弹性波CT技术在大足石刻岩体破碎带探测中的应用

大足石刻是中国现存的重要石质文物之一,具有重要的历史和文化价值,其中有的石刻造像曾被列为国家石质文物保护“一号工程”;最近,文物保护部门又启动了对危岩体的加固和防渗工程。为确定大足石刻宝顶山大佛湾岩体中破碎带发育情况,应用跨孔弹性波CT技术对指定位置的工程岩体进行了探测。CT探测得到的岩体弹性波速成像清楚地揭示了两个钻孔之间岩体中破碎带的规模和产状,与岩体所在的区域地质构造应力场作用协调一致,证明了探测成像结果的可靠性,为大佛湾岩体的渗流和稳定性评估提供了依据。      

翻手弄奇，大足石刻

初进风景区,一街两行五光十色的旅游纪念物品,耀得人们眼花缭乱。尤其那大大小小的脚、r子石刻,不管是赭红的、褐绿的,还是莹白的、花条的,均如华清池内贵妃娘娘沐浴的丰足,清一色胖平乎的琳琅可人。傻傻的我,突然对“大足石刻”有了最原始的解读。     

重庆大足井水位对邻井抽水的奇异响应及其机理

大足井位于重庆市大足县拾万镇,井深108.7m,观测含水层为J_2S泥岩夹砂层的风化裂隙潜水层。多年的观测结果表明,每当相距仅14.6m的邻井抽水时,该井水位不仅不降,反而上升,是国内外罕见的奇异现象。通过对这一现象进行的观测资料分析、井区地质-水文地质条件调查、现场试验观测及理论分析等得出,大足井水位对邻井抽水的奇异响应是在特定的水文地质条件下,抽水降落漏斗外边界带上因水流速度较大引起的动水压力使该处的观测井产生的特殊井水位动态。     

基于双频高动态探地雷达技术的道路地下病害检测研究

探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)以其快速、无损和高分辨率等优势已被广泛应用于道路地下病害体的排查应用.针对传统时域单主频天线GPR在勘探深度和分辨率上的局限性,本文提出了一种基于双主频高动态GPR检测系统的道路地下病害检测方法,通过二维正演,模拟道路地下典型病害体的电磁响应,获得病害体的典型GPR特征图谱,为实际病害的客观判读和科学解译提供理论依据.并以某区道路地下病害的实测GPR数据为例,给出了双主频高动态GPR采集的参数设置及数据分析流程.钻探验证结果表明,高频回波信号对浅部薄层具有较高分辨率,能较清晰地识别3 m以上浅部病害体,低频回波信号具有较高信噪比,能有效识别3 m以下深部病害体,兼顾了探测深度和纵向分辨率的双主频GPR检测系统,能较好地识别地下病害类型、位置、埋深及影响范围,可为城市道路病害排查与防治提供技术支持.     

萨碳硼镁钙石的透射电子显微镜研究

应用透射电子显微镜方法详细研究了产于我国湖南常宁大型内生硼矿床的萨碳硼镁钙石. 选区电子衍射(SAED)研究表明, 萨碳硼镁钙石为等轴晶系, a=1.463 nm; 会聚束电子衍射(CBED)研究表明, 萨碳硼镁钙石的点群为m3m, 空间群为Fd3m, 与人工合成的萨碳硼镁钙石的空间群(F4₁32)不同. 讨论了天然萨碳硼镁钙石和人工合成的萨碳硼镁钙石空间群不同的可能原因.     

