随着勘探开发技术的不断突破,羌塘盆地已成为中国重要的油气资源潜力区。羌塘盆地位于青藏高原北部,复杂的地质构造、大风干扰及特有的常年分布的高原冻土和高寒、缺氧环境为地震勘探带来了诸多挑战。非均匀分布的高速冻土层会屏蔽地震波能量、畸变地震波走时、降低地震资料的信噪比和一致性,如何正确认识地震波在冻土中的传播机理成为了高原地震勘探的关键问题。首先,针对羌塘盆地的冻土问题,利用高原专用的岩石物理测量设备现场测量野外冻土的岩石物理弹性参数,结合野外认识和实际二维地震反射剖面建立含冻土复杂构造模型;其次,通过有限差分弹性波正演模拟研究冻土带地震波场特征,发现冻土带使面波更发育,影响地震波走时,当直达波场出现“盖帽”特征时,冻土带会屏蔽地震反射振幅,导致地震波反射振幅更弱;最后,通过含冻土与无冻土模型的逆时偏移剖面对比,发现冻土带以下的地震反射成像能量更弱。冻土带的地震传播特征及机理研究结果为羌塘盆地冻土带识别、野外地震数据采集、冻土带能量补偿和偏移成像等提供了理论支撑。
本文主要探讨了土壤物理性质对植物生长和土壤生物活动的影响,尤其关注了冻土的水文学特征。研究地点集中在东北的大小兴安岭地区,这片区域以多年冻土活动层为主要研究对象。概述了冻土产生的条件,并根据地貌和海拔特征将研究区的冻土划分为不同分区。冻土的水文学特性是研究的重点,涉及到冻融过程对径流水文的影响。此外,本文还指出了当前研究的不足之处,并对未来的研究方向提出了展望。不仅深入分析了土壤物理性质与冻土水文学之间的关联,还强调了合理管理土壤物理性质对植物生长和土壤生物活动的重要性,同时也为未来的冻土研究提供了有价值的参考和指导。
随着多年冻土区石油资源的开发,石油污染问题日益严重。本文概述了多年冻土区石油污染土的物理性质和修复技术,以及石油污染物的迁移规律和模型。通过回顾相关研究发现:(1)在微观结构上,多年冻土区石油污染土平均孔隙度没有变化,但孔径增大,孔隙数量减少,各向异性程度降低。(2)土壤受到石油污染后,其导热率和冻结温度会显著降低,从而减少了土壤冻结成冰的分凝量和冻胀量。(3)位于多年冻土上部活动层的石油随冻融循环调控水分而发生迁移,而低渗透率的多年冻土层是有效阻止石油垂直迁移的天然屏障。(4)现有的石油迁移模型可分为两类:一是非水相流体在多孔介质中的渗流模型,二是非水相流体在多孔介质中的浓度分布模型。多年冻土区石油迁移模型的建立受多种因素的影响,特别是要考虑多年冻土区特殊的气候条件,如低温、淋滤和冻融循环等。(5)多年冻土区石油污染土壤的修复技术包括物理、化学和生物修复。其中,物理修复是应急首选,快速高效但成本较高;化学修复效果明显,但易造成二次污染;生物修复经济环保,但在多年冻土区受到诸多限制,且时效性长。总体而言,由于多年冻土区的石油污染场地的复杂性和多变性,单一的修复技术往往难以解决污染问题,...
