深部原位应力环境下岩心饼化响应特征及反馈机制初探

地应力数据是一切深部工程的基础,传统测量方法获取的深部地应力信息效率低且未形成统一的规程规范,理论多是建立在诸多假设基础上,准确性难以评估。深部高地应力区通常有比较明显的岩心饼化特征,且不同应力环境产生的饼化形貌各异,通过岩心饼化反演地应力有望作为一种科学经济、方便快捷的地应力推算方法。试图通过探究深部原位应力条件下岩心饼化行为的力学机制,定义二维条件下的饼化烈度系数,以期实现基于岩心饼化特征计算原位地应力。以松辽盆地松科二井不同深度饼化岩心为研究对象,利用三维数据形貌采集系统获得了饼化岩心的宏观形貌,采用X射线衍射和岩相薄片等测试手段,分析得到了饼化岩心的矿物成分和微观结构;同时,基于离散元分析了不同应力条件下岩心的饼化行为力学机制。结果表明:松科二井饼化岩心形貌特征可分为破碎状、薄饼状、厚饼状、不规则状、半饼化状5类,端面断口形态包括错台状、平面状、灯盏状和花瓣状;岩饼的形貌特征与其埋藏深度、硬质矿物含量和破坏模式有较强的关联性;岩心饼化行为主要受到张拉应力控制,其裂隙起裂一般起始于岩心根部,由外向内向下呈凹陷状或平面状贯通岩心。水平主应力是影响岩心饼化行为的第一要素,高水平主应力能够诱发剧凹状的岩心断口和较宽的带状拉裂纹,垂直主应力是影响岩心饼化的次要因素,一般会抑制饼化行为的发生;钻进过程中岩心饼化行为的发生伴随着能量的规律性变化,其中总应变能呈阶梯状下降,耗散能呈对应的阶梯状上升,且总应变能的瞬时释放是造成岩心饼化的主要原因。研究成果有望为岩心饼化反演地应力提供新思路和有益借鉴。

城市厂网河一体化模拟与调度研究进展

气候变化和城市化对极端降雨与城市环境的不利影响,给城市排水基础设施带来巨大的压力,严重威胁了城市地区的水安全和水环境。收集与输送雨水与污水的城市排水系统是保障城市水安全与水环境的重要基础设施。全面减少内涝风险和黑臭水体离不开合理的城市排水管网、污水处理厂、河道的协调运行。本文综述了厂网河一体化模拟与调度的相关研究进展,阐述了厂网河一体化调度的必要性,同时对现阶段面临的技术难题,提出了未来的研究重点。

“分区、分层”勘察评价方法在高堆石坝心墙料勘察中的应用

对300 m量级的高堆石坝,心墙填筑需要大量的土料,心墙质量的优劣将决定大坝的安危,因此,对心墙材料的勘察评价尤为重要。本文以两河口水电站为例,对高堆石坝心墙材料工程地质勘察进行了探讨。在心墙筑坝材料工程地质勘察方面做了大量的工作,总结和提出了"分区、分层"勘察评价的方法,并在工程实践中应用。

埋入式水泥基球形压电传感器的制备表征及其在声发射监测中的应用

研究设计、制备以及表征了一种基于球形压电陶瓷壳的埋入式水泥基压电声发射传感器.相比于传统的片状压电声发射传感器只能接收特定方向信号的特点,该水泥基球形压电传感器具有全向接收信号的优势.之后,将该水泥基球形压电传感器埋入钢筋混凝土梁中,对梁试件四点弯加载过程进行了声发射监测研究.对比分析了水泥基球形压电传感器与商业外贴式片状压电声发射传感器的监测结果,包括声发射幅值、b值以及分形维数随加载过程的演化关系.结果表明,相比于商业外贴式声发射传感器,水泥基球形压电传感器可以取得较好的监测效果,且在结构加载后期对低强度信号具有更高的灵敏度.两种传感器采集到的的声发射信号的b值和分形维数均反映了结构破坏阶段的演化,可以将b值和分形维数的持续下降并维持在较低水平作为该钢筋混凝土梁试件最终破坏的预警标志.此外,相较于纯商业声发射传感器组成的定位组,该埋入式水泥基球形压电传感器所在声发射定位组捕捉到的破裂点数量大幅提高,有效提高了破裂点定位的准确度与灵敏度.