长江中游巴河流域胜利河优势种纹石蛾(Hydropsyche sp.)的生产力、营养基础及物质通量

为了加强长江中游地区大型无脊椎底栖动物的研究工作,2009年3月至2010年3月,对长江中游巴河支流的胜利河毛翅目优势种的生产力和营养基础进行了为期一年的调查研究.结果表明,胜利河中主要毛翅目优势种纹石蛾的生活史为一年3代.一至四级河流中,其生物量周年平均值分别为1.77、7.80、44.82、51.55 mg/m2.采用体长频率法测算的年均生产量为7.72 mg/m2,P/B系数为13.21.利用肠内含物分析法研究了胜利河中纹石蛾的营养结构.比较一至四级河流的营养基础发现,无形态碎屑为纹石蛾最常见的食物,占肠内含物的45.22%~62.92%;而对生产量贡献率最高的多是动物组织,达52.86%~68.58%.各季节的营养基础状况也有差异,春季无形态碎屑所占比例和对生产量的贡献率较高,而夏、秋和冬季动物组织则有更高的生产量贡献率.一至四级河流的年均物质通量分别为11.83、34.76、237.52和273.17g/(m2·a).由此可见,该优势种在河流生态系统中发挥着重要作用.     

利用地震成像技术研究我国首个国际认可的陨石坑

20世纪80年代起,辽宁省岫岩县境内的一个环形构造由中国科学家从地质、地球化学推断为陨石撞击坑,后经地质钻探进行了证实.但该环形构造的深部整体特征仍有待用地震勘探方法来确认.为了对该环形构造的深部有个整体认识,利用三维地震成像方法首次对岫岩坑的地震波折射数据进行了研究,获得了该坑的三维速度结构.结果表明:该撞击坑从地表到深度100 m的速度层对应坑内上部107 m厚的湖泊相沉积物,深度100 m到300 m的速度层对应坑内下部厚度为188 m的角砾岩堆积透镜体.大约250 m深处的波阻抗界面与地质钻孔的260 m深处的陨石冲击分界面相对应.深度300 m到650 m的低速度层可能对应角砾岩堆积透镜体下面的下元古界变质岩系的程度较低的撞击裂隙层.坑中心深度约700 m周围以及向下出现的7.0 km/s以上的高波速可能是陨石撞击时所产生的高温高压使表层岩石达到熔融状态,改变了围岩的性质,致使围岩速度升高.     

昆仑山断裂带围陷波的有限差分数值模拟解释

利用交错网格有限差分方法对昆仑山断裂带人工爆破产生的围陷波进行了三维数值模拟解释.为提高断裂带最终模型的可信度,在围陷波模拟的同时考虑了人工爆破记录的三个分量.对昆仑山断裂带围陷波的模拟结果表明,影响围陷波特性的断裂带深度主要在10 km以内.S波速度和断裂带宽度对围陷波的到时、频率、振幅和相位影响较大.数值模拟解释获得的昆仑山断裂带的细结构参数是：浅部断裂带宽度为300 m,深部为250 m;深度在400 m以上断裂带内S波速度为098 km/s,外部围岩S波速度为170 km/s,Q值为138;S波速度和Q值随着深度的增加而增加;1000 m以下断裂带内S波速度为280 km/s,围岩S波速度为33 km/s.     

基于平行多裂隙模型美国沙漠峰地热田EGS开发数值模拟研究

基于美国沙漠峰地热田地质背景,构建引入围岩的平行多裂隙概念模型对采热过程进行数值模拟研究,结果表明此模型开采沙漠峰热储层是可行的.当系统的循环流量为100kg/s,换热单元体厚度为40 m时,热开采前20年产出温度为210℃,电功率为7.6 MW,50年内产出温度仅下降6.2%,产出温度和产能均符合EGS商业开发的要求.热储激发程度与产出温度、热储寿命呈正相关,并对下伏层围岩热开采呈正效应.裂隙宽度对产出温度影响不大.流量与产出温度及热储寿命呈负相关.     

