NEW TECHNOLOGY OF ROADSIDE ENTRY SUPPORT IN ADVANCING-MINING BY PUMPING HIGHWATER-CONTENT FAST SETTING-SOLIDIFYING MATERIALS

Roadside entry supporting technology by pumping high water-content fast setting-solidifying materials in advancing-mining was industrially tested in Yangzhuang Coal Mine, Huaibei Coal Mining Administration. Roadside packing parameters were determined according to the properties of high water-content fast setting-solidifying materials, as well as geological and mining conditions. A new roadside packing technological system was designed to use pumping-delivery method to transport the materials. With respect to the special conditions in the advancing mining system, effective temporary support systems were designed and tried. The technical and economic benefits from this new industrial experiment were carefully analyzed and evaluated.

深部矿山不同埋藏深度岩石拉压力学特性试验研究

岩石的物理力学特性随埋藏深度增大会发生变化。本文以云南某矿山900~1200 m深度范围内4个不同埋藏深度的矿体上下盘围岩(灰质白云岩)为研究对象,开展了不同含水条件下(自然状态和饱水状态)的单轴压缩和巴西劈裂试验,探明深部岩石力学基本物理力学特性随埋深的变化规律。研究结果表明:在研究的深度范围内,岩石基本物理成分组成及结构相似,随着岩石埋藏深度的增加,岩石试样的密度、纵波波速、单轴抗压强度、抗拉强度和弹性模量等均略微增大,而泊松比呈先增大后减小的趋势。含水条件对岩石的力学特性影响显著,不同埋藏深度的岩石试样进行饱水处理后其抗压强度、抗拉强度和弹性模量均明显减小,泊松比显著增大,其中岩石单轴抗压强度对水的敏感性高于其他参数对水的敏感性,各参数对水的敏感性排序为:抗压强度>弹性模量>泊松比>抗拉强度。本研究很好地揭示了深部矿山不同埋藏深度围岩的拉压力学特性变化规律。

急性脑出血模型大鼠脑组织中差异表达基因测序的验证及功能分析

背景:急性脑出血中存在差异表达的基因,这些基因与脑出血发生发展有关。目的:筛选急性脑出血大鼠模型脑组织中差异表达的基因和关键基因,并采用qPCR进行验证,分析关键基因与脑出血后神经功能、脑组织含水量的关系。方法:78只SD大鼠随机分为2组:脑出血组大鼠于右侧尾状核部位注射胶原酶构建脑出血模型,假手术组大鼠于相同部位注射等量生理盐水。运用TRIzol法将2组大鼠的脑组织提取出RNA,转录组测序,筛选急性脑出血脑组织的差异表达的基因,经过qPCR验证,分析基因与脑出血后神经功能、脑组织含水量的关系,并结合生物信息学对关键基因进行GO、KEGG功能富集分析。结果与结论:①筛选出10个关键基因,分别是CXCL8、SERPINE1、TFPI2、CXCR4、GDA、KCNQ5、ERICH3、SCN3B、CACNA1E、CCL20;②脑出血组的关键基因GDA、KCNQ5、ERICH3、SCN3B、CACNA1E含量低于假手术组(P<0.05),CXCL8、SERPINE1、TFPI2、CXCR4、CCL20含量高于假手术组(P<0.05);③关键基因GDA、KCNQ5、ERICH3、SCN3B、CACNA1E含量与脑组织含水量、神经功能缺损评分正相关(P<0.05),CXCL8、SERPINE1、TFPI2、CXCR4、CCL20含量与脑组织含水量、神经功能缺损评分负相关(P<0.05);④GO分析显示基因在生物过程差异表达基因主要富集于白细胞趋化性、趋化因子介导的信号通路;细胞组成差异表达基因主要富集于阳离子通道复合物、离子通道复合物;分子功能差异表达基因主要富集于门控通道活动、离子通道活动;⑤KEGG分析示基因集中于TNF信号通路、谷氨酸能突触、GABA能突触;⑥结论:在脑出血中出现差异表达的基因为CXCL8、SERPINE1、TFPI2、CXCR4、GDA、KCNQ5、ERICH3、SCN3B、CACNA1E、CCL20,这些基因与脑出血后脑组织含水量、神经功能相关,这些基因主要富集在细胞组分、结合功能、细胞突起等相关的生物学功能上。