针对水冰探测过程中需要改变其物态以便于质谱分析的问题,提出了侵彻体撞击目标接触头处摩擦升温的计算方法。将侵彻体撞击冻土划分为“冻土”和“融土”阶段,高速移动热源摩擦升温法和侵彻体撞击冻土阻力法结合,提出了侵彻体撞击“冻土”阶段弹头处摩擦升温计算方法。利用仿真软件,得到了侵彻体以低于400 m/s的速度撞击时头部的升温曲线,与理论计算曲线基本一致,验证了摩擦升温函数的正确性。根据传热学理论,得到了系列速度下侵彻体撞击“冻土”阶段物态体积的改变量。
通过对内蒙古自治区呼伦贝尔市牙克石市免渡河扎敦水库场地进行地质测绘、地质钻探、地温观测、室内土工试验等,探索该区域多年冻土类型、分布范围、分布特征、厚度、上下限深度及其与地质-地理环境的相互关系,并根据多年冻土层的物质成分、含冰量、物理性质、力学性质和热物理性质,研究冻土工程特性的影响因素,冻土的冻胀性、融沉性及其变化特征。
以上海江浦路车站冻结工程为依托,选取冻结施工影响范围内的主要土层(5)1-1灰色黏土以及上海地区施工中常见的砂性土(7)2灰黄色粉细砂2种类型土层,对不同掺入比下水泥改性土的热物理指标、力学强度特征以及冻融特征进行试验研究,同时根据室内试验结果,采用数值模拟方法分析水泥改性后的冻土整体冻胀对环境的影响。研究结果表明:随着水泥掺入比的增大,黏土、砂土的冻结温度和导热系数线性减小,力学强度线性增大,弹性模量指数增长。水泥黏土和水泥砂土的最优掺入比分别为12.5%和10.0%。经过水泥的改性,黏土的冻胀率和融沉率分别减少了53.5%和55.6%,与水泥土冻胀效应数值分析结果基本一致;粉细砂的冻胀率和融沉率分别减少了41.2%和44.3%,改性效果明显。
我国是多年冻土分布面积第三大的国家,具有良好的天然气水合物资源勘探前景。然而,陆域冻土区的天然气水合物赋存特征与海域表现出明显的差异性,有效的陆域冻土区水合物勘探技术成为水合物资源调查与评价的关键。这里聚焦陆域冻土区天然气水合物地球物理地球化学勘探进展,简要介绍了冻土区水合物勘探历程,重点介绍了中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所近十多年来冻土区水合物勘探取得的主要成果与进展,主要包括水合物勘探技术、识别标志、储层评价方法、勘查模型和水合物资源环境效应等方面内容,并结合我国冻土区水合物勘探研究现状,展望了陆域冻土区水合物研究发展趋势。
冻土水文地质学主要研究冻土区水分要素的时空分布和运动规律及其与冻土间的相互作用。在微观上,冻结温度、未冻水含量以及孔隙水压力等冻土层独有的水热参数决定了冻土的结构和物理力学性质,同时影响了冻土层的冻融过程。而宏观上,冻土层的存在改变了常规的地表径流和水系模式,地下水的循环系统也由于冻土层的季节性冻融发生了根本变化,形成了冻土区独特的水文地质条件。从微观和宏观两种角度系统归纳与总结国内外冻土水文地质学研究进展,并分析包括地球物理技术、水化学、冻土水文模型在内的技术方法,同时对高寒区特有的地下水溢流冰、融雪入渗和冻土保墒现象的研究成果进行总结与分析。冻土水文的发展趋势应在积累研究数据和技术方法的基础上进一步探索产汇流过程机理,并建立更完善的冻土水文物理模型,定量分析冻土与水资源之间的相互作用。
寒区交通工程建设与维护的特殊性在于冻土稳定性问题。冻土是一种对环境极为敏感的土体介质,其在大气环境、地下水、冻融循环及行车荷载等环境荷载作用下的变化是诱发寒区交通工程病害的主要原因。因此,准确地认识其独特的热学性质、物理力学性质及动力特性是寒区公路工程建设首先要考虑的问题,也是研发与优化寒区公路工程新技术、新结构、新方法的前提和基础。结合国内交通工程中的冻土特征与实践结果,基于与冻土相关的研究内容与进展,论述了近年来在冻土及路基改良土的热学性质、物理性质及静、动力特性等方面取得的研究成果。
了解冻土在三维空间的分布情况、特征、类型,在高纬度地区开展重大基础建设工程的前提。针对特定的冻土调查对象和调查任务,为达到最佳调查效果,采用地球物理方法的组合(综合地球物理方法)。研究建立可以应用于多种、复杂地质环境冻土调查任务的方法技术体系。综合地球物理方法可以有效地降低单一地球物理调查方法在解释方面存在的多解性问题,提高地球物理勘探解释的可靠性。为冻土地基调查提供参考。