深部三维圆形洞室岩爆过程的模拟试验

为了模拟深部圆形洞室三维受力情况下岩爆的发生过程,以具有极强岩爆倾向性的花岗岩作为试验材料,利用自行研制的TRW?3000岩石真三轴电液伺服诱变试验机,对含直径50 mm贯穿圆形孔洞的100 mm×100 mm×100 mm立方体花岗岩试样进行了三向不等压加载试验。试验首先模拟1 000 m深度的初始应力环境,以垂直于洞室轴向的水平方向作为最小主应力方向,通过增加竖直方向应力模拟应力调整过程诱发岩爆情况,并借助三维加载岩样内部结构破坏实时视频监控系统监控洞壁破坏情况。试验结果表明,岩爆过程可以划分为平静阶段、颗粒弹射阶段、岩片剥落和爆裂阶段,洞壁两侧中间部位应力集中系数最高,最先产生破坏,然后沿径向向深部发展,最终形成两个对称型的V型槽。圆形洞室洞壁两侧破坏的3个典型受力节点,符合深部工程中统计得到的无支护圆形巷道的远场应力状态与破坏模式之间的关系,达到了模拟的效果。利用现有的4种岩爆判据进行了分析,判别结果与试验过程中拍摄到的洞壁破坏情况基本一致。洞壁的破坏伴随着声发射计数增加和能量升高,岩爆越剧烈,声发射越活跃。     

煤系页岩气储层非均质性研究——以宁武盆地太原组和山西组为例

储层非均质性是影响煤系页岩气勘探开发的主要瓶颈之一。以宁武盆地太原组和山西组泥页岩为研究对象,通过钻孔资料、TOC、XRD、扫描电镜、压汞及低温液氮测试,划分泥页岩发育层段,分析煤系页岩TOC、矿物成分、孔隙度、孔容、比表面积参数宏观非均质性及孔隙结构非均质性,探讨宏观—微观非均质性影响因素。研究表明:太原组和山西组泥页岩平均厚度分别为32.77m和67.68m,可划分为5个层段和4种暗色泥页岩类型,黑色页岩具有TOC、孔隙度、水敏性中等,脆性高特点,是最利于开发的优质储层段;微孔主要受黏土矿物含量影响,呈现出正相关关系,在黏土矿物含量较低时,微孔与TOC呈现正相关;煤系泥页岩宏观非均质性主要受沉积和构造影响,微观非均质性受成岩演化影响。研究成果可为优选煤系页岩气优质储层段和压裂工艺提供可靠依据。     

南岭诸广山北体复式花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及多期岩浆活动

诸广山复式花岗岩基位于湘、赣、粤三省交界处,是南岭花岗岩的重要组成部分,由南体和北体组成,出露面积大于5000 km2,形成于加里东期、印支期、燕山期3个时代。通过对诸广山北体3期花岗岩锆石SHRIMP U-Pb定年,结果表明,加里东期花岗闪长岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为(414.5±4.5)Ma(n=13,MSWD=0.52)、(417.3±4.8)Ma(n=12,MSWD=0.84),形成于晚志留世末。印支期黑云母二长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄(207.5±2.7)Ma(n=10,MSWD=1.6),形成于晚三叠世末。燕山期二云母二长花岗岩锆石SHRIMP U-Pb年龄(148.2±1.7)Ma(n=13,MSWD=0.93),形成于晚侏罗世。该成果为南岭地区构造-岩浆演化及成矿作用研究,提供了重要的花岗岩年代学依据。     

GOCAD的三维可视化建模在铀矿勘查中的应用

文章突破以往常规采用的平面图、剖面图和轴测投影原理等二维平面表述方法,以相山铀矿田中的某产铀区块为实例,利用国际上先进的三维地质建模软件GOCAD,通过地形模型构建、地层模型构建、构造模型构建等步骤,实现了研究区地质数据的三维实体化展示,并针对所建三维模型在找矿靶区圈定、矿山开发设计等方面的应用开展了初步讨论。     

国产水下滑翔机2014年南海海试实验数据分析

水下滑翔机(Underwater Glider)是将浮标、潜标技术以及水下机器人技术相结合并依靠自身浮力和重力作为推进方式的一种新型海洋调查系统.文中详细介绍了中国科学院自动化研究所研制的水下滑翔机的组成部分及其工作方式和原理,并对2014年6月南海海试的数据进行了分析.结果表明,Glider的下降和上升速度主要分布在0.1～0.2 m/s之间,占整体分布的85％以上;该速度分布对获取高质量的数据提供了极大保障.单剖面完成时间以及出入水的水平距离主要受滑翔机的预设浮力以及俯仰角的变化以及洋流的影响.获取的高分辨率温盐数据结果表明,Glider发现了南海表层存在的一个中尺度暖涡过程,并就该暖涡分析了其锋面结构.海试总体结果表明,国产Glider的各项性能指标已经能够满足在深海海域实现无人值守的长时间自主海洋调查.     