花生与绿肥轮作对土壤含水量和土壤肥力的影响

探讨在冬春裸地上种植绿肥对后茬作物春花生养分含量、土壤含水量和土壤肥力的影响,为山东地区春花生等冬闲田建立一种合理的轮作方式提供理论依据。在田间试验条件下,设置了春花生—冬闲田、夏花生—冬小麦、春花生—二月兰和春花生—毛叶苕子4种轮作处理。结果表明:种植二月兰和毛叶苕子绿肥作物,可促进后茬作物花生氮磷钾养分增加,二月兰增加程度高于毛叶苕子。种植二月兰和毛叶苕子绿肥作物,可提高后茬作物花生土壤含水量和土壤肥力,在0~20 cm土层中,2021年,与春花生—冬闲田相比,春花生—二月兰、春花生—毛叶苕子土壤相对含水量分别升高了4.70%、6.14%,在20~40、40~60 cm土层中也表现出相似趋势,2022年与2021年相比,表现出相似规律;与春花生—冬闲田相比,春花生—二月兰处理有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量平均增加了5.71%、8.98%、7.22%和7.72%,春花生—毛叶苕子处理有机质、碱解氮含量平均增加了4.54%、14.91%。可以利用春花生种植期间的冬春裸地种植一季冬绿肥,促进后茬作物养分积累量增加,改善土壤肥力。

断层虚位错模式揭示的2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震前的地电阻率变化

选取2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震震中400 km范围内四个地电阻率观测台站的观测精度高、具有稳态年变、震前无显著干扰的地电阻率ρ_(s)观测数据,结合ERA5同化数据集中的多层土壤温度和土壤水分含量,在利用多项式拟合获取各台站(或测道)地电阻率正常年动态的基础上,分析了门源地震前地电阻率的异常变化。结果显示:金银滩台EW测道、武威台NS测道和山丹台EW测道、N45°W测道震前存在超阈值的异常变化,并呈现各向异性特征。基于断层虚位错模式分析了地电阻率异常变化与孕震过程之间的联系,结果表明:金银滩台震前处于压缩区并受到NNE方向的挤压,与主压应变近似正交的EW测道于震前10个月出现负异常;同样位于压缩区的武威台,受到了ENE向的挤压,NS测道的地电阻率在孕震早期(震前13个月)以负异常为主,孕震中晚期(震前3个月)出现了正异常;山丹台,位于膨胀区,受到近似NS向的拉张,与主张应变平行的NS测道未发现异常,但EW测道震前一年地电阻率出现正异常,N45°W测道的地电阻率也在震前半年左右出现超阈值并呈正异常。此外,金银滩台、山丹台和武威台距离门源地震震中的距离分别为92 km,113 km和139 km,相应的地电阻率异常最大变化幅值分别为−3.0σ,2.2σ和−2.1σ。此外,门源地震前地电阻率异常变化的时空特征与岩石实验结果及理论模型一致,也符合震源区应力应变积累程度较高、向外围方向逐渐衰减的分布特征。由此推断,2022年门源M_(S)6.9地震前地电阻率的时空变化可能与区域介质变形及应力变化有关。