日本东北地区太平洋近海地震概况

2011年3月11日14时46分,日本三陆近海发生M9.0地震.这次地震观测到的烈度情况为:宫城县栗原市烈度7,宫城县、福岛县、茨城县、枥木县烈度6强,此外,以东日本为中心,北海道至九州地方的大范围是烈度6弱～1.观测到伴随地震发生的海啸情况为:福岛县相马海啸高度9.3m以上、宫城县石卷8.6m以上、岩手县宫古8.5m以上、以东北地区至关东地区北部的太平洋一侧为中心,北海道到冲绳之间的大范围内观测到了海啸;另外,美国太平洋一侧观测到了2.5m的海啸,整个太平洋沿岸都观测到了海啸.根据2011年6月9日15时总务省消防厅第127次报告,这次地震(包括余震)已造成15 240人死亡、8173人失踪、112 528栋房屋全坏等重大灾害.     

基于弹性波CT与GPR的岩体综合病害识别及三维地质建模

本文以地铁深基坑岩体边坡为研究对象,采用弹性波CT初步判断基坑岩体病害的类型及空间分布并辅以地质雷达进行验证;进而用分水岭算法分析弹性波CT获得的波速分布,以提取病害处的细部声速变化,圈定病害范围;在此基础上,以弹性波CT三维空间波速数据库的坐标信息为基础,结合分水岭算法得到的空间坐标信息获得建模数据库,导入GOCAD...     

地裂缝-隧道-围岩动力相互作用模型试验研究

为了研究在地铁列车振动荷载情况下盾构隧道-地裂缝-围岩相互耦合作用下的场地灾害效应,从西安地裂缝地质环境和西安地铁2号线的实际工程背景出发,采用相似理论设计了相似比例尺为1∶5的物理模型试验,对盾构隧道、围岩材料、地裂缝等进行了合理设计。基于偏心块的振动原理,课题组自主研发了列车激振器来模拟地铁列车荷载,激振方式采用移动荷载激振方式,分析在不同列车车速和激振频率下地裂缝两侧土体的加速度变化情况,以此来研究地铁隧道-地裂缝-围岩系统在地铁振动荷载作用下的动力响应规律。结果表明,列车振动向下传播时振动衰减的幅度要小于向上传播衰减的幅度,由此为实际工程中减少地铁振动灾害效应技术的发展提供了理论支撑。     

电磁波层析成像技术在复杂地质边坡工程勘察中的应用研究

复杂的边坡工程地质条件决定了建设摩崖石刻工程的位置和规模,但边坡上发育的崩塌、坠石等地质灾害和多变的地形地貌条件严重影响了边坡地质工程勘察的安全性、准确性和勘察技术方法的有效性,本文应用孔间电磁波层析成像技术探测和评价边坡工程内破碎带、岩溶以及岩体完整性变化等地质工程问题以及地质解释的关键技术.电磁波衰减特征及电磁波衰减吸收系数的变化趋势和异常结构特征可以有效地反映边坡岩体内节理发育带、岩溶以及场区具控制作用的溶蚀断裂带的发育深度及影响范围,评价边坡岩体完整性的垂向分带和空间分区特征,为边坡工程建造提供科学依据.     

电震联合法在涪陵裂隙溶洞调查中的应用研究

涪陵页岩气勘查开发区内地层以碳酸盐岩为主,地下存在裂隙、溶洞、暗河等是该区要识别、防范的重要地质隐患.本文分析了音频大地电磁法(AMT)探测和浅层纵波反射地震勘探法的特点,明确了不同方法对裂隙溶洞调查的优缺点,认为电震联合裂隙溶洞调查的方法是获得区内异常构造与电阻率、波阻抗对应关系的有效途径.通过两个应用实例,解析区内...     

Mapping of underground cavities by the passive seismic standing waves method: the case study of Barsukovskaya cave (Novosibirsk region,Russia)

