识指标,阐明了煤体结构指数n的求取方法以及定量判识的可行性,建立了一种基于测井响应的煤体结构定量判识方法。

莱州湾凹陷垦利16油田混源油定量判析及勘探前景分析

垦利16油田为莱州湾凹陷高含硫油田,原油普遍具有混源现象,而原油混源程度及分布特征并不明确。针对以上问题,综合运用生物标志化合物和饱和烃碳同位素法判识混源油,并对其混源程度进行定量分析。结果表明:垦利16油田原油普遍具有混源特征,平面上原油混源程度基本相当,纵向上原油混源程度与地层层位具有相关性,其中,沙三上亚段咸化型原油混入比例最高,平均值为89%,而沙三下亚段咸化型原油混入比例最低,平均值为25%。垦利16油田混源油的发现,证实了莱州湾凹陷主洼沙四段咸化烃源岩的贡献,预示着主洼及南部斜坡带深层沙四段蕴含着巨大的勘探潜力;首次明确南洼生烃和供烃能力,进而有望打开南洼围区的勘探局面。

基于过程参数多元分析的定量预判烧结体检技术

基于过程参数多元分析的定量预判烧结体检技术在马钢有效运用,并取得了明显的实效。

高地应力“强度&应力”耦合判据及其分级标准

众多地下工程建设始终处于高地应力环境中,岩体初始应力是地下工程围岩变形破坏的先天条件和主导因素。“高地应力”术语及概念出现和地下工程围岩特殊破坏现象紧密联系,属于工程概念范畴。随着地下工程数量越来越多并逐渐向深部发展,高地应力诱发的围岩破坏现象日益显著,严重影响工程稳定性。现有的高地应力定量分级判据多采用强度应力比值形式,没有充分考虑岩石强度、应力两个指标的绝对值大小和耦合关系。本文在讨论现有分级判据、收集实际工程案例数据以及分析高地应力破坏现象显现过程的基础上,提出了高地应力“强度&应力”耦合判据及其定量分级标准。高地应力“强度&应力”耦合判据的表现形式为3条考虑岩石饱和单轴抗压强度Rc以及和初始最大主应力σ1耦合的边界线,边界线以内的区域为高地应力区、边界线以外的区域为低地应力区。该判据特点是既考虑初始最大主应力、岩石饱和单轴抗压强度的绝对值边界条件,同时也考虑两者耦合区间。研究结果表明:基于二维尺度提出的“强度&应力”耦合判据,针对86个典型地下工程的高地应力判别结果和工程现场高地应力显现形式完全相符,可以在实际地下工程中推广应用。基于“强度&应力”耦合判据的高地应力区分级标准能较好地判别围岩破坏现象的剧烈程度,可为工程灾害的预防提供参考。

干式空心电抗器匝间过电压的诊断判据

匝间绝缘缺陷是引发干式空心电抗器故障的主要原因,为更加迅速、准确地判断电抗器的匝间绝缘状况,通过匝间过电压实验研究,结合仿真计算和和现场检测,提出了基于振荡频率、衰减系数及其标准离差率的定量化判断标准。针对振荡频率提出1%和2%两个判据：即标定电压和试验电压下频率偏移未超过1%的属于正常状态;偏移超过2%时判断该电抗器存在匝间绝缘缺陷,定义为严重状态;偏移超过1%但未超过2%的,该电抗器可能存在匝间绝缘缺陷,定义为注意状态,需要进一步诊断确认。针对衰减系数提出5%和10%两个判据。针对衰减系数标准离差率提出10%和30%两个判据。这些定量化判据和判断流程,可以准确有效地评估干式空心电抗器的匝间绝缘状况,为设备的运行维护和故障诊断提供参考。

Lorenz系统通向混沌的道路

研究了Lorenz系统的非线性动力学.采用一维时间序列相空间重构技术和系统混沌的定量判据准则,揭示出Lorenz系统从规则运动转化到混沌运动所具有的普适特征:该系统可通过Pom eau-M annev ille途径走向混沌,且其间歇性与Hop f分岔和倍周期分岔有关,在这些途径上既可观察到锁相和准周期运动,也可观察到类似于Lorenz吸引子的奇怪吸引子.本研究成果有助于理解最终的混沌状态的性质.

Chen系统的非线性动力学究研

利用受控Chen系统，并基于镜像操作方法，发现Chen吸引子是由左、右两个吸引子所组成的复合结构，且左、右吸引子均可由极限环生成。采用一维时间序列相空间重构技术和系统混沌的定量判据准则，揭示出Chen系统从规则运动转化到混沌运动所具有的普适特征：Chen系统可通过Pomeau-Manneville途径走向混沌，且其间歇性与Hopf分岔和倍周期分岔有关、在这些途径上既可观察到锁相和准周期运动，也可观察到类Chen吸引子、Chen系统和Lorenz系统之间的过渡吸引子和类Lorenz吸引子。