电成像测井中基于GA-RF的火山岩岩性识别

针对利用常规测井资料难以准确识别复杂火山岩岩性的问题,提出了一种基于GA-RF(遗传算法-随机森林)的利用电成像测井进行火山岩岩性识别的方法。首先,采用灰度共生矩阵(GLCM)方法提取电成像测井图像的能量、对比度、相关性、同质性等4个图像纹理特征,采用Tamura算法提取图像的粗糙度、对比度、方向度等3个图像纹理特征,并建立图像纹理特征数据集;然后,对数据集进行特征融合、降维,并利用ADASYN过采样算法平衡样本集,降低样本集不均衡对算法的影响;最后,通过遗传算法优化随机森林算法的参数,构建基于GA-RF的火山岩岩性识别模型(以下简称GA-RF模型),并与随机森林、GBDT、LightGBM等三种模型进行比较。实例分析结果表明,GA-RF模型岩性识别准确率可达94%左右,准确率高于3种对比算法。该方法有效地提高了火山岩岩性识别的精度和速度,可为样本不平衡问题以及测井方法识别岩性提供借鉴。

降雨入渗对防军隧道浅埋小净距段围岩稳定性的影响

为控制降雨入渗对浅埋小净距隧道围岩稳定性的影响,以义东高速公路防军隧道为依托,基于流固耦合理论和水土特征曲线,采用MIDAS GTS NX有限元软件建立浅埋小净距隧道数值模型,对雨季施工时的土体孔隙水压力、围岩变形特征和边仰坡安全系数展开分析。结果表明:随着降雨入渗的持续,围岩及边仰坡土体基质吸力逐渐减小,其土体抗剪强度也随之降低,稳定性变差。经过7 d累积降雨,孔隙水压力增大趋势逐渐放缓,围岩变形达到最大值,工况1的拱顶沉降增大了21.48%,且边仰坡安全系数小于1,处于失稳状态。洞口段采取加固和排水措施来控制围岩的稳定性,边仰坡的安全系数较加固前提升了17.27%,取得了良好的效果,保证了隧道后期的安全施工。

不同渗透率储层超临界CO_(2)改造模拟研究

水力压裂是非常规能源开发中的一种高效储层改造方法,近年来超临界二氧化碳(S-CO_(2))被认为是一种很有前景的压裂液,相比于水基压裂液由于其具有更高的压裂能力而备受关注。但在基质渗透率(RMP)相对较高的储层岩石中,将超临界二氧化碳用于压裂会出现较高的滤失。本文通过离散裂缝网络(DFN)方法对考虑天然裂缝系统的不同储层进行了模拟,对用水压裂(WF)和用S-CO_(2)压裂(SCF)在不同岩石基质渗透率储层中的适用性及压裂能力进行了模拟研究。与常用的水基压裂液相比,在等同条件下S-CO_(2)的黏度和密度较低,更容易使储层岩石破裂并生成更为复杂的裂缝网络。但是在岩石基质渗透率相对较高的储层中,裂缝不断扩展会导致S-CO_(2)滤失量的不断加剧,严重影响裂缝流体压力的提升,并进一步影响到裂缝的扩展。数值模拟结果也呈现了压裂期间裂缝长度增长趋势出现近水平发展拐点,而这一现象恰恰反映流体滤失对裂缝扩展的影响。在这种情况下继续提高压裂液注入速度可以缩短压裂时间,从而有效降低滤失对压裂的影响。计算结果清楚地表明了岩石基质渗透率的重要性,这一结果可以直接用于S-CO_(2)压裂适用性及生产能力的理论指导。

适合低渗透油藏注水井的有机多元酸体系研究

在高温高压低渗透储层中,采用缓释酸体系是实现深层酸侵蚀和提高酸效率的关键。对一种新型缓释酸在高压高温酸化应用中的性能进行了实验评估。该缓释机制采用基于聚合物树脂的配方,限制酸液分子的质子迁移能力。实验选用石灰岩样本,分为两组实验,一组在120℃条件下进行,另一组在150℃条件下进行,酸注入速率为0.5~10 cm^(3)·min^(-1)。监测了酸穿透所需的孔隙体积(PVBT)。在120℃和150℃条件下,最佳注入速率分别为2.5 cm^(3)·min^(-1)和7 cm^(3)·min^(-1),对应的PVBT分别为0.40 PV和0.43 PV。结果表明,形成有效的虫洞剖面,呈现出主要的单一轨迹以及少量的分支。结果得到了电感耦合等离子体(ICP)分析测定的钙离子浓度分布图的验证。采用该有机多元酸体系可以实现更深的酸侵蚀,并且所需注入的酸体积较小,作业效率更高。

