Improvement of Supplementary Irrigation Water Quality for Rain-Fed Agriculture in the Semi-Arid Region Using Magnetization Techniques

Rain-fed agriculture depends on the groundwater as a supplementary source of irrigation. The poor quality of water from the hard rock area is applied to the crops to save the crop. Continuous irrigation leads to degradation of soil, drip irrigation system as well plants. This study assessed the damages on the drip irrigation system and soil, inflicted by the use of low-quality irrigation water. The quality of water was improved with reference to raw water in terms of pH (1.57% - 5.88%), EC (3.08% - 10.08%), ions (0.96% - 46%) by using magnetization method, without disrupting the existing irrigation system in the basaltic aquifer in semi-arid to the arid condition. This was demonstrated before the farmers in central India.

青岛城市地下空间稳定性三度区域划分研究

针对青岛独特的上软下硬地层城市地质环境特征,文中采用基于有限元强度折减的数值计算方法和基于现场监测数据的统计分析方法,对青岛城市地下空间稳定性区域划分进行了系统研究。从围岩稳定性角度出发,提出了"难区域(R_(D1))—易区域(R_E)—难区域(R_(D2))"三度区域的概念,并指出上软下硬地层城市地下空间稳定性区域划分问题的研究重点是RD1与RE分布范围及分界覆岩厚度Hr(D1-E);软弱地层厚度Hs越大,开挖跨度D越大,R_(D1)分布范围越大,R_E分布范围越小,H_(r(D1-E))越大,反之H_(r(D1-E))越小。研究成果为城市地下空间的合理开发利用提供了理论基础和依据。

硬岩地区压缩空气储能工程地下储气洞室选址方法研究

通过对国内外类似工程案例的分析,总结了在硬岩地区修建压缩空气储能工程地下储气洞室的关键技术点,提出了硬岩地区地下储气洞室的场址选址、围岩识别、洞室范围确定等原则,并引入了层次分析法,建立了硬岩储气洞室选址综合评价体系。该体系中包括5个准则层因素和19个评价层因素,建立了利用两两比较判断矩阵得到各个指标的权重值的方法,为评价候选场址的适用性提供依据。

顶板“人造解放层”防治冲击地压方法、机理及应用

冲击地压矿井开展解放层(保护层)开采,能够根本性的改造采掘工作面应力集中程度,从而大范围降低采掘活动空间冲击危险性。针对无解放层可采的单一煤层矿井,为了实现冲击地压煤层区域性卸压目标,提出了煤层上覆主导致灾层位厚硬顶板区域水力压裂“人造解放层”卸压防治冲击地压方法,并建立了工程力学模型,综合采用理论分析、工程验证等方法进行区域性卸压机理及工程试验研究。结果表明,在冲击地压发生载荷供给历程中,通过区域性改造煤层上覆岩层结构与载荷,可以改变冲击地压发生必须的基础静载荷集聚;针对顶板控制型冲击地压矿井,在开拓、准备、回采不同阶段,针对影响冲击地压发生的厚硬顶板开展区域性水力压裂改造覆岩结构与载荷分布,使得巷道掘进及工作面回采期间均处于压裂覆盖范围下的低应力区,实现冲击地压单一煤层顶板产生“人造解放层”效应;顶板区域水力压裂人造解放层卸压防治冲击地压机理为:与压裂前相比,煤层上覆厚硬顶板人为区域性致裂,在走向上使其长梁变短梁,大块变小块,从而不具备大面积悬臂功能,降低由悬空面积增大的顶板断裂带来的动载荷;在倾向方向上也使得其上覆载荷由硬传递变为软传递,降低了压裂区域下方煤层的整体静载水平;在陕西孟村煤矿401102综放工作面首次进行地面区域压裂“人造解放层”技术试验后,工作面回采期间微震事件呈现高频低能分布,顶板岩层断裂块度减小,顶板水均匀降落在采空区,工作面涌水量降低,采场及两巷压力及变形量降低显著,实现了解放层卸压效果。

