本研究旨在利用 ABAQUS 有限元软件确定各种影响参数(例如隧道直径 (D)、深度 (H)、宽度 (B)、长度 (L)、楼层数、建筑物与隧道轴线的水平距离 (X))以及土壤特性(例如内摩擦角 (ϕ)、泊松比 (υ)、弹性模量 (E) 和黏聚力 (C))对地表沉降的影响。结果显示,在一定深度下,沉降随隧道直径的增加而增加,而随隧道深度的增加而减小。建筑物宽度和长度的变化也会直接影响沉降;因此,随着建筑物的横截面积及其刚度和硬度的增加,建筑物的宽度和长度增加,地基沉降变得更加均匀且更耐位移,从而导致地表沉降减少。此外,随着建筑物与隧道轴线的距离增加,沉降减少并在等于隧道直径的距离后呈现恒定趋势。根据敏感性分析的结果,隧道深度对地表沉降的影响最大,可以通过控制隧道距离地面的深度来防止地表沉降。此外,在土壤地质力学参数中,弹性模量在本研究中对沉降的影响最大。最后,根据结果,隧道、建筑物和土壤特性对地表沉降的影响非常重要,尤其是在城市环境中。
过去,德国对地表运动的研究非常广泛,尤其是在活跃矿井领域。德国活跃的硬煤矿最终于 2018 年关闭,预计褐煤开采将持续到 2038 年。德国矿山运营商所谓的长期责任包括长期保证稳定性以及监测地表运动等。到目前为止,德国地下采矿的经济用途主要是原材料供应。未来,压缩空气、甲烷或氢气的地下储存将在可再生能源供应和气候变化中发挥重要作用。因此,地下储存空间将变得更加重要,空间规划对于确保为各种环保能源储存方案提供安全的地下开口至关重要。然而,这种地下开口的重新使用也可能带来新的、有时是未知的地质力学影响挑战。硬煤和褐煤开采的后果将是采矿沉降工程面临的越来越大的挑战。另一方面,地下空间规划带来的新可能性可能会导致地表下沉和/或隆起。2020 年由 Elsevier BV 代表中国矿业大学出版。这是一篇根据 CC BY-NC-ND 许可协议开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)。
摘要:位于奥地利蒂罗尔州奥兹山谷的 Köfels 岩质滑坡是阿尔卑斯山脉变质岩体中已知的最大的超快速滑坡。尽管过去对此次滑坡的触发因素提出了许多假设,但迄今为止尚未发现任何经过科学验证的触发因素。本研究提供了有关(i)破坏前和破坏地形、(ii)滑坡体的破坏体积和孔隙率,以及(iii)初始变形和破坏机制的数值模型以及通过反算获得的基底剪切带的剪切强度特性的新数据。地理信息系统 (GIS) 方法被用于重建滑坡前、滑坡中和滑坡后的斜坡地形。通过比较生成的数字地形模型,可以估计破坏体和沉积体的体积分别为 31 亿和 40 亿立方米,滑坡体的孔隙率为 26 %。对于 2D 数值研究,采用离散元法研究初始破坏过程(即没有基底剪切带的模型运行)的地质力学特性,并确定重建的基底剪切带的抗剪强度特性。通过改变块体和节理输入参数进行多次模型运行,可以合理地重建岩石斜坡的破坏过程;然而,岩石滑坡的确切几何形状,尤其是厚度,无法完全再现。我们的结果表明
岩体分类系统用于对岩石进行分类,并已用于工程项目和稳定性调查。它侧重于岩体参数和工程应用,包括隧道、斜坡、地基等。岩体分类在样本采集和观测困难的地区很有价值。随着技术的进步,过去几年,各种基于机器的模型算法(即 ANN 和 MLR)已用于岩体分类。在目前的研究中,讨论了岩体分类,即岩石荷载、站立时间、RQD、RMR、Q、GSI、SMR 和 RMi 及其应用。考虑到所有参数,得出结论,对于岩石状况较差的斜坡稳定性,与 RMR 相比,GSI 的适用性足够。GSI 还提供了高度准确的地质力学特性评估,使其成为工程师和地质学家的宝贵工具。此外,与 MLR 和传统方法相比,从 ANN 模型获得的 RMR 值可为隧道提供更好的结果。世界上 5 个不同地点的板岩、页岩、石英片岩、片麻岩和钙质片岩的 ARMR 分类分别为 51-54、66-70、57-60、35、65-70。板岩和页岩的范围被发现具有中等各向异性,而石英片岩、片麻岩和钙质片岩的范围被发现具有轻微各向异性和高度各向异性。