大兴安岭东缘岩浆岩区地表基质风化成土过程常量元素特征及其意义

岩石—土壤风化成土过程中元素地球化学特征对于理解不同类型地表基质的转化机理和耦合关系有重要意义(侯红星等,2022)。笔者选取大兴安岭地区不同类型岩浆岩原生风化剖面为研究对象,查明常量元素在风化成土过程中迁移转化及分布规律特征,为解释岩浆岩背景区地表基质岩石风化与土质成土过程耦合关系研究提供依据。

模糊综合评判法在蚀变岩型金矿床岩体质量评价中的应用

对于工程岩体的质量评价,不论是目前常用的Q系统分类法、地质力学RMR分类法还是国标BQ分类法,都存在一定的局限性。为了得到一个更加准确,更贴近真实岩体质量的评价结果,引用模糊综合评判法进行岩体的稳定性评价。以焦家金矿蚀变岩型金矿床为例,对不同蚀变类型的岩性稳定性进行模糊综合评判。结果表明焦家矿区调查区域为-190中段至-330中段之间,除-270以上黄铁绢英岩化花岗岩为Ⅲ类稳定性一般的岩体外,其余蚀变花岗岩的岩体质量均为Ⅳ类较差和Ⅴ类很差的岩体。品位最高的黄铁绢英岩化碎裂岩岩体稳定性最差,在施工到相应岩性的采场时特别要注意做好采场的相关支护工作。

干湿循环作用下岩桥破裂演化及前兆异常定量识别研究

为探究干湿循环作用下锁固段型岩质边坡内部岩桥的破裂演化及前兆异常,对岩桥试件开展不同干湿循环次数下的单轴压缩试验。基于数字图像相关(DIC)技术,实现加载过程中试件全场变形的实时测量,通过求解位移矢量识别裂纹扩展类型。引入协方差矩阵,定量描述应变场多元分量的离散程度,提出一种识别岩桥应变场前兆异常的方法,并分析干湿循环作用的影响规律。研究结果表明:随着干湿循环次数的增加,岩桥的起裂应力和抗压强度均逐渐劣化。岩桥中裂纹发展时,周围岩石的位移矢量会发生明显的差异,共识别出两种基本裂纹,即张拉裂纹和剪切裂纹。裂纹起裂和贯通所需的轴向应力随着干湿循环次数的增加而逐渐减小。应变场有效方差的演化过程可划分为初始分异、稳定分异和加速分异3个阶段;当剪切裂纹起裂时,干燥状态下的试件有效方差突增,而干湿循环作用后的试件有效方差出现加速增长的态势,均可识别为前兆点。经过干湿循环作用的试件前兆应力水平和时间水平均小于干燥状态下的试件,这是因为干湿循环作用对岩样产生了软化作用。

MC-ICP-MS测定岩石样品中锌同位素组成

锌同位素示踪技术在反演成矿过程、示踪污染源和示踪深部碳循环中都起着重要的作用,但是复杂的基质组成及锌元素含量水平的高低限制岩石样品中锌同位素组成的准确测定。本实验基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的测试方式对不同基质类型的岩石样品中锌同位素的分析方法进行探究,主要包括样品的消解方式、锌的分离纯化及干扰离子的影响等。实验采用AGMP-1(38~75μm)树脂进行分离提纯,分析过程使用标准-样品交叉法(SSB)对仪器产生的质量歧视进行校正,利用CAGS-Zn同位素标准溶液监控仪器的长期稳定性。结果显示:GBW07105、BCR-2和BIR-1a地质标准样品的锌同位素组成分别为:δ^(66)Zn_(GBW07105-IRMM-3702)=0.25‰±0.06‰、δ^(66)Zn_(BCR-2-IRMM-3702)=-0.07‰±0.06‰和δ^(66)Zn_(BIR-1A-IRMM-3702)=-0.09‰±0.01‰,测试结果在误差范围内与国际上已报道的值一致,验证此方法的准确性和可行性。本实验建立一种实验流程本底较低、干扰离子去除率高和分离程序适用性强的岩石样品锌同位素分析方法,有效分析7种岩性不同的岩石样品中锌同位素组成,为精准测量复杂基质样品中锌同位素组成提供有力的方法支撑。