中高位厚硬顶板长孔水力压裂防冲效果研究

针对于门克庆煤矿3106工作面厚硬顶板卸压效果不足的问题,通过现场微震监测的微震高能事件活跃层位和理论分析确定了3106工作面顶板诱冲关键层,提出了长孔水力压裂技术并进行了现场应用,分析评判了压裂效果和卸压效果。结果表明:距离煤层平均高度59.33 m、厚度49.95 m的砂岩层为诱冲的关键层;实施水力压裂后,在关键层内预制了裂隙面,裂隙内含水量增加,视电阻率的连续性增强,出现了降阻现象;水力压裂削弱了关键层的整体性和强度,微震能量转为“高频低能”释放,大能量事件平均延米发生密度和延米释放能量分别降低了55%和79%,回采期间现场未发生大能量矿震等动力现象;工作面来压步距缩短,来压强度降低,动载系数整体显著减小,且呈逐渐下降趋势;工作面回采压裂区域后的地表沉降斜率增加,厚硬顶板垮落更充分。研究证实了长孔水力压裂技术在防冲工程中的有效性和可行性,实现了工作面的安全开采。

西南地区硬岩隧道岩爆处治技术及应用

隧道岩爆是硬岩隧道地质问题之一,岩爆处治是否成功,直接关系到隧道施工安全及施工质量,岩爆特征也因地区而异,为此,依托西南地区隧道施工,对隧道岩爆处治技术进行研究,分析总结了隧道施工阶段岩爆典型特征,针对岩爆实际发生的部位、频率、爆坑深度及范围,采取了一系列对应的处治措施,经施工实际检验,处治措施合理、有效、针对性强,保障了施工人员及施工机械设备的安全,实现了施工安全、质量及施工进度的全面控制,颇具推广价值。

基于细观层次的软硬互层状复合岩体力学特性研究

以锦屏一级水利工程地下厂房区软硬互层状复合岩体为研究对象,引入基于区域生长算法的图像分割技术,获取材料内部细观非均匀性信息,建立能体现岩体真实细观结构的计算网格。采用三维有限差分软件FLAC,以弹–脆–塑性本构为基础,考虑不同层面倾角的影响,对单轴压缩应力状态下岩样破裂过程进行了细观层次的数值模拟。结果表明:随着层面倾角的改变,应力分布规律与岩体中岩质材料的细观分布密切相关;岩样的渐进破坏过程均是以拉应力破坏为起点,并终止于主剪切带的形成。此外,主软弱层面出现了沿层面"长轴向"及"短轴向"的2种贯通性破坏形式,并与岩样室内试验结果有相似的破裂现象。

深部硬岩二次应力状态下破裂的断裂力学分析

为探索深部硬岩的开挖扰动对微裂纹延展破坏的影响关系,利用弹性力学与断裂力学相结合的理论分析方法,依据弹塑性力学的应力分解叠加等效原则和断裂力学的最大周向拉应力准则,求解出不同侧压力系数λ条件下深部巷道围岩的二次应力解析解,并推导出了极限状态下裂纹扩展长度的理论计算公式。通过建立岩石断裂力学参数模型分析发现,侧压系数λ对巷道破坏深度和周边应力场分布有着明显的影响。λ>1时,边帮为裂纹延展破坏的主要区域,λ<1时,顶底板为裂纹延展破坏的主要区域;在压剪应力方向一定时,裂纹延展深度与裂纹初始长度有关,与应力大小无关。

软硬互层状岩体局部区域的细观非均匀特性研究

以锦屏工程地下厂房区典型软硬互层状岩体为研究对象,基于区域生长算法的图像分割技术表征岩体局部区域的细观结构特征,探讨获取区域生长算法中生长参数的方法;采用FLAC^(3D)差分程序,以比例关系映射方法建立与软硬互层状岩体岩样相对应的细观尺度均匀化网格模型。在此基础上,实现各组分基元力学参数满足Weibull分布的细观概率模型。并以程序内嵌的fish语言,实现考虑岩体局部细观结构及组分材料非均匀性时基元的弹–脆–塑性本构关系,建立互层状岩体局部区域细观数值模型,进而以多种数值模拟方案考察细观非均匀性对岩体力学行为的影响。结果表明,软硬互层状岩体的细观非均匀特性对其变形特性、强度特征、声发射规律及累计损伤过程影响显著。