最近的IPCC报道了气候变化压力负发射技术的重要性,例如碳捕获和存储,限制了大气中的CO 2的数量[Masson-Delmotte等,2018]。碳捕获和存储描述了通过在地下中捕获,转移和存储CO 2来限制CO 2从化石燃料燃烧和工业生产中排放的技术。碳捕获和存储是一种直接缓解系统,可以帮助我们从化石燃料过渡到低碳能,但通常情况下,它仅落后于其野心,只有少数商业项目(例如Sleipner,在Salah,Snøhvit和Quest)探索地下CO 2存储[Eiken等,2011]。这些项目至少突出了成功的CO 2存储的三个关键组成部分:(1)基于多个不同数据集的整合,定期进行地质和地质力学现场表征,(2)定期风险评估,(3)捕获,压缩和注射系统的设计和操作[RINGROSE系统[Ringrose et eT eT eT eT eT eT e eT e eT e eT eT eT e eT e eT e eT] eT。我们认为,机器学习的最新进展以及不确定性定量和智能过程控制可以帮助我们完成这些任务,从而提高了地下碳的效率和安全性
简介:深入描述行星风化层对于推进行星科学研究、空间工程和未来表面任务的成功至关重要 [1]。了解原位风化层的环境和地质力学特性,包括其强度、变形行为和水/冰含量,对于验证探测车操作、了解地质历史和确定资源可用性至关重要。为此,土壤特性评估阻力和热分析 (SPARTA) 工具包 [1] 已被开发为一套多功能、低质量、低功耗的传感器套件,它将以前所未有的空间分辨率表征月球和行星风化层的物理和化学特性 [1]。它是一个多功能系统,可以部署在自动或载人探测车和着陆器上,也可以作为宇航员在包括月球和火星 [1] 在内的不同行星表面探索过程中的手持工具使用。 SPARTA 由四个子系统组成,即锥体穿透测试仪 (CPT)、叶片剪切测试仪 (VST)、热导率探针 (TCP) 和介电光谱探针 (DSP),旨在提供详细的地下分析,以确定月球风化层的物理特性并确定冰的浓度和空间分布。SPARTA CPT 能够表征地下地层和月球风化层的承载强度。在这里,我们旨在使用 SPARTA CPT 进行测量,以建立锥体穿透阻力与穿透材料密度之间的定量关系 [2]。
全球变暖的问题是最重要的现代科学问题之一。二氧化碳的排放是导致地球气候全球变化的原因之一。在深层地层中二氧化碳的地质存储被认为是将温室气体排放减少到大气中的关键跨度方法,因此它们对气候的反馈。这种方法已在与增强的石油回收相关的应用中使用了几十年。正在进行许多工业,示范和试点项目,与地质二氧化碳存储相关的过程和技术在理论上和实验研究中进行了研究。深盐水地层是地质单位,由于其全球分布,估计具有最高的存储潜力。在此类形成中建模和监视CO2存储的方法正在世界许多地方迅速发展。此类过程建模的基本假设是,在二氧化碳注入后,地层内的空隙空间被两种流体占据:天然盐水和注入的二氧化碳[1]。两相模型也用于描述产生气场的CO2固相。在[2]中,位于河流沉积盆地(意大利)中生产的气体中的三个注入井的CO2固相情景以了解二氧化碳注入的地质力学后果的最终目标进行了建模。从地质力学的角度分析了该过程,其中解决了以下主要问题:预测地球可能的垂直升高以及对表面基础设施的相应影响;评估储层中引起的应力状态,并可能形成裂缝,并分析现有断层的激活风险。
