利用脉冲功率技术开采海底富钴结壳的试验研究

为了克服采用传统机械方法开采海底富钴结壳时破碎头易磨损、效率低以及贫化率高等缺点，通过试验方法研究了一种利用脉冲功率技术开采海底富钴结壳的新技术。采用12级全固态Marx电路和半导体开关IGBT研制了高压脉冲电源，该电源可产生负高压方波脉冲，其上升沿上升时间约100 ns，最高幅值可达40 kV，脉宽可调。破碎方式采用针针电极并与岩石同侧表面紧密接触。为了使两电极与岩石同侧表面接触的部位电势尽可能高，采用不锈钢针作为正、负电极，且电极间距可调。研究发现当电极间距约为3 mm时，该电源产生的幅值约32.5 kV的高压脉冲可在高压油中的砂岩内部形成等离子通道并破碎砂岩。放电既可发生在高压脉冲上升沿阶段，也可发生在上升沿上升时间之后。从放电过程中的电压电流波形来看，等离子通道回路中有电流时其两端存在明显的压降，因此等离子通道具有阻性，而且阻值在放电过程中是变化的。     

高应力高水压下砂岩三轴蠕变特性试验研究

对砂岩进行高围压高水压条件下的三轴压缩蠕变试验。试验表明,在整个加载过程中,孔隙水压力主要起到增强轴向变形和横向变形的作用;但在加载的初始阶段,孔隙水压力在一定程度上抑制了轴向变形。当应力水平高于屈服应力时,横向蠕变速率明显大于轴向蠕变速率,且横向蠕变率先进入加速蠕变阶段。本文提出一个新的非线性黏性元件,并引入一个能判断是否进入加速蠕变阶段的计时器元件,组建一个非线性黏塑性加速蠕变启动模型,将该黏塑性模型与Burgers模型串联,构建一个新的非线性黏弹塑性蠕变模型,推导了该模型在常规三轴应力状态下的本构方程。基于试验结果,通过对非线性优化算法(BFGS)的Matlab编程,实现对本文提出蠕变模型的参数识别,识别效果比较理想。对比试验曲线与拟合曲线,二者相当吻合,验证了新提出的非线性黏弹塑性蠕变模型的正确性。     

红砂岩单轴压缩宏细观参数映射关系研究

颗粒流离散元软件PFC2D在岩土工程中的应用十分广泛,存在的主要问题是如何标定其细观参数,目前大多使用"试凑法",此方法的缺点在于工作量大、效率低等,本文提出以反向传播算法(back propagation,BP)神经网络的方式代替此方法,利用PFC2D内置的FISH以及Python语言对其进行二次开发,使之自动运行并获取40组宏细观参数样本。结果表明:BP神经网络可以快速准确地建立宏细观参数映射关系,误差均保持在0.01以内,模拟得到的应力–应变曲线与室内试验曲线高度吻合,且无需大量的数据样本便可创建网络,效率较高;另外,经验证本文选用的平直节理模型,可以有效地解决平行粘结模型UCS/TS值偏小问题,确定平直节理模型可以更好地模拟岩石。     

疏松载流螺线管轴线上磁场的分布研究

疏松载流螺线管轴线上磁场实验的设计可以测量螺线管轴线不同位置上的轴向磁场和径向磁场,实验结果与数值计算结果吻合。另外,从该实验测量结果发现疏松型螺线管轴线上的轴向磁场与螺距呈近似线性关系。这些工作不仅可作为大学物理实验课的选做内容,还可以为设计基于测量磁场的位移和应力传感器提供依据。     

应用地震反演技术预测储层

为了解决开发过程中储层精细刻画难题,提出将曲线重构地震反演技术引入带储层预测工作中,根据曲线不同频带范围对砂岩敏感性特征,开展基于高频恢复、低频补偿原来的曲线重构技术开展地震反演预测.通过对南八区西部的地震反演实例表明:对于大于2m砂岩分辨能力较高的,隔层太小时,两套砂岩只能当一套砂岩组合反演出来;对于小于2米的砂岩,只有当隔层大于4m条件下才能清晰识别.地震反演能很好的推测地下岩层结构和物性参数的空间分布,有效的提高了薄储层预测精度.     

