Use of photo-based 3D photogrammetry in analysing the results of laboratory pressure grouting tests

This paper presents a non-destructive, low-cost, photo-based, 3D reconstruction technique for characterizing geo-materials with irregular shapes of a relatively large size. After being validated against two traditional volume measurement methods, namely the vernier caliper method and the fluid displacement method for regular and irregular shapes, respectively, 3D photogrammetry was used to analyse the grout bulbs formed in laboratory pressure grouting tests. The reconstructed 3D mesh model of the sample provides accurate and detailed 3D vertex data, which allowed the volume, densification efficiency and bleeding behaviour of the grout bulbs to be analysed. Comparing the bulb section views at different grouting pressures also offers an intuitive observation of the grout development and propagation process. Moreover, the 3D vertex data and surface area included in the model are of great importance in validating numerical predictions of the pressure grouting process and analysing the interface shear resistance of grouted soil nails or anchors. Compared to existing approaches, the new 3D photogrammetry method possesses several key advantages: (a) it does not require expensive, specialized equipment; (b) samples are not destroyed or modified during testing; (c) it allows to reconstruct objects of various scales and (d) the software is public domain. Therefore, the adoption of this 3D photogrammetry method will facilitate research in the pressure grouting process and can be extended to other problems in geotechnical engineering.     

浙江新昌早白垩世木化石新材料及内含真菌菌丝化石

浙江新昌下白垩统馆头组是我国南方地区为数不多的白垩纪木化石产出层位。本文报道了新昌地区馆头组木化石新材料及其内含真菌菌丝化石。木化石具明显生长轮,管胞径壁纹孔南洋杉式(多数单列、椭圆形、紧挤排列,偶见双列互生排列);交叉场纹孔南洋杉式;木射线单列式,多数2~11个细胞高。当前木化石新材料具有与现生南洋杉科植物相类似的木材解剖特征,显示其应归入贝壳杉型木属(Agathoxylon Hartig)。鉴于该类型木化石的分类现状仍有待厘清,将其定为Agathoxylonsp.。木化石内含真菌菌丝化石,管状,具横隔,平直或弯曲,常以不同角度分叉,菌丝壁光滑,具典型的锁状联合,属于担子菌类。当前木化石木材组织具有明显的木材腐朽特征,与现代真菌造成的木材白腐一致,推断此真菌化石为木材白腐菌。新昌地区贝壳杉型木属木化石新材料的发现进一步丰富了馆头组木化石的多样性,有助于增进对南方地区早白垩世植物群组成特征的认识。当前真菌菌丝化石是我国南方地区首次发现白垩纪担子菌化石,为探究白垩纪时期森林生态系统真菌与植物的相互作用提供了新的化石证据。     

豫西崤山东部中河岩体锆石U-Pb年龄、地球化学和Lu-Hf同位素特征

中河花岗斑岩体位于河南省崤山东部,该岩体是最近发现的中河大型银铅锌矿床的成矿母岩。选取2件花岗斑岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得2件样品的~(206)Pb/~(238)U年龄加权平均值分别为(129±0.7)Ma(MSWD=0.78)和(131±1.5)Ma(MSWD=1.70),表明中河岩体形成于早白垩世。岩石地球化学特征显示,中河岩体具有高的w(SiO_2)和w(K_2O)、低的w(Na_2O),其A/CNK比值为1.03~1.63,Mg#值介于25~50,总体上属于过铝质-强过铝质的高钾钙碱性系列。岩石具有低的w(Yb),中等-弱的铕负异常,稀土元素配分曲线为轻稀土元素富集型,轻稀土元素分馏相对强烈,但重稀土元素分馏不明显。中河岩体有相对低的w(Sr)和w(Y),且富集大离子亲石元素Rb、Ba、U、K和轻稀土元素,亏损高场强元素Nb、Ta、P、Zr、Hf、Ti和重稀土元素。中河岩体锆石εHf(t)值为-34.4~-23.2,平均为-26.9,Hf同位素二阶段模式年龄介于2485~3182 Ma,平均为2714 Ma。岩石地球化学特征及Hf同位素组成表明中河岩体的岩浆源区主要为新太古代地壳物质,并有少量的中太古代地壳物质,中-新太古代增生的具有弧岩浆特征的地壳物质部分熔融形成了早白垩世的中河岩体。     