新疆东部莫钦乌拉山尤尔敦蛇绿混杂岩主要特征及构造意义

莫钦乌拉山尤尔敦蛇绿混杂岩位于天山山脉东北部莫钦乌拉山,该区构造上为东准噶尔卡拉麦里构造带的向东延伸。通过野外地质调查、地球化学和年代学研究,初步查明尤尔敦蛇绿混杂岩基质与外来岩块的主要特征。基岩岩石化学特征表明,洋岩石圈残片形成于弧相关盆地,获得洋壳辉长岩锆石U-Pb年龄为(411.5±2.7)Ma。结合前人资料和区域地质特征,认为尤尔敦蛇绿混杂岩所代表的洋盆是卡拉麦里有限洋盆的向东延伸,形成于早—中泥盆世,晚泥盆世开始俯冲消减,于石炭世晚期闭合。

高外水隧洞变形稳定性的基质压缩效应

深埋水工隧洞通常会面临高地下水位问题,为准确分析高外水隧洞围岩变形稳定性,需合理模拟外水内渗的力学作用。现阶段,学者们虽已认识到在饱和岩体渗流-应力耦合分析中考虑岩石基质压缩的必要性,但针对岩石基质压缩对高外水隧洞变形稳定性影响的相关研究尚未见报道。基于饱和多孔介质有效应力原理和孔压修正系数,并考虑围岩渗透特性动态演化,建立了高外水隧洞渗流-应力耦合分析模型,并在ABAQUS中进行了数值实现。依托某深埋引水隧洞,在分析其渗流场和变形稳定性的基础上,开展了不同岩石基质可压缩性条件下的高外水隧洞渗流-应力耦合分析,揭示了高外水隧洞围岩变形稳定性随岩石基质可压缩性的变化规律。结果表明:岩石基质压缩直接影响着高外水隧洞的外水内渗过程,对高外水隧洞围岩变形稳定性不利,岩石基质可压缩性越大,则围岩变形和塑性区范围越大,在分析中忽略岩石基质压缩将得出偏于危险的结果。

强降雨诱发堆积体滑坡模型试验研究

降雨诱发堆积体边坡失稳破坏是一种较为突出的滑坡灾害形式,近些年随着强降雨天气频率增大,诱发的堆积体滑坡问题尤为突出。围绕堆积体边坡在强降雨下的破坏机制,开展相关研究,探究了不同基质含量以及含石量分布对于堆积体边坡破坏模式的影响规律。首先,通过室内大三轴试验确定堆积体边坡试样在固定黏土含量10%,碎石含量分别为30%、50%、70%下的应力-应变关系;随后,开展降雨诱发堆积体滑坡的模型试验,研究强降雨条件下不同级配堆积体边坡的失稳破坏模式,分析坡顶位移以及堆积体内部含水率、土压力、孔隙水压力的变化规律,阐明堆积体不同部位细粒含量变化及细颗粒竖向迁徙过程;最终,揭示降雨诱发不同含石量堆积体边坡的失稳与破坏机制,相关成果能为堆积体滑坡的预警提供科学的理论依据。

熔融制片-X射线荧光光谱法测定碳酸盐岩石中主次量元素

采用四硼酸锂和偏硼酸锂2:1混合溶剂熔融制备样片,Zetium X射线荧光光谱仪测定碳酸盐岩石中氧化铝、氧化钙、氧化铁、氧化钾、氧化镁、氧化钠、氧化钡、五氧化二磷、三氧化硫、二氧化硅、二氧化钛、氧化锰等12种组分。重点研究了熔样比、熔样方式、测定条件、基体干扰矫正等,经有证标准物质验证,分析方法的精密度满足DZ/T0130《地质矿产实验室测试质量管理规范》,结果与标准值一致。