基于X-射线CT方法的岩石小裂纹扩展过程分析

岩石的小裂纹起裂及扩展过程是岩石力学研究的一个关键问题。对软硬两种砂岩进行单轴加载试验,同时用高分辨率的螺旋CT扫描机进行实时扫描。通过对获得的CT图像的分析处理发现,CT差值图像中的方差值与小裂纹的扩展速率有密切的关系,建立CT差值图像中的方差值与应力关系曲线,可以直观地看出:1)岩石样品中小裂纹起裂门槛值:软砂岩样品小裂纹扩展的门槛值为岩石强度的55%,小裂纹的扩展强度占整个强度的73%。硬砂岩小裂纹扩展的门槛值为岩石强度的64.5%,小裂纹的疲劳强度占整个强度的79%;2)小裂纹的扩展规律,即:在加载的初期岩石中小裂纹的扩展速率缓慢增大,在小裂纹扩展的门槛值出现之前快速下降,小裂纹扩展的门槛值出现之后又快速增加,最后当裂纹长度达到一定值时与长裂纹扩展速率基本一致。     

微波消解-氢化物发生原子荧光光谱法测定复合疏松剂中的砷

建立了测定复合疏松剂中砷的微波消解-氢化物发生原子荧光光谱方法,试验了微波消解复合疏松剂样品的适宜条件,试验了测定中酸介质和还原剂用量对砷信号的影响,通过实验确定了仪器的最佳工作条件,讨论了复合疏松剂中常见元素对测定的干扰情况.本方法中,砷的荧光强度与浓度在0-100μg/L范围内呈线性关系,相关系数为0.9992,方法检出限为0.22μg/L,回收率为89%-115%,方法相对标准偏差小于5%.该方法准确、快速,应用于复合疏松剂中砷的测定,获得满意结果.     

疏松型螺线管电流轴线上磁场的数值计算

应用数值模拟方法，细致地分析了疏松型螺线管电流轴线上的磁场随螺距和轴线上位置的变化关系，计算结果表明，当螺距较大时，其磁场分布与密绕螺线管电流的磁场分布相差很大，磁场沿轴线和垂直于轴线的方向都有分量，螺距越大，垂直于轴线方向的磁场分量越大；但当螺距较小或距螺线管中心较近外，磁场几乎与密切螺线管电流产生的磁场相当，可用表述密绕螺线管电流的轴线上磁场的简单公式来近似。     

岩石中孔隙流体含量对超声波衰减影响的实验研究

目前,关于岩石中孔隙流体含量对超声波衰减影响的实验数据还很少。本文介绍的由瞬态波形存贮器和微机控制系统组成的超声波信号采集与数字处理系统,适于实验室内测量超声衰减与流体含量的变化关系。作者以砂岩试件作了实验并取得一些有价值的数据。 实验研究结果,表明砂岩中横波衰减随饱和度增加而增加,纵波衰减随饱和度增加有一个明显的峰值出现。砂岩中声波衰减的品质因数Q值比声波速度v值反映岩石的物理力学性质更灵敏。从所得数据看,同一岩石的Q值随含水量变化量为速度变化量的五倍以上。     

大别山北缘暨邻区中新生代砂岩稀土元素的地球化学特征及对源岩的制约

肥西地区侏罗纪防虎山组、园筒山组和早白垩世周公山组稀土元素具有如下特征: ∑REE为157 μg·g-1,δEu为0.69,(La/Yb)N为11.1.根据稀土元素比值、方差和以及REE分布模型判断,类似于佛子岭群和卢镇关群,后者可能是前者的主要源岩.三尖铺组和黑石渡组具有高的稀土总量,∑REE为264.8,328.2 μg·g-1,高Eu负异常,δEu为0.57,0.67和低的Eu/Sm比值(0.18～0.19),不同于大别山地区变质岩,其源岩值得进一步研究.正阳关组稀土元素特征类似大别杂岩和卢镇关群,表明大别杂岩在新第三纪遭受剥蚀,和卢镇关群一并成为前者的源岩.淮南地区中生代砂岩具有低的稀土总量,∑REE为80.9 μg·g-1,δEu为0.66,(La/Yb)N为5.7,不同于大别山北缘砂岩以及变质岩,说明其物源不是来自于大别山地区.