构造-流体耦合有限元模拟:以石英脉型钨矿为例

热液矿床成矿作用动力学过程涉及多时空高度耦合的物理和化学过程。数值模拟是研究这一复杂动力学过程的重要而有效的工具之一,也可在找矿预测等方面发挥重要作用。以南岭地区石英脉钨矿床为例,利用计算机求解控制构造-流体的物理和化学方程,定量揭示成矿热液聚焦流动与"五层楼"成矿的对应关系,正演高压成矿流体致使围岩发生水力破裂及其成矿效应。模拟结果与石英脉型钨矿床的构造地球化学特征相符。     

循环冻融下寒区工程常用保温材料性能变化试验研究北大核心CSCD

保温材料广泛应用于寒区工程的诸多领域。然而,在服役过程中,保温材料往往会受到浸水、冻融和盐蚀等多场耦合的循环作用,导致其保温、防水和强度等物理力学性能出现不同程度的退化。目前,保温材料的类型非常多,但其性能和耐久性有所不同,因此科学合理地选择保温材料不仅关系到其长期保温效果,同时对于工程构筑物的长期稳定性具有重要的意义。针对循环冻融作用,选取寒区工程中常用的4种保温材料[聚酚醛(FLK)、聚氨酯(PU)、聚苯乙烯挤塑板(XPS)和聚苯乙烯发泡板(EPS)]开展了浸纯水、浸盐水和干燥状态下的室内冻融循环试验,对经历了不同冻融次数的样品进行了表观密度、吸水率、导热系数、压缩强度、弯曲强度和微观结构系列测试。结果表明:浸润作用对保温材料物理力学性质影响显著,亲水性材料FLK的保温和力学性能退化显著,而憎水性材料PU、XPS和EPS变化相对较小。干燥条件下,冻融循环作用对FLK、XPS和EPS吸水率以及FLK的导热系数影响量值可观,但对4种保温材料的压缩和弯曲强度影响不大。浸纯水和盐水条件下,经历30次冻融循环后,FLK的导热系数增加约50%,弯曲强度降低超过0.3%,EPS的压缩强度降低超过10%。浸盐水后保温材料经历冻融循环作用后其物理力学性能退化程度与浸纯水条件下有所不同,该差异值得关注。通过扫描电镜图像能够识别4种保温材料的孔隙尺寸、孔隙致密度和固体颗粒胶结方式,但对经历冻融循环作用后的变化难以识别和量化。基于试验结果,结合寒区交通工程应用场景,分析了4种保温材料的冻融耐久性,以期服务于寒区交通工程保温材料的合理应用。     

河间隐伏型岩溶裂隙含水系统演化的数值模拟

为揭示隐伏型岩溶含水系统在不同边界条件与介质特征下的发育状况,基于地下水渗流和碳酸盐岩溶蚀理论构建耦合裂隙网络渗流与碳酸盐岩溶蚀的岩溶裂隙网络溶蚀扩展模型,模拟再现了河间隐伏型岩溶含水系统平面上发育演化过程。结果显示:岩溶系统发育过程中流量变化呈现三个阶段:第Ⅰ阶段为缓慢层流阶段,流量增速为2.2×10 -6 mL·(s·a) -1,持续时间与初始水头差呈对数关系;第Ⅱ阶段为极快速紊流阶段,流量增速为5.5×10 2 mL·(s·a) -1,持续时间与初始水头差呈线性关系;第Ⅲ阶段为快速紊流阶段,流量增速为26 mL·(s·a) -1。优势裂隙的存在使得岩溶裂隙网络溶蚀演化加快,非均质系统进入极快速紊流阶段所用时间较均质系统缩短了53%,裂隙溶蚀扩展的速度加快了12.5%。      

成矿预测理论与方法新进展

成矿预测研究的历史与人类进行矿产勘查的历史紧密联系,随着找矿难度的增大,成矿预测对勘查工作的指导作用越来越重要。现代地质科学的重要特征是冲破学科的界线,立足于整个地质学的高度进行跨学科的联合攻关,方能在理论上和技术方法上有所创新。论述与总结了一些现有成矿预测新方法的特点,包括美国"三步式"固体矿产资源潜力评价方法、成矿系列缺位预测法、基于GIS的综合信息预测法及人工神经网络、多重分形等非线性数学预测方法。这为今后进行成矿预测时在方法选择上提供了一些有益的建议和参考。     