准噶尔盆地东北部侏罗系砂岩型铀矿成矿环境与找矿方向探讨

文章从蚀源区铀源条件、中新生代构造演化条件、侏罗系沉积建造特征及后生蚀变特征等角度分析了准噶尔盆地东北部砂岩型铀矿的区域成矿条件,认为卡拉麦里山的富铀花岗岩体为该区砂岩型铀成矿提供了丰富的铀源,中侏罗统含煤碎屑岩建造为砂岩型铀成矿提供了良好的容矿空间,侏罗纪以来多期次不整合面的发育为含铀含氧水的渗入改造提供了通道及时间,为大规模层间氧化带的发育提供了物质基础。研究结果显示,卡拉麦里山北坡为最有利的砂岩型铀矿找矿部位,其主要找矿目标层位为中侏罗统头屯河组,找矿类型为层间氧化带型。     

高光谱热红外遥感技术在地质找矿中的应用

高光谱热红外遥感技术用于地质找矿,目前国内外都在探索,由于热红外发射光谱的混合为线性混合,利用线性解混技术可以对硅酸盐类矿物,如石英进行识别和提取。这是其优于可见光—近红外和短波红外之处。大多数金属矿床与石英脉—硅化带的关系密切。另外,石英脉与硅化带的控矿作用又有差异。因此,利用高光谱遥感技术提取石英脉—硅化带,并将二者区分开来,对于金属矿的找矿具有极其重要的意义。航空高光谱热红外遥感技术由于可以获取高空间分辨率(亚米级)的高光谱热红外数据,可以进行热红外矿物精细填图,提取规模小的石英脉或硅化带,从而更具地质找矿价值。本文利用核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室的航空热红外成像系统(TASI),在甘肃北山柳园—方山口和新疆雪米斯坦地区获取了高空间分辨率的高光谱热红外遥感数据,从开展实用化热红外大气校正与光谱重建技术入手,探索了石英脉—硅化带提取与区分,解决了地质找矿中石英脉—硅化带的提取与区分这一具普遍性的关键技术难题,并通过示范应用,取得了明显的找矿效果。     

改进的无网格法及其在冻土区桩基温度场中的应用

采用带权正交基函数对传统的无网格法中的基函数进行了改进,避免了计算过程中可能出现的矩阵不可逆情况,而且编程容易实现且计算效率高。并将其应用到冻土区桩基包括了热传导和相变潜热的温度场中,同时考虑了混凝土水化热释放对桩周冻土的影响,将计算结果和有限元计算结果及现场实测数据进行了比较分析,从趋势和最大数值看都反映了实测曲线的趋势,又把不同深度处桩侧和不同桩径处温度随时间的变化规律计算结果和有限元计算结果做了对比,都验证了该方法的可行性和优越性。     

基于岩石图像深度学习的岩性自动识别与分类方法

岩石岩性的识别与分类对于地质分析极为重要,采用机器学习的方法建立识别模型进行自动分类是一条新的途径。基于Inception-v3深度卷积神经网络模型,建立了岩石图像集分析的深度学习迁移模型,运用迁移学习方法实现了岩石岩性的自动识别与分类。采用此方法对所采集的173张花岗岩图像、152张千枚岩图像和246张角砾岩图像进行了学习和识别分类研究,通过训练学习建立岩石图像深度学习迁移模型,并分别采用训练集和测试集中的岩石图像对模型进行了检验分析。对于训练集中的岩石图像,每组岩石分别用3张图像测试,三种岩石的岩性分类均正确,且分类概率值均达到90%以上,显示了模型良好的鲁棒性;对于测试集中的岩石图像,每组岩石分别采用9张图像进行识别分析,三种岩石的岩性分类均正确,并且千枚岩组图像分类概率均高于90%,但是花岗岩组2张图像和角砾岩组的1张图像分类概率值不足70%,概率值较其他岩石图像低,推测其原因是训练集中相同模式的岩石图像较少,导致模型的泛化能力减小。为了提高识别精确度,对准确率较低的岩石图像进行截取,分别取其中的3张图像加入训练集进行再训练,增加与测试图像具有相同模式的训练样本;在新的模型中,对3张图像进行二次检验,测试概率值均达到85%以上,说明在数据足够的状况下模型具有良好的学习能力。与传统的机器学习方法相比,所提出的岩石图像深度学习方法具有以下优点:第一,模型通过搜索图像像素点提取物体特征,不需要手动提取待分类物体特征;第二,对于图像像素大小,成像距离及光照要求低;第三,采用适当的训练集可获得较好的识别分类效果,并具有良好鲁棒性和泛化能力。     