顾及地形的滇中引水工程最低成本线路研究

以滇中引水工程线路规划为例,以资源三号测绘卫星ZY-3 DSM为数据源,以均值变点分析法为理论依据,借助Python语言编程实现研究区地势起伏度最佳统计单元的确定,并运用GIS技术生成地势起伏度和坡度图。再运用专家打分评价方法,确定地势起伏度和坡度的权重,采用基于栅格的成本加权分析法,构建滇中引水工程地形成本栅格。在此基础上,将引水工程线路规划问题转化为GIS最低成本路径求解问题,以栅格数据Dijkstra算法为基础,求解出滇中引水工程最低成本线路。从地形的角度,研究了复杂地形状况下滇中引水工程智能线路规划的方法,可为引水工程提供一定的参考和借鉴。     

基于ABAQUS建立土体本构模型库的研究

ABAQUS作为一种强大的通用有限元分析程序,具有很强的非线性计算功能和前、后处理能力。但标准ABAQUS程序中的土体本构模型,没能反映土体的剪胀、软化与硬化、应力路径对变形的影响等,因此,有必要在ABAQUS中开发出更适合于土体特性的本构模型库。为拓展ABAQUS在岩土工程领域的计算能力,利用二次开发工具UMAT数据接口,开发出更适合于工程应用的土体本构模型库,如邓肯模型、南水模型及状态相关的砂土模型,不仅可以充分利用ABAQUS程序方便、快捷的前后处理和强大的非线性求解平台,而且还可以完成更有针对性、更切合实际土体应力-应变有限元的数值计算,为工程实践提供技术支持。从计算过程、模拟结果与试验结果比较来看,二次开发模型库子程序运行稳定,模拟结果正确、可靠。     

北京市城区扩展的空间格局与影响因素

2000年以来北京市持续推进产业结构升级,由此引发了经济活动的空间重构,伴随着住宅郊区化、职住分离以及交通基础设施的配套建设,将引起新一轮城市空间扩展。构建顾及综合可达性因素、邻域因素、自然因素、规划因素以及社会经济因素的城市空间扩展模型,分析诊断北京城区扩展进程中的主要影响因素及问题,从而为指导与管治北京市城市空间的有序扩展提供科学支撑。研究表明：① 综合交通静态可达性（单一年份）与城市扩展呈显著负相关;综合交通动态可达性（年份之间的可达性变化）则在引导北京市城市空间发展方面并无显著影响。② 邻域建设用地百分比与城市扩展呈正相关,而农用地、林业用地及水域用地的比例将减少土地开发的概率。③ 城市总体规划在指导城市空间扩展的纲领性地位逐渐受到重视,其对城区扩展的影响程度最为显著。④ 常住人口的分布现状、第二产业企业数量、第三产业企业数量分布现状对土地开发无显著影响。⑤ 认为北京市静态可达性与土地利用变化呈负相关,即可达性条件较差的地区,土地开发的可能性越小,这与北京市“摊大饼式”空间蔓延和居住郊区化的发展现实相符;北京市动态可达性与土地利用变化亦呈负相关,表明可达性提高程度越大的区域并不一定带来更高的土地开发几率,这从侧面传递了沿着既有建成区进行土地扩展的概率远远大于由于诸如轨道交通建设而带来可达性极大改善区域的概率。因此,重视与发挥综合交通动态可达性指标对城市扩展的引导作用,将是有效破解城市蔓延式扩张、优化城市扩展的重要手段。     

青藏高寒地区沥青混合料的水稳定性与高温性能研究

青藏高寒地区年平均气温低, 温差大, 冻融循环频繁, 沥青路面性能要求不同于一般地区. 通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验及车辙试验, 分析了沥青种类、级配类型、公称最大粒径类型对青藏高寒地区沥青混合料水稳定性及高温性能的影响. 结果表明:SBS110#改性沥青的混合料的残留稳定度最大, SBS70#改性沥青最小, 随着针入度等级的提高, 沥青混合料的冻融劈裂强度比减小; SBS改性沥青混合料的高温性能最好, 复合改性次之, SBR改性最差; AC-13沥青混合料级配范围中值的冻融劈裂强度比与动稳定度最大; AC-13沥青混合料的水稳定性及高温性能优于AC-20与AC-25. 在青藏高寒地区选用针入度等级不高且具有骨架密实结构的SBS改性沥青混合料或SBS/SBR复合改性沥青混合料, 将沥青混合料冻融劈裂强度比的要求提高为85%, 有利于提高沥青混合料的水稳定性和高温性能.     

东准库布苏南岩体和包体的LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及地质意义

LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示, 库布苏南花岗闪长岩形成时代为287±2 Ma, MSWD=0.15, 包体年龄为286±3 Ma, MSWD=0.22, 在误差范围内完全一致, 这就排除了暗色包体是来源于深部变质岩熔融残留体或浅部围岩捕虏体的可能性, 同时也排除了基性岩浆在花岗质岩浆固结后才侵入的可能, 为岩浆混合作用的存在提供最有力的证据.地球化学研究表明, 包体富集基性组分Ti、Zr、Nb、Hf等高场强元素以及稀土元素, 包体表现为与寄主岩石既相互联系又受其制约, 库布苏南花岗闪长岩体具有低87Sr/86Sr初始比值和高正ε_Nd(t)值, 表明花岗岩的来源有地幔物质参与, 包体是过冷的镁铁质岩浆混入到中酸性岩浆中经快速冷凝的结果.库布苏南花岗闪长岩形成的时代略晚于东准噶尔乌伦古河碱性花岗岩和卡拉麦里碱性花岗岩的形成时代(300 Ma左右), 均为准噶尔周边地区后碰撞伸展构造背景下岩浆活动的产物, 其形成和演化标志了准噶尔地区后碰撞幔源岩浆底侵作用导致大陆地壳垂向生长的过程.