植物根系特征与根区土壤水分高通量监测管道机器人研制

研究水分胁迫下的根系特征对于节水农业的发展具有重大意义。针对现有根系观测与土壤水分监测方法难以满足野外条件下根系和根区水分的同步、原位、高通量监测的不足,该研究研制了一种基于STM32芯片的管道机器人系统。系统由管道机器人、数据基站与PVC透明管道组成,通过在土壤中埋设管道机器人系统,控制机器人搭载的微距相机与土壤水分传感器在巡航时拍摄根系图像,并获取土壤水分数据。由根系图像识别分割与提取程序对图像进行畸变校正与根系识别,获取管道方向上植株的根系面积、长度与密度等特征参数。实验室条件下进行相机拍摄效果、图像畸变校正、识别与分割误差及里程轮测距误差测试,以及土壤水分传感器标定试验。测试结果表明:1)管道机器人能够清晰地拍摄到根系图像,图像畸变校正效果较好,单个像素点长度和面积分别为44μm和0.002 mm^(2),单张根系图像的拍摄范围为14.17 mm×10.60 mm;2)土壤水分传感器输出电压与土壤体积含水率之间呈现良好线性关系,决定系数R^(2)为0.990;3)自主巡航定位准确度较高,平均相对误差为1.47%。在田间条件下进行的根系生长动态监测、根系信息提取、土壤水分监测与电池续航试验表明:1)管道机器人系统能够在田间环境下高通量地拍摄根系图像,监测根系的生长动态,并进一步提取出根系长度、面积、根面积密度等特征参数;2)根区土壤水分监测较为准确,测量结果与烘干法结果平均相对误差为2.23%;3)在系统初始满电量状态下,管道机器人系统独立运行时长不少于7 d,最大巡航监测距离约为48 m。本文研制的管道机器人系统可在田间条件下实现根系特征以及根区土壤水分的原位、高通量测量,为节水灌溉与根系生长研究提供技术支持。

无机填料对水泥固化泥炭土强度的影响

通过无侧限抗压强度和扫描电镜试验,研究了无机填料种类和粒径对水泥固化泥炭土强度的影响.结果表明:水泥固化泥炭土强度随着石英砂掺量的增加呈先增加后降低的趋势,20%石英砂掺量下水泥固化泥炭土强度最高;当石英砂粒径d>1.0 mm时,水泥固化泥炭土强度提升有限,而当d<0.5 mm时,水泥固化泥炭土强度提升明显;高岭土颗粒可有效填充泥炭土孔隙,有利于水泥联结无机填料和泥炭土颗粒,且水泥联合高岭土固化泥炭土的强度明显优于水泥联合石英砂;当泥炭土含水率为600%,高岭土掺量从5%增至30%时,28d龄期水泥固化泥炭土强度的增幅为58.5%~116.6%.

黄土塬区果园-农田交界带土壤水分分布及农田对果园的供水特征

[目的]为探明黄土高原南部塬区果园-农田镶嵌格局下土壤水分空间分布与协同利用特征。[方法]选取长武塬区10龄、21龄和25龄苹果园(AO10、AO21和AO25)及其邻近农田,通过测定2021年雨季后果园-农田交界带有关位点的土壤含水量,定量计算农田土壤储水对果园耗水的贡献。[结果]2021年降水量756 mm,为典型的丰水年份,农田和AO21、AO25果园降雨入渗深度在11月底分别达8.4,7.0,5.0 m。AO10果园-农田交界带以4 m深度为界,其下部土壤含水量较上部大,4-10 m土层平均含水量为25.5%;AO21果园0-7 m土层平均含水量为22.1%,7-10 m为15.0%;AO25果园0-5 m土层平均含水量为20.9%,5-10 m土层平均含水量为13.6%,AO21和AO25果园分别在7.0,5.0 m以下仍存在土壤干层。水平方向上,AO21、AO25果园利用邻近农田土壤水分的距离分别达到5,8 m,农果交界面上农田向果园的供水量,当以干层上界划分土壤剖面,其上为表观供水量,2个果园分别为0.08,0.25 m^(3)/m^(2);其下为实际供水量,分别为0.45,0.81 m^(3)/m^(2)。[结论]黄土塬区果园和农田镶嵌布局是一种较为合理的利用结构,在其规划管理中应考虑果树年限及其相邻农田宽度等因素,研究结果有助于推进区域土壤水资源的可持续利用及其空间优化。