内蒙古克什克腾旗哲斯组沉积学和年代学研究及其古地理意义

为了重建西拉木伦河北部晚古生代沉积古地理格局并探讨古亚洲洋的闭合过程,本研究对克什克腾旗西部的哲斯组地层进行了详细的沉积环境与沉积相分析、锆石U-Pb年代学研究。来自哲斯组的凝灰质砂岩与安山岩样品的最年轻锆石组的谐和年龄为262±1Ma和258±17Ma,限定研究区内地层沉积下限为中晚二叠世。前人认为哲斯组地层为深海环境下的浊流沉积,本文研究表明哲斯组以近源快速堆积、快速沉降为特征,沉积环境为三角洲前缘相与前三角洲相的多次交替,同时受到火山活动的影响。通过详细的沉积岩野外剖面观察,区内地层并没有发现以单调的递变层理为特征的连续鲍马序列层序,而是出现从砂岩到粉砂岩或泥岩的不规则截然互层层序,并与巨厚层的滑塌堆积交替发育,表明研究区中二叠世古地理格局并不具备深海浊积扇的发育条件,也暗示中二叠世不存在向南发育的广阔大陆边缘;另一方面,结合古流向恢复和物源分析,哲斯组的沉积物应主要来自于南部的华北克拉通以及南造山带陆缘弧,说明研究区在中二叠世已与华北板块连通,并没有类似大洋俯冲带的阻隔作用。因此,研究区中二叠世古地理格局并不具备深海远源浊积扇的发育条件,而是处于近源快速堆积的伸展环境,中二叠世既不存在向南发育的广阔大陆边缘,也不存在代表板块边界的俯冲带。     

兴蒙造山带晚古生代伸展过程:来自二连浩特东北部石炭-二叠系沉积地层的证据

本文选取内蒙古二连浩特东北部本巴图地区,通过对石炭-二叠纪沉积典型地层的剖面测制、锆石U-Pb年代学及Hf同位素分析,查明其充填层序、沉积环境及物质来源,并进一步探讨了兴蒙造山带晚古生代伸展构造的演化过程。来自石炭-二叠纪地层的3个凝灰岩样品中最年轻峰值年龄分别为298Ma、302Ma、303Ma,表明其形成时代为303～298Ma,即晚石炭世-早二叠世,应归属格根敖包组。沉积环境研究揭示石炭-二叠纪沉积地层发育两个从前三角洲相到三角洲前缘相的旋回,其沉积速率估算结果与伸展构造背景下的裂谷盆地沉积速率相似。锆石Hf同位素特征分析表明,从约400Ma到约300Ma,其演化趋势具有新生地壳明显增多的特点,揭示从早中古生代年轻造山带形成到晚古生代伸展作用发生过程中的变化。结合区域地质研究,晚古生代北造山带的沉积演化和伸展作用过程可分为四个阶段:第一阶段为磨拉斯盆地形成,以盆地南缘泥鳅河组为代表;第二阶段为贺根山伸展带发育阶段,形成超基性-基性-酸性的岩浆组合;第三阶段为稳定的陆表海环境,以晚石炭世本巴图和阿木山组的碎屑岩-碳酸盐岩组合为代表;第四阶段是晚石炭世-早二叠世的第二次伸展,发育格根敖包组火山-沉积岩系组成的三角洲沉积,具有陆内裂谷盆地性质。     

A review of advances in China’s flash flood early-warning system

This paper summarizes the main flash flood early-warning systems of America, Europe, Japan, and Taiwan China and discusses their advantages and disadvantages. The latest development in flash flood prevention is also presented. China’s flash flood prevention system involves three stages. Herein, the warning methods and achievements in the first two stages are introduced in detail. Based on the worldwide experience of flash flood early-warning systems, the general research idea of the third stage is proposed from the viewpoint of requirements for flash flood prevention and construction progress of the next stage in China. Real-time dynamic warning systems can be applied to the early-warning platform at four levels (central level, provincial level, municipal level, and county level) . Through this, soil moisture, peak flow, and water level can be calculated in real-time using distributed hydrological models, and then flash flood warning indexes can be computed based on defined thresholds of runoff and water level. A compound warning index (CWI) can be applied to regions where rainfall and water level are measured by simple equipment. In this manner, flash-flood-related factors such as rainfall intensity and antecedent and cumulative rainfall depths can be determined using the CWI method. The proposed methodology for the third stage could support flash flood prevention measures in the 13th 5-Year Plan for Economic and Social Development of the People’s Republic of China (2016–2020). The research achievements will serve as a guidance for flash flood monitoring and warning as well as flood warning in medium and small rivers.