基于共中心点道集约束的探地雷达波阻抗反演

探地雷达（GPR）波阻抗反演是一种准确获取地下介质本征参数的有效方法,该方法依赖于测井资料提供的低频信息,而在GPR实际应用中,钻孔资料很少。为此,提出利用共中心点（CMP）速度分析为波阻抗反演提供大尺度纵向约束,实现在CMP速度分析结果的约束框架下,精细重构介质的介电参数信息。首先,以层状模型为算例,验证了CMP速度分析结果作为波阻抗反演的初始模型约束的可行性;在此基础上,开展了2个随机介质模型的波阻抗反演测试,反演结果的整体结构与模型接近,细微结构得到了较好的重构,与理论值的平相对误差为8.73%。结果表明,该方法在随机介质模型的探地雷达的波阻抗反演中更高效和经济,并且成像结果中包含着丰富的细节信息,在土壤介质其他物理参数估计中具有可行性和适用性。     

煤矿井下坑道钻机电控自动化技术研究

为顺应煤矿井下钻探装备自动化、智能化发展方向,根据煤矿井下坑道钻机特点,研制了一套钻机电控系统,实现了钻机远程控制、参数监测、工况判断和安全互锁等功能,并在钻机单动控制基础上进行了钻机自动钻进和自动起钻技术研究,大大提高了煤矿井下钻机自动化程度。地面功能性试验与现场工业性试验表明：设计的电控系统功能性、实时性和可靠性满足使用要求。研制的钻机电控系统配套在钻机上,可提高钻机自动化水平,更好地保障了施工人员和设备的安全,对推动煤矿井下钻机智能化发展有积极作用。     

西南煤系地层山区采动型崩滑灾害研究关键问题

文章在分析采矿型崩滑灾害发育特征的基础上,得出西南煤系地层山区地下采动型崩滑灾害常发生在层状碳酸盐岩与碎屑岩地层组成的褶皱翼部和核部的陡崖带上,与地形地貌、地层结构与地下采矿工程活动等因素关系密切,并指出薄矿层开采诱发大型山体崩滑灾害的具体过程：①采空后覆岩顶板塌落—覆岩顶板离层,采空区上覆岩层内部及层间自下而上应力传递;②地下水运移通道形成,并加快更大范围岩体结构破坏及扩展,加速了岩体结构面的松动与破坏;③上覆岩层不均匀沉降导致坡脚压裂,山体大型岩体结构面逐渐拉剪或压剪变形扩展,最终山体发生累积损伤与大规模崩滑灾害。此外,传统经验公式的计算方法对此类采矿型崩滑灾害已不适用,建议开展西南煤系地层山区地质结构与地下采动诱发崩滑灾害的相互作用关系、薄矿层采空区上部山体累积断裂损伤—岩体松动、裂隙扩展-岩溶管道流、裂隙流变化的链式响应机制、地下采动型崩滑灾害评价方法等关键科学问题的研究,以推动采矿型地质灾害防灾减灾工作的发展。     

基于易滑地质结构与多源数据差异的岩溶山区大型崩滑灾害识别研究

岩溶山区地质环境复杂且脆弱,重特大崩滑地质灾害时有发生。如果对岩溶山区的地质环境认知不准,将直接导致对灾害识别能力不足。文章围绕岩溶山区裸露型岩溶陡崖、复合岩组型斜坡以及非裸露型岩溶斜坡3类基本易滑地质结构差异,探讨多源数据条件下更具适用性的识别探测方法。对于空间影响面积小的厚层岩溶陡崖结构,星-地组合识别方法更加适用,基于GNSS的识别探测方式可在获得动态变形趋势基础上,对可能发生的失稳模式进行初步预判,同时可对InSAR解译的地表位移进行矢量化校正,有利于提高对具有相同或相近SAR数据条件地区的灾害识别程度。对于具有较大空间影响面积的斜坡区域,可优先选用基于InSAR的遥感技术来获取地表变形结果,对于有致灾风险的大变形区还可结合易滑地质结构及外部影响因素对其可能失稳模式进行预判或反演分析。任何灾害识别方式都有其局限性,在实践中可根据不同地质结构特征与灾害类型特点,通过多源、多维度监测来构建综合识别体系,探索更具适用性的识别探测与数据分析新思路。     

岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式分类

岩溶山区特殊的地质结构导致崩塌、滑坡等地质灾害时常发生,带来了严重的人员伤亡和经济社会损失。研究岩溶山区崩滑灾害特征,建立相应的变形破坏地质模式,对于岩溶山区崩滑灾害风险防控与治理工程具有重要理论意义与指导价值。文章以典型地质灾害形成演化过程为例,在系统地分析研究区典型崩滑灾害地质背景、影响因素、动力学与运动学特征的基础上,提出了岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式,得出以下主要结论：（1）影响崩滑成灾基本因素（崩滑灾害体势能、岩溶结构面、岩组结构、斜坡地貌和斜坡结构）、影响因素（水文地质条件、工程活动、地震、降雨）和变形运动特征（运动形式和变形机制）三个方面,据此建立了岩溶山区崩滑灾害地质分类指标体系。（2）结合研究区特征对模型体系里面的每个要素进行系统分析,崩滑灾害的发生是各个要素相互组合、相互作用的结果。（3）总结了研究区内5种典型崩滑地质模式：高势能反倾降雨型高速远程滑坡—碎屑流模型、高势能斜倾视向采矿型高速远程崩滑灾害模型、超高势能横向陡倾地震型高速远程滑坡、高势能采矿型高速崩塌—碎屑流模型、低势能差异风化崩塌模型。为后续开展物理模拟、数值模拟、稳定性计算和变形破坏预测等工作奠定基础。下一步将更加深入全面地建立研究区的崩滑灾害模式,并进行崩滑灾害的危险性分级工作。     