基于BP神经网络的土体细观力学参数反演分析

利用离散元方法对颗粒材料的细观力学特性研究,目前确定数值计算模型的细观力学参数大多数通过反复调试获取,效率低、可重复性差。本文采用开源的颗粒离散元程序LMGC开展了土体双轴压缩数值试验,通过25组土体细观力学参数计算得到相应的宏观力学参数,建立了BP人工神经网络反演系统。利用土体物理试验得到的土体宏观力学参数,输入BP神经网络,反演得到土体的细观力学参数。将所得细观力学特性参数输入所建立的土体数值计算模型,得到土体破坏过程中的应力-应变关系曲线,以及土体颗粒的力链图和旋转变形云图。所建立的土体数值试验模型能够较好地模拟土体变形破坏过程,利用BP神经网络反演细观力学参数以及数值模型计算得到的土体宏观力学参数与物理试验吻合较好,误差在10%左右,土颗粒间力链云图以及旋转变形云图较好地揭示了土体变形破坏的机理。

西香高速小高山隧道地下水环境影响评价

在隧道施工时,常由于隧道内涌水量过大造成地下水疏干,周围植被枯竭,研究和预测隧道工程建设对水环境的影响具有重要意义。以西昌至香格里拉高速公路的小高山隧道为例,在工程地质勘察基础上,采用三维数值模拟隧道开挖前后地下水流动情况,定性定量分析隧道施工对小高山地下水环境的影响。结果表明,靠近隧道地下水以垂向径流为主,远离隧道地下水径流受隧道开挖影响较小。计算得到隧道施工期最大涌水量为24 641 m^3/d(初期),正常涌水量为16 427 m^3/d(稳定),地下水降位漏斗最大影响半径可达4 km。整个模拟反映了隧道施工排水对地下水环境的变化过程,体现了隧道建设对地下水流场的改变特征,并模拟了封堵措施对地下水环境的保护作用。在加强超前预测的情况下,目前修建隧道是合理的、可行的,不会产生较大的地下水环境问题,对附近居民及上部生态的影响较小。

水利水电工程投资管理及其控制方法

水利水电工程资金投入大,为了提高投资效益,需要对其投资实行有效地管理和控制。本文先对我国的水利水电工程投资现状进行了介绍,随后对投资控制的问题进行了分析,最后提出了水利水电工程投资控制的有效措施。

短流程超滤工艺处理东江水中试研究

超滤在饮用水处理工程中的应用还存在流程长和净水功能发挥不充分等问题,导致运行费难以降低,限制了其推广应用。为此,通过构建直接超滤、微絮凝/超滤和混凝/沉淀/超滤三种短流程超滤工艺,并结合低通量运行技术进行中试研究,考察了各工艺的除污效能和运行稳定性。研究结果表明:三种短流程工艺对东江源水均能取得良好的处理效果,其中混凝/沉淀/超滤工艺对有机物的去除效果最好,微絮凝/超滤和混凝/沉淀/超滤能够稳定去除氨氮,而直接超滤则受到运行阶段的影响,三者在去除浊度上无明显差异;直接超滤和微絮凝/超滤工艺在低通量下运行时,污染缓慢且未见不可逆污染,但直接超滤工艺受原水水质影响较大,混凝/沉淀/超滤工艺能够在较高通量下低污染运行,但污染的可逆性较差,且投药量控制不佳时会导致污染速率显著增加;腐殖酸、富里酸和蛋白质类有机物均会引起膜的不可逆污染。