与此同时,农历科学以及寻求评估和利用可能助长农历经济的资源的工业企业将推动向地下运营转移。地下操作可能是一个可行的解决方案,用于在表面上的极端条件下,在月球上建立持续的长期存在,受到影响较小或根本没有影响,具体取决于深度。在〜30厘米或更长时间的深度时,月球雷果维持稳定的热环境[1],屏蔽设备和潜在的栖息地,从月球表面的恶劣温度变化中。此外,地下区域包含有价值的资源,例如水冰,这对于原位资源利用(ISRU)至关重要,以支持月球上的长期人类存在。调查地下还提供了对Regolith的地质力学特性的见解,从而为未来的月球任务提供了更好的施工,开挖和流动性计划。这项工作提出了一个新颖的概念,该概念是使用适合在地下移动的机器人系统,使用身体和移动性的一部分受到地下生物(例如sand蛇和earth)的启发。所提出的技术将探索地下热特性,地质力学性质的变化以及潜在有价值的储量的检测和表征,包括但不限于冰矿床。通过弥合表面和地下探索之间的差距,这种方法有可能解锁对月球科学和沉降的关键见解。以下讨论是指类似蛇的机器人,用于初始概念插图。应注意的是,在农历之夜生存的能力已被确定为要封闭民间空间探索的#1优先技术差距[2]。
近海地质二氧化碳(CO 2)存储的机会是有希望的,对地下压力的评估对于最大程度地降低CO 2泄漏的风险至关重要。本研究旨在评估压力和温度条件,以确定该区域是否具有安全长期存储的能力。This objective was achieved by using a suite of geophysical well logs, four-arm caliper logs, geochemical data and data from the BOEM Sands Database for geomechanical stress fi elds assessment, borehole breakout analysis, and to build 3D simulations of reservoir pressure and fracture pressure in seven protraction areas of the Central Gulf of Mexico.地质力学评估的结果表明,包含大量突破的井段将具有低CO 2的储存电位,因为孔压接近最小水平应力。大陆斜率中的储层温度梯度大大降低了约3,048 m(〜10,000 ft)的深度。不断变化的地热梯度似乎源于浅层柱的热量对泥线上的热量的冷却,以及与基础热流以及深度处的活性碳氢化合物产生和迁移相关的导电和对流热流。3D压力模型揭示了架子砂,海底下方约1,600 m(5,249 ft)位于安全的CO 2存储窗口中。结果表明,可以在低于最小水平应力的压力下安全地注入CO 2,以最大程度地减少交叉形态流动的风险,并且该区域中沙单元的高孔隙度和渗透率可以促进在成熟的碳氢化合物储层和盐水形成中有效地将CO 2的长期存储在成熟的储存中。
摘要:碳捕获和存储(CCS)是减轻温室气体排放并打击气候变化的关键技术。CCS涉及捕获工业过程和发电厂的CO 2排放,并将其注入地下以进行长期存储。CCS项目的成功受到各种因素的影响,包括地下地质形成中的区域压力耗散效应。CCS项目的安全有效操作取决于维持储存形成中的压力。区域压力耗散通常是由于存储位点的渗透性和地质力学特性而产生的,可能会对项目完整性产生重大影响。本文提供了区域压力耗散对CCS项目的影响的最先进,强调其影响,并根据不同的案例研究讨论该领域正在进行的调查。结果证实了Sleipner项目具有相当大的侧向液压连通性的观念,这可以通过压力增加的范围从<0.1 MPa的情况下,如果不隔间化的储层到> 1 MPA,则在实质性流动屏障的情况下。注射了五年后,萨拉拉(Salah)项目的气体储气罐水腿的孔隙压力从18 MPa增加到30 MPa,导致2 cm的表面隆起。此外,在位于Huangqiao Co 2 -Oil Reservoir附近的繁荣的耗尽的油库中,在数值30年的时间内模拟了人工CO 2注射。注入单个井中的CO 2的最大量可能达到5.43×10 6吨,可能会增加地层压力高达9.5 MPa。总而言之,区域压力耗散是CCS项目实施的关键因素。其影响会影响项目安全,效率和环境可持续性。正在进行的研究和研究对于提高我们对这种现象的理解并制定策略来减轻其影响,最终将CCS作为缓解气候变化解决方案的成功至关重要。