多层圆柱体锚固结构中超声导波频散特征的研究

超声导波无损检测技术因其高效和快捷的优点成为检测锚杆锚固质量的有效方法。但锚固锚杆结构中超声导波的多模态性、频散性与能量泄露导致完整的锚杆底端反射信号的获得具有不确定性。应用弹性动力学理论并采用全局矩阵法建立超声导波在多层圆柱体锚固结构中的频散方程的通用表达式,然后通过非线性外推法和二分法两步算法求解频散方程的精确解,解决了频散曲线的分类和相交等难题,获得了具有自主知识产权的求解多层圆柱体锚固结构频散曲线的程序。利用该程序计算了不同锚固锚杆结构的频散曲线,并与商用软件Disperse计算的结果吻合较好。同时用本程序计算了实验室有限锚固结构中的频散曲线,验证了低频导波在有限与无限结构中的巨大差异,而这一结构特征的频散特性Disperse并未给出相关算例。

上土下岩地层中柱面SH波的传播特性分析

为了研究爆破地震波在上土下岩地层中传播的曲率对地表振动的影响,选取爆破地震波中的柱面SH波作为研究对象,基于弹性地震波理论与积分变换方法,建立了单层、多层层状地层的刚度矩阵和动力平衡方程。并以武汉宝通寺地铁站爆破开挖为工程背景,分析了地表速度与土岩地层界面速度的比值(|v_(0)/v_(1)|)与土层厚度和震源深度等参数的关系。结果表明:上土下岩地层中,当入射波频率大于30 Hz时,土层对距震距200 m处的地表振动速度具有明显的放大作用,土层越厚,土层的放大效应越小;而随着震中距的增加,土层呈现出过滤高频波的作用;随着震源深度增加,土层的放大效应逐渐减小;当震源深度在10~15 m时,可把柱面SH波简化为平面波作用。

基于末端姿态约束的液压凿岩机械臂运动控制研究

为了使凿岩机械臂末端能够保持期望初始姿态且平稳、准确地移动至目标位置,提出一种基于末端姿态约束的液压凿岩机械臂运动控制方法。首先,基于雅可比矩阵建立机械臂末端广义速度与关节速度关系;然后,分析驱动油缸结构并采用全微分方法建立机械臂关节速度与油缸伸缩速度的函数关系,从而基于末端姿态不变的约束,建立机械臂末端广义速度与油缸伸缩速度的对应关系;最终通过控制器给定相应电信号直接控制各油缸伸缩速度完成对姿态约束下凿岩机械臂末端广义速度的控制。使用MATLAB和V-REP(Virtual Robot Experimentation Platform)软件分别对凿岩机械臂末端速度与关节速度关系以及三角油缸和梁摆动油缸伸缩量与关节角度对应关系进行验证,确保计算过程的正确性。通过现场实验得出数据表明:在末端姿态约束下控制凿岩机械臂保持某一期望初始姿态运动不同时间到达不同位置,凿岩机械臂末端最大姿态角偏差为0.42°,末端位置相对误差不超过0.41%,凿岩机械臂运动平稳,说明该运动控制方法可以在保证平稳运行前提下实现凿岩机械臂末端定位,从而满足工程实际需求。

基于微极连续体理论视角的Mohr-Coulomb基质土的土石混合体边坡稳定性及破坏模式分析

针对土石混合体边坡稳定性和破坏模式分析,提出了一种基于微极Mohr-Coulomb(MC)模型的二阶锥规划微极连续体有限元法(mpcFEM-SOCP)。以两个土石混合体边坡为例,验证了所提方法的有效性和优越性。数值分析表明,块石“侵入”潜在滑面会增加刚性基础的极限承载力以及边坡的稳定性。与二阶锥规划经典连续体有限元法(FEM-SOCP)相比,在某些情况下mpcFEM-SOCP可以揭示不同的土石混合体边坡破坏机制。通过FEM-SOCP和mpcFEM-SOCP可以观察到,对于方形簇块石土石混合体边坡,分散的块石会使土石混合体边坡破坏模式更为复杂;与Pybimstab程序包中(假设单滑移面)的广义极限平衡方法相比,FEM-SOCP和mpcFEM-SOCP会提供手指分叉式滑移面;通过关联基质土颗粒特性和宏观应变局部化行为的内部特征长度lc能够较好地模拟基质土滑移面的宽度。