This article presents the results of mapping a karst cave by the passive seismic standing waves method. Barsukovskaya cave is located about 100 km southeast of the city of Novosibirsk (Russia). The total length of the cave's passages and grottoes is estimated at about 200 m, the maximum depth from the earth's surface is about 19 m. The method for studying underground cavities used is based on the effect of the generation of standing waves by microtremor in the space between the earth's surface and the cave roof. The accumulation of amplitude spectra of a large number of microtremor records makes it possible to determine the frequencies of the first few modes of these waves. Areal passive seismic survey on the earth's surface above the cave made it possible to construct a map of the lowest mode frequency distribution over the cave roof. Since no standing waves were observed at other points, this map reflects the cave structure in plan, which confirms the comparison with the cave diagram drawn up earlier by one of the speleologists. A schematic map of the depth of the cave roof was constructed using the longitudinal wave velocity V_p = 3120 m/s determined by the rock samples selected near the entrance to the cave. This map at a qualitative level also agrees with the data of speleologists, which indicate that the cave, on average, gradually becomes deeper from the entrance to its dead‐end branches. The shallower depths in comparison with the data of speleologists are apparently explained by a very low estimate of the velocity determined from a rock sample taken near the entrance to the cave. The reliability of the obtained cave mapping results is confirmed by the numerical simulation results using the finite‐element method.     

多道瞬态瑞雷波技术在公路采空塌陷区探测中应用

地下采空塌陷区岩体结构具有明显的结构不连续、松散、断裂、空洞等异常结构特征,本文在分析公路采空塌陷区地球物理场特征的基础上,详细讨论了应用多道瞬态瑞雷波技术探测采空塌陷区的可行性以及相关技术,深入分析基于瑞雷波波场特征、频谱结构、能量衰减、频散特征、相速度以及多阶模等特征探测和评价地层结构的均匀性、地下空洞及异常结构体等地下障碍物的存在及其空间分布的解释标志.滚动式多道瑞雷波探测技术可以有效地探测地下采空区、软弱结构体等异常结构体的赋存状态及空间分布.     

岩石声波差异衰减特征及工程应用前景探讨

声波在岩石材料中传播时会发生差异衰减现象.由于岩石强度、完整性不同，造成其频率响应不同，声波通过不同强度的岩石时，对不同频率的声波信号滤除状况也就有所不同.通过力学强度高的岩石时，声波基本能够保持其原有频率成分，相反，当通过低强度岩石时，高频分量会迅速衰减而缺失，主要保留低频分量.通过实例研究，分析了声谱衰减特征与岩样矿物组成、密度及结构完整性的关系，验证了声谱衰减特征与岩体强度具有很好相关性的结论.通过分析研究声波信号在不同岩体中传播的衰减变化，指出声波衰减在一定程度上能够反映出岩体的风化程度、破碎状态、强度及各向异性等特征.可以发展成为岩体工程地质勘测、试验和施工中的常规实验方法.     

Magnetostratigraphy of Plio–Pleistocene fossiliferous cave sediments in the Bubing Basin,southern China

Our understanding of the chronological sequence of Pleistocene land mammal faunas (including hominids) preserved in caves and fissures in the karstic terrain of subtropical southern China has been greatly impeded by the discontinuous nature of the strata yielding the fossils. A contributory issue is the lack of suitable elements for numerical dating, especially for the Early Pleistocene cave sediments. Here we present new magnetostratigraphic dating results for five cave sedimentary sequences in the Bubing Basin, Guangxi Zhuang Autonomous Region, which contain the typical Pleistocene Gigantopithecus fauna and Ailuropoda–Stegodon fauna of southern China. The five karstic caves are situated at elevations ranging from 252 m to 191 m above sea level. The integrated dating results reveal that the five cave sedimentary sequences span an age range from the late Gauss normal Chron to the early Brunhes normal Chron. The faunas are assigned to >2.6 Ma (Mohui–houshan Cave), 1.95–1.78 Ma (Mohui Cave), 0.99–0.78 Ma (Baolai Cave) and ∼0.7 Ma (Upper Wuyun and Ganxian Caves). Furthermore, by combining our new magnetostratigraphy work with previously published magnetostratigraphic, U–series and electron spin resonance dating results, a chronological sequence of the Plio–Pleistocene mammalian faunas from cave sites in southern China has been established. The chronological sequence contributes to an improved understanding of the evolutionary processes of Plio–Pleistocene land mammals, as well as of early humans in subtropical southern China.