保水剂施用量对西南紫色土水分和养分特征及烟叶品质的影响

[目的]揭示保水剂聚丙烯酸钾不同施用量对西南烟区紫色土水分、土壤孔隙状况、土壤养分特征及烟叶品质的影响,为缓解季节性干旱区植烟土壤水分缺乏及高产优质的烟草生产提供重要参考。[方法]采用随机区组设计,定量研究了不同保水剂施用量条件下的紫色土水分、养分及烟叶品质特征。[结果]保水剂添加后,土壤pH值变化范围为7.4~7.7,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、土壤饱和含水量、田间持水量、毛管含水量均呈先增大后减小变化规律,当保水剂施用量为150 kg/hm^(2)时,土壤容重达到最低值,土壤总孔隙度和毛管孔隙度、土壤饱和含水量、毛管含水量均达到最大值。土壤的阳离子交换量(CEC值)呈现出波动式变化。土壤有机碳、全钾和速效钾含量随着保水剂施用量的增加呈先增加后降低的趋势,土壤全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量呈逐渐增加趋势。土壤容重呈现出先减小后增大的趋势。烟叶氯含量、总氮含量变化为上部叶<中部叶<下部叶。随着保水剂施用浓度的增加,烟叶氯含量呈波动变化。中上部烟叶含钾量高于下部烟叶含钾量且随保水剂施用浓度的增加略有增加。烟碱含量变化为上部叶>中部叶>下部叶,且烟碱含量与保水剂施用浓度相关性较弱。烟叶还原糖和总糖的变化趋势较为一致。不同部位的烟叶钾氯比表现为上部叶>中部叶>下部叶,且最随着保水剂施用浓度的增加,烟叶钾氯比呈波动态变化。不同叶位烟碱/总氮比和糖碱比均表现为上部叶<中部叶<下部叶,且随着保水剂浓度的增大,均表现为递增趋势。植烟土壤全氮含量与不同叶位的烟叶氯含量、上部叶含钾量、还原糖含量之间均呈显著正相关关系(p<0.05)。不同叶位烟叶氯含量、还原糖含量、上部烟叶钾含量、下部烟叶烟碱含量均与土壤有机碳间存在显著正相关关系(p<0.05)。[结论]保水剂为150 kg/hm^(2)对于西南紫色土的改良效果最佳,研究可为植烟土壤抗旱性能增强及烟叶品质的提升提供科学依据。

农林保水剂效果评价及其环境风险探讨

从我国“七五”计划旱农科研项目以来,农林保水剂作为抗旱保水产品受到关注。《农林保水剂》(NY 886)农业行业标准2004年颁布,2010、2016和2022年3次修改,但至今缺乏相关配套的田间试验效果评价体系,极大影响其推广应用。本文结合国内外30多年来的相关研发与应用文献分析,针对农林保水剂应用对土壤保水、作物用水、作物产量及其环境影响等效果进行综述研究,结果表明:(1)保水剂适用于改善土壤蓄水保水性能,对旱作地区作物抗旱保苗、节水增产和水分利用效率(WUE)提高有积极影响,尤其是在砂质土壤上。(2)提出农林保水剂效果评价指标,主要包括土壤贮水量、作物耗水量、作物产量及其WUE等指标,以适用于农林保水剂产品的田间试验效果评价。(3)根据农林保水剂对作物产量增减不一和增产与收益不统一等现象,提出农林保水剂应用需要制定相应的技术规程,明确作物适宜的保水剂类型及其施用方式和用量。(4)农林保水剂产品(以聚丙烯酰胺(PAM)和聚丙烯酸(PAA)型材料为主)的环境安全性主要涉及残留单体(丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA))的生物毒性,以及材料的降解性等。市场上部分PAM和PAA相关产品分别存在残留AM和AA单体含量超标风险,超标率约占22%—100%。研究指出生物质类等天然聚合物类材料是农林保水剂发展方向。研究结果对农林保水剂效果评价标准的制定提供参考。建议相关部门对于PAM和PAA型农林保水剂产品加强残留单体检测及其残留单体的环境安全阈值的研究,并对产品的生物降解性指标与土壤生态环境的安全性的关联性进行探讨,以期为农林保水剂产品的环境安全性提供保障。