体外沉默ICMT基因对人唾液腺腺样囊性癌细胞侵袭和迁移的影响

目的 探讨异戊二烯基半胱氨酸羧基甲基转移酶(isoprene cysteine carboxymethyl transferase,ICMT)基因对唾液腺腺样囊性癌(salivary adenoid cystic carcinoma,SACC)细胞迁移和侵袭的影响及相关机制,为SACC的分子靶向治疗提供实验依据。方法 体外培养腺样囊性癌细胞SACC-LM和SACC-83,采用脂质体载体瞬时转染的方法,将ICMT siRNA转染至人SACC-LM和SACC-83细胞中(实验组),并分别设置空白对照组和阴性对照组(转染NC-siRNA)。通过qRT-PCR检测转染后各组细胞中ICMT和RhoA的m RNA表达并明确沉默效率;Western blot检测各组的ICMT、膜RhoA、总RhoA、Rho关联含卷曲螺旋结合蛋白激酶1(Rho associations contain curly helical binding protein kinase 1,ROCK1)、基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)、基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)蛋白表达;通过CCK-8实验检测SACC细胞的增殖能力;通过比较细胞划痕实验的相对愈合面积和Transwell实验细胞穿膜数目,分别检测SACC细胞的迁移和侵袭能力。结果 SACC-LM和SACC-83细胞转染ICMT-siRNA后,实验组相较于空白对照组和阴性对照组,ICMT mRNA和蛋白表达显著下降(P<0.05),但RhoA mRNA和RhoA总蛋白表达均无显著性差异(P>0.05);膜RhoA、ROCK1、MMP-2、MMP-9的蛋白表达显著下降(P<0.05),细胞增殖能力明显下降(P<0.05),迁移和侵袭能力明显降低(P<0.05)。结论 体外沉默ICMT基因可有效抑制人SACC-LM和SACC-83细胞迁移及侵袭能力,其机制可能与RhoA-ROCK信号通路有关。

塔河油田奥陶系碳酸盐岩基质孔缝型储集体特征

采用岩心观察、薄片鉴定、阴极发光、显微荧光、扫描电镜与能谱分析等多种技术方法,研究塔河油田云斑灰岩基质孔缝型油藏储集体特征。塔河油田云斑灰岩的白云石砂屑团块中赋存大量石油,在中下奥陶统一间房组和鹰山组广泛分布,厚度大,目前开发的油气有相当一部分来自于这种灰岩基质,而不是以往认识的完全来自于缝洞系统。白云石砂屑团块岩心上表现为不规则斑状或绸带状分布,在许多层段约占岩心总比表面积的40%,砂屑部分总孔隙面孔率也达39%左右。砂屑部分为结晶较好的白云石,白云石晶体直径主要集中在100-350μm,相当于中细砂级;高压压汞测试结果显示砂屑团块储集物性较泥晶灰岩优越很多,孔隙度为12.57%-36.39%。砂屑团块周围缝合线和微裂隙极为发育,密集的缝合线和微裂隙连通了白云石砂屑团块含油单元,使微孔、微缝中的石油能够连通起来,成为有效的储集空间。

新型表活剂压裂液的实验特性及其在水锁气层中的应用

水锁伤害是低渗透气层压裂面临的一个重要问题。首先从两个方面对新型表活剂压裂液展开了实验研究:①进行了岩心伤害实验,采用多次驱替方式发现,新型表活剂压裂液在岩心孔隙中72h还呈现自由状态,能够被驱动,随着驱替次数增多,岩心渗透率伤害程度减少,而其他液体没有这种现象;②进行了支撑裂缝导流伤害实验,通过不同驱替方式发现,采用不同液体驱替的支撑裂缝导流能力相差不大,通过氮气驱动后,新型表活剂压裂液支撑裂缝导流能力有所增加,继续通过CO2气体驱动后,该组裂缝导流能力继续增加,而胍胶类压裂液导流能力基本没有变化。通过实验认为:新型表活剂压裂液对岩石及裂缝的伤害可以改变,降低了对储层的水锁伤害,适合应用于易水锁气层压裂施工。现场试验证明,该类压裂液对低渗易水锁气层具有较好的压裂增产改造效果。

双重裂隙系统渗流模型研究

根据岩体裂隙系统发育规律及其渗流特征，提出双重裂隙系统渗流原理，将裂隙网络渗流理论模型变成能详细描述主次裂隙系统渗流机制的裂隙岩体渗流实用模型，为解决工程中的岩体裂隙渗流分析提供了新方法。