一次积层混合云降水过程增雨条件分析

基于中尺度数值模式MM5,新一代天气雷达、静止气象卫星和雨量等观测资料,对安徽省秋季旱期一次降水过程的增雨条件进行了分析。首先,模式预报的云降水结构与实况在总降水量及分布、云系回波特征、移动趋势方面基本一致,模式产品具有一定可信度,对云降水结构的分析表明,云中含有一定过冷云水且配合有上升气流的存在,这是有利的增雨条件。在此基础上,基于MM5模式结果计算了冰面过饱和度,散度差,K指数和850 hPa水汽含量,并由此得到综合增雨潜力指标,将指标与云结构、降水和卫星雷达资料进行对比,结果表明这些指标揭示了云系中有利于增雨作业的动力、热力、微物理条件,对云系发展和降水过程有良好指示意义,与雷达卫星的观测结果较一致。最后,卫星反演产品、雷达回波以及雷达反演产品如垂直积分液态水含量、回波顶高等特征与模式描述的云系结构特征一致,可判断作业的具体位置和时间,数值模式产品与观测资料结合为人工增雨作业提供了及时精确的指导。     

对谚语“一雷打九台”的定性分析

通过运用多年气象资料进行统计分析,结果表明,当热带气旋进入特定海区且同时本站出现雷暴时,"一雷打九台"才成立,且还与其出现的月份有关,并找出定性指标,为本站短期热带气旋影响预报提供参考依据。     

地震动强度对场地地震反应的影响

通过对场地地震反应的研究发现,地震动强度不同,同样的场地对地震动的影响也不同,得到的反应谱形状也不同。目前我国抗震设计规范中不同烈度下的设计反应谱形状完全一致,没有考虑地震动强弱对相同场地反应谱形状的影响。     

对流云点源催化剂扩散模拟系统及应用

基于对流云云中催化剂扩散理论建立了一个适用对流云的云中点源催化剂扩散模拟系统,介绍了该系统的设计思想和应用情况.讨论了催化剂扩散与扩散时间、风速、湍流系数、垂直速度等因素的关系,得到以下结论:对流云中催化剂的扩散速度较快,几分钟后就能扩散到一个相对稳定的范围;风速和湍流系数越大水平扩散范围越大;在垂直方向上催化剂扩散主要集中在爆炸层高度之上附近的地方.这些研究结果可为对流云的增雨作业方案的确定提供科学依据,同时对增雨效果的评估也有意义.     

航空伽玛射线全能谱数据分析方法的理论研究

通过航空伽玛能谱测量的源项分析和测量模型建立,发现航空伽玛能谱测量谱是各种源项能谱成分的合成谱。对航空伽玛射线全能谱分析方法给出了其数学分析式,其通用式可表示为矩阵式,对于矿产勘查和核环境与核应急等不同的应用领域能表达成相应的展开式。理论研究表明,航空伽玛全谱法不需要附加的上测探测器,就可直接解决大气氡修正问题,还将具有较好的经济效益。     

西藏多龙矿集区水系沉积物地球化学数据定量分析与解释

位于西藏改则县的多龙矿集区是班公湖—怒江结合带最重要的斑岩型铜-金产地,具有较大的找矿潜力。本文利用MML-EM算法(Minimum Message Length-Expectation Maximization Algorithm)和ILR变换(Isometric Log-Ratio Transformation)为基础的主成分分析定量研究多龙矿集区水系沉积物化探数据的统计分布规律。混合分布筛分结果表明,Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Mn、Ag、Sn、W、Mo、As、Sb、Bi、Hg和Au的元素含量都服从包含两个对数正态分布的混合分布。大部分元素的高均值子分布反映了该地区多期次岩浆或热液活动。通过作ILR变换(Isometric Log-Ratio Transformation),消除了多龙地区化探数据的闭合效应,第一主成分的元素组合指示该地区的铜-金成矿潜力。多龙地区大部分铜-金矿床(点)和地表蚀变落在第一主成分得分较高的区域。根据第一主成分的得分,本文圈定了若干个成矿潜力较大的靶区。