农田裂隙优先流对灌水模式/初始墒情响应机制及其模拟研究

农田灌溉管理过程中优先流降低水肥利用效率,加剧地下水污染风险。基于碘化钾-淀粉染色示踪试验,分析了地面灌DM、微喷灌WP1(20 mm/h)、微喷灌WP2(40 mm/h)处理下的裂隙优先流特征,验证了基于水量平衡的双域渗透模型的有效性,并采用4组初始体积含水率(0.20、0.25、0.30、0.35 cm^(3)/cm^(3))与5组灌水强度(12.0、24.0、36.0、48.0、60.0mm/h)旋转组合设计进行模拟应用分析。结果表明,WP1、WP2处理整体上水分以均匀的基质流形式入渗;DM处理下的土壤剖面染色区域在垂直方向上可明显划分为基质流区(0~6.9 cm)和优先流区(>6.9 cm)。此外,DM处理下的基质流深度、灌水均匀度显著(P<0.05)小于WP1、WP2处理,而其优先流指数及湿润锋弯曲度均极显著大于(P<0.01)WP1、WP2处理,这表明地面灌可以激活更多的优先流路径,增大优先流发育程度和空间异质性,降低灌水质量。基于水量平衡的双域渗透模型可有效预测不同灌水强度下的基质流深度和土壤剖面染色面积比变化趋势(R2≥0.9276、NSE≥0.8844、RSR≤0.0230),初始体积含水率和灌水强度旋转组合设计模拟结果表明,增加灌水强度或减小初始含水率会增加优先流的程度而降低灌水质量,故建议在农田灌溉管理过程中采用“高频少量”的灌水模式以减少优先流导致的水肥利用效率降低。该研究成果可为农田灌溉决策提供理论依据,其试验数据可为优先流模型优化与验证提供重要的数据支撑。

保水剂和蒸腾抑制剂对玉米生长和水肥耦合的影响

保水剂和蒸腾抑制剂的应用对玉米高效生产发挥着重要作用。为探究保水剂和蒸腾抑制剂对玉米生长和土壤水肥耦合的影响,在内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗河南乡小石砭村进行田间试验。试验共设置4个处理,分别为灌水定额为30 mm并且施加保水剂(C1)、灌水定额为37.5 mm并且施加保水剂(C2)、灌水定额为45 mm并且施加蒸腾抑制剂(C3)和灌水定额为45 mm并且不施加试剂(CK)。结果表明:①保水剂和蒸腾抑制剂能有效提升土壤保水能力,与CK相比,C1、C2和C3处理下玉米生育期平均土壤含水率分别提升6.61%、11.94%和4.05%。②保水剂和蒸腾抑制剂能有效提升玉米株高,其中拔节期玉米株高提升率最高,C1、C2和C3较CK分别提升9.40%、17.45%和6.04%。③玉米的茎粗随着生育期的推进呈现出先快速增长后缓慢增长再略微减小的趋势,快速增长期为拔节期,拔节期相比于苗期茎粗平均增长率为60.21%。④保水剂的施加可以增加土壤肥力和土壤水肥之间的协同关系,C2相比于CK土壤全氮、有效磷、速效钾、缓效钾和有机质含量分别增加37.57%、82.76%、88.66%、1.31%和37.83%;土壤水肥耦合度和耦合协调度分别增加77.74%和52.79%。综上所述,施加保水剂和蒸腾抑制剂可有效改善土壤水分状况,促进玉米生长发育,较不施加任何试剂的处理有明显优势。

真空冷冻干燥升华温度对玉米种子品质的影响

本文采用真空冷冻干燥机对玉米种子进行冷冻干燥处理,研究不同升华温度(3℃、5℃、7℃、9℃)条件下其物性指标(含水率、容重、出碴率、颗粒度指数、裂纹率、最大力、最大力点变形)和活性指标(发芽率、呼吸强度、相对导电率)的变化规律。研究结果表明:玉米种子的含水率、容重、出碴率、最大力、最大力点变形随升华温度升高先降低后升高,颗粒度指数随升华温度升高先增大后减小,裂纹率、相对电导率随升华温度升高先升高后降低。不同升华温度的玉米种子活性都有所下降,发芽率也都有所下降。在升华温度5℃下玉米种子呼吸强度最小,最适宜储存。