微量硫化物、硫酸盐硫同位素EA-IRMS在线测试分析

常规EA-IRMS硫同位素测试中,硫化银(Ag2S)的需样量为0.2~1.0 mg,硫酸钡(BaSO4)的需样量为0.35~1.5 mg,较大的需样量已难以满足珍贵样品及微区样品的分析要求,因此如何减少测试样品量已成为EA-IRMS测试分析工作中急需解决的问题.通过对EA-IRMS测试系统的研究发现,在采用常规方法测试样品时,由于初始He载气流速(100 mL/min)、进入分流接口时的流速(10 mL/min)与进入离子源时流速(0.3 mL/min)的差异导致样品燃烧产生的目标气体中99.7%的气体被浪费,样品的总体利用率仅有0.3%.因此如何减少样品在测试过程中的损耗,提高样品的利用率,从而减少需样量的关键在于缩小载气流速的差距.本实验在常规EA-IRMS测试技术基础上进行了关键改进,在元素分析仪和分流接口之间设计增加一个由六通阀和自动加热冷阱构成的装置,自动加热冷阱可在Load模式时收集SO2气体,六通阀在Load-Inject模式之间切换时可改变He载气流速,通过与分流接口匹配的反吹He载气(10 mL/min)将冷阱中富集的SO2气体送入分流接口,从而保证进入分流接口前样品燃烧产生的SO2气体全部收集.这一改进,理论上可以将样品的利用率提高10倍,该系统需硫量降至3~13μg,并且可以提高反应管的寿命,降低清灰的频率,提高工作效率.同时有效避免了拖尾的产生,提高分析结果的精密度.本次微量样品实验获得的硫同位素数据与常规方法一致,分析精度优于0.15‰(1SD),测量值与真值的差异在0.4‰以内,达到国际同类实验室先进水平.此外,该方法可为微量有机碳、氮同位素EA-IRMS测试分析工作的开展提供参考经验.     

非饱和黄土电阻率和含水率间关系试验研究

通过土壤电阻率和土壤含水率的关系,可以将高密度电法测得的土壤电阻率剖面快速转化为含水率剖面,对于土壤含水率的连续性监测具有重要意义。笔者以甘肃永靖黑方台非饱和黄土为研究对象,采用四电极法进行了室内一维电阻率试验,分析了电阻率的时间特性,提高了黄土电阻率测试的精度,建立了黑方台黄土电阻率与其含水率之间的关系。结果表明,同一干密度条件下,在黄土吸湿和脱湿过程中,黄土的含水率与电阻率呈指数关系,脱湿和吸湿过程均具有较好的相关性,在含水率不断增加的过程中,土体的电阻率逐渐减小。在不同干密度条件下,黄土的电阻率和含水率具有较好的相关性,且随着含水率的增大,电阻率值逐渐减小直至趋于稳定,随着干密度的增大,土体对水分的敏感性有所降低。     

河北滦县－滦南县段滦河冲积平原水文地质特征分析

滦县－滦南县段滦河冲积平原铁矿群司家营铁矿区、马城铁矿区、坎上铁矿区、常裕铁矿、高官营铁矿总储量达几十亿吨,均覆盖有巨厚的第四系含水体,水文地质条件复杂,一直未能开采,成为“大水呆滞金属矿”,被视为开发过程中可能对区域水文地质环境造成较大影响的大水矿区,列为限制开采区,至本世纪初才相继解限投产.通过对司家营铁矿北区、司家营铁矿南区、马城铁矿区、坎上铁矿区、常裕铁矿、高官营铁矿等6处矿山的水文地质条件的分析,论述了滦县－滦南县段滦河冲积平原的水文地质特征.     

黑龙江黑宝山-罕达气盆地早白垩世九峰山组年代地层划分

为了确定黑龙江黑宝山-罕达气盆地九峰山组形成的气候环境及时代,对九峰山组生物地层特征进行了系统的总结与对比.植物及其孢粉化石反映了典型的亚热带潮湿气候环境,时代为早白垩世.对九峰山组下部所夹流纹质凝灰岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年,获得了119±0.89 Ma成岩年龄.综合古生物和同位素年龄确定九峰山组形成于早白垩世阿普特阶中晚期,这一研究成果可为东北地区晚中生代区域性地层、成煤时代、含煤盆地对比提供精确的年代依据.     

基于BP神经网络与数学形态学的彩色地质图面要素信息智能提取

地质图是一个区域地质研究的重要成果,也是前人留下的宝贵资料,更融合了地质专家的丰富知识。本研究的目的是通过新的思路将彩色地质图信息提取出来,使其结果能直接进行数据分析,并用于决策和分析。以机器学习为指导,在分析半结构化（栅格）地质图特征的基础上,根据图例信息,提出一种彩色地质图信息提取新思路,对彩色地质图进行分层信息提取,并结合数学形态学和多层前向反馈式神经网络,探索半结构化数据转换为结构数据的有效技术方法。利用图像信息提取技术将半结构化地质图转化为结构化数据,可用于成矿预测等研究。这一变化将改变传统地质数据的结构,地质研究的信息基础和来源将会增加,对于获取更多的数据源和信息源,进一步开展地质分析研究具有重要意义。