水分对CH_(4)和CO_(2)在煤中竞争吸附特性影响研究

为研究水分对CH_(4)和CO_(2)及混合气体在煤中竞争吸附的影响,通过自主研发的含瓦斯煤多元气体竞争吸附试验系统进行不同含水率煤对CH_(4)和CO_(2)单组分吸附研究,试验结果表明:水分并没有改变CH_(4)和CO_(2)等温吸附曲线的基本规律,在相同条件下,水分也未影响煤对单组分气体吸附能力的排序,始终是煤对CO_(2)的吸附能力大于对CH_(4)的吸附能力。相同条件下,水分对CH_(4)的抑制率大于CO_(2)吸附量抑制率,说明水分对煤吸附弱吸附性气体的抑制程度更大。在进行水对混合气体的竞争吸附影响研究试验,发现:当注入煤体的气体比例保持不变时,在同一吸附平衡压力下,混合气体的吸附总量随着水分含量的升高而降低,并且吸附平衡后的CH_(4)吸附量和CO_(2)吸附量都随着煤体中水分含量的增大而减小;而当含水率不变时,同一注气比例下的气体吸附平衡压力越大,吸附平衡后的CH_(4)吸附量和CO_(2)吸附量越大。游离相中的CO_(2)的体积分数始终低于气源,而CH_(4)体积分数始终高于气源。不同条件下CO_(2)/CH_(4)选择系数的数值均大于1,范围处在4.8~5.4,煤对CO_(2)的吸附亲和能力大于CH_(4)。相同组分混合气体吸附条件下,CO_(2)/CH_(4)选择系数均随着试验煤样含水率变大而降低。该研究进一步完善影响煤对气体吸附的因素的理论分析,以及为工程实践为井下注气促抽瓦斯技术提供理论依据。

漾濞核桃物理特性测定及分析

为完善核桃精深加工设备,提高自动化生产效率,对云南漾濞核桃的三径尺寸、含水率、摩擦因数、质心及弹性模量基本物理参数进行测定,并对不同含水率的核桃进行准静态压缩试验,得到漾濞核桃的相关物理特性及与之相关的力学特性的数值。结果表明:漾濞核桃整体呈短圆;湿核桃的含水率在22.05%~31.32%,同时核桃的破壳力随着含水率的减小而减小;核桃以缝合线与平板接触的姿态在PVC人字纹面上的摩擦系数最大为0.53,在不锈钢面上的摩擦系数最小为0.38;三点测力法测出核桃的质心偏向于尖端方向;湿核桃的弹性模量大致在122.03~133.78 MPa,弹性模量随着含水率的降低呈先减后增的趋势。

不同含水率和应力作用下磷块岩的损伤特性研究

地下磷矿长期受地下水侵蚀,水—岩作用是地下采矿工程中的常见问题,在开挖扰动下容易诱发地质灾害。为探究磷块岩在不同水—岩作用下的损伤破坏特性,借助声发射仪监测手段开展不同含水率磷块岩的单轴加载试验,分析了不同含水状态下磷块岩的宏观破坏特征和力学特性,进而构建了声发射振铃计数表征的试件内部损伤变量模型。研究结果表明:①水对磷块岩中胶结物质具有弱化作用,进而对磷块岩的力学性能造成劣化效应;②水会影响磷块岩的破坏模式,随着含水率增加,磷块岩的破坏模式由脆性破坏向塑形破坏转变,表现为磷块岩试件峰值应变随其含水率增加而增大;③随着磷块岩含水率升高,磷块岩在加载至破坏过程中产生声发射时间相对越滞后,声发射振铃计数和能量逐渐减小,不同含水率磷块岩内部损伤变量的演化过程与岩样受力加载全过程属同步关系。研究结果可为地下磷矿安全开采提供理论参考。

近海黏性土中桩土界面剪切特性与含水率效应

为了研究粉质黏土-混凝土截面的抗剪强度在不同物理条件下的影响特征,本文针对粗糙度、含水率对其的影响展开研究,根据前人经验总结自制出了型直剪试验仪,研究了混凝土在不同粗糙度以及不同含水率的条件下,粉质黏土-混凝土界面的剪切特性受到的物理影响。结果表明:混凝土表明粗糙度对试验结果产生直接影响,并且随着粗糙度的增大,界面抗剪强度、界面摩擦角、剪切刚度系数以及界面残余剪切应力均相应增大,最大增幅可达37.0;而界面附着力随粗糙度的增大呈先减小后增大的趋势,增大幅度达23.7%。随着黏性土含水率的增大,界面抗剪强度、剪切刚度系数和界面残余剪切应力均呈先增大后减小趋势,含水率在20%~28%之间存在一个最优含水率使得界面抗剪特性最优;粉质黏土-混凝土界面的抗剪强度受粗糙度和含水率的影响较大。试验结果可为静压桩的工程实践提供借鉴与参考。

电渗热固结处理顶管废弃泥浆的减量化研究

针对顶管废弃泥浆渗透性差、含水率高、承载力低等特点,采用电渗热固结法对其进行减量化研究,并探究不同温度条件下电渗热固结的处理效果。选取EKG电极板作为电极,分析在40℃、60℃、80℃等不同加热温度下,泥浆固化过程中的排水量、排水速率、温度、电流等参数的变化趋势,对比电渗热固结前后泥浆的物理力学特性变化。结果表明:电渗热固结能够有效促进泥浆的排水,提高固结效率,降低含水率,增强固化泥浆的承载力和抗剪强度;在其加热到一定程度时,裂缝进展过快,泥浆导电性减弱,加热效率降低,且加热的温度越高,加热效率越低;电渗热固结对顶管废弃泥浆减量化应用具有一定的有效性与可行性。本文的研究成果可为其实际工程应用提供借鉴与参考。

基于核磁共振技术储层物性变化规律

冀东油田经多年的注水开发已经进入特高含水阶段,出现注水压力增大,开发效果差等问题。针对此问题,利用目标岩心分析了黏土矿物含量和粒度分布,结合二维核磁共振技术开展高倍数水洗实验,研究储层物性变化规律及原因。实验结果表明:岩心8-2、岩心16-1分别定义为含中砂质细砂岩、含粉砂中砂质细砂岩,其黏土矿物含量分别为2.41%、2.57%;随着注水倍数的增加,核磁孔隙度表现为先降低后上升的变化规律;随着注水倍数的增加,渗透率(水)波动式变化,前期降低幅度较大,后期出现短暂的上升后持续降低;注水过程中损害主要发生在中、大孔隙且岩心8-2的损害程度要大于岩心16-1;岩心核磁二维谱中自由水的信号变化规律与核磁T_(2)谱中中、大孔隙信号强度变化规律一致。研究认为:注水过程中受到水的冲刷作用,微粒以及胶结物中的黏土矿物容易脱落运移至孔隙喉道处发生堵塞,对孔隙喉道产生一定损害导致渗透率(水)降低,所以注水井出现注水困难和注水压力增大等问题,从而影响油田的开发效果。

黄土盾构隧道开挖围岩扰动特性模型试验研究

为了探究不同含水率和埋深等工况下的黄土盾构隧道开挖对围岩的扰动作用特征,采用相似模型试验,首先通过三轴试验测定了不同含水率下原状黄土物理参数及强度指标,通过大量试配得到了不同含水率下与原状黄土强度指标参数相似的试验用土。其后,考虑盾构隧道盾尾间隙特征,开展不同含水率及埋深等组合工况下盾构开挖模拟试验,通过微型土压力传感器、百分表等监测元件以及数字图像技术等手段,分析了不同工况下地层变形、地表沉降和围岩应力的变化规律。研究发现:含水率较低时,围岩的自稳能力强;含水率越高,埋深越大,开挖对地层的扰动作用也越大;地表最大沉降值与含水率呈正相关,与埋深呈负相关;围岩剩余应力随含水率和埋深的增大而增大,但当含水率增大至一定值(26.6%)时,围岩剩余应力骤减;基于不同含水率下的围岩应力及变形发展规律,可将黄土含水率分为自稳、形变以及松动含水率,基于含水率和埋深引起的围岩松动情况,可将不同工况下的黄土盾构隧道围岩压力作用模式按照形变压力和松动压力计算,以更加适应黄土地层的特性。