基于单柱齿破岩过程的高压液动冲击回转钻进试验研究

针对煤矿井下穿层钻孔硬岩钻进效率低的难题,基于冲击回转钻进机理和Wassara高压液动冲击器主要特点,分析柱齿在冲击荷载下形成的破碎坑形态,并将其划分为崩解区、密实区、开裂区和弹性区。在此基础之上,对柱齿连续破岩的大间隔冲击和小间隔冲击2种情况进行过程分析,结合淮南潘三矿现场试验条件讨论高压液动冲击回转钻进工艺参数,优选高压液动冲击回转钻进配套钻机、冲击器、钻杆、钻头和清水泵,及主要技术参数。试验结果表明：当清水压力在15 MPa以上时,高压液动冲击回转钻进的平均机械钻速为24.67 m/h,与采用该技术之前的8.48 m/h机械钻速相比提高了约1.9倍;并采用回归分析拟合得到机械钻速与水压之间的线性关系,经过数理统计的F检验,F=8.82大于F_0.05(1,7),验证了回归结果是显著的,机械钻速随水压的增大而线性增大。高压液动冲击回转钻进技术可有效提高煤矿井下硬岩层钻进效率,保障煤矿安全高效生产。     

深部围岩非规则破裂化的温度效应分析

利用FLAC3D中应变软化模型和温度模式建立数值计算模型,考虑初始地应力中温度热应力的修正并以函数的形式嵌入,讨论了非规则破裂化现象中应力及塑性区的特征。考虑地层温度和岩体热力学参数对深部围岩非规则破裂化的影响,分析围岩最大最小应力及塑性区特征。数值分析表明:FLAC3D塑性区图中呈现明显的非规则破裂化现象,而且随着地层温度升高和线膨胀系数增大,深部围岩非规则破裂化趋于严重;线膨胀系数大的围岩受温度影响较大。比热容和导热系数对深部围岩非规则破裂化影响微弱。得到了震荡的最大最小主应力曲线,最大剪应力与塑性区呈现出与最大剪应力理论相似却又不同的关系,即非规则破裂塑性区外边界和最大剪应力曲线的主峰值存在对应关系,但最大剪应力曲线主峰值相对于塑性区外边界存在滞后性。     

天山北麓河流阶地序列及形成年代

天山北麓河流阶地序列及其年代一直是悬而未决的问题。根据详细的野外工作, 确定天山北麓发育7 级河流阶地, 其中T₇、T₆、T₅ 及T₂ 等主要阶地为河流切割先期冲积扇而形 成, 与4 级阶地对应的4 期冲积扇分别为F₁、F₂、F₃ 与F₄。由于天山北麓构造隆升向盆地方 向迁移, 冲积扇呈串珠状发育, 背斜带间发育的冲积扇平面形态则由于南北背斜的限制而变 得不规则。基于黄土-古土壤序列对比分析、ESR 与OSL 测年以及前人研究成果, 确定天山 北麓河流下切形成T₇、T₆、T₅ 及T₂ 等阶地的时间分别为约0.54 Ma BP、0.3~0.2 Ma BP、 28~8 ka BP 和全新世早期。阶地年代表明, 天山北麓3 级主要阶地T₇、T₆、T₅ 及对应冲积扇 发育与天山更新世3 个冰期间冰期旋回基本对应。     

阴山造山带—鄂尔多斯盆地岩石圈层、块速度结构与深层动力过程

阴山造山带位于鄂尔多斯盆地的北缘,这一地带不仅是构造活动强、弱的变异地域,且为盆、山的耦合地带,故在造山带与盆地地域具有各异的深层动力过程.本文基于高精度人工源地震宽角反射、折射探测和高分辨率的数据采集,通过反演求得了满都拉—鄂尔多斯—榆林—延川长达650 km剖面辖区的岩石圈精细层、块结构.研究结果表明：①沿该剖面由南向北地壳厚度为40~45 km;在不同构造单元其介质、结构均不相同;速度分布、空间结构形态和界面起伏及属性亦存在着明显差异;上地幔顶部速度为8.0~8.1 km/s;②沿剖面存在5条深、大断裂,且将该区切割成为壳、幔结构明显差异的4个构造单元,即鄂尔多斯盆地、盆山耦合地带、阴山造山带、内蒙构造带,它们各自具有固有的深层过程和动力学响应.同时厘定了阴山造山带与内蒙构造带之间的白云鄂博深、大断裂带是古亚洲洋的南界.在这里不仅导致了阴山造山带的形成,而且聚集了诸多的金属矿产资源,地震亦频繁活动.基于上述研究表明,阴山造山带—鄂尔多斯盆地耦合地带的壳、幔结构复杂、呈现出速度结构各异的层、块状展布.显然,在这一错综的成山、成盆、成岩、成矿和成灾地带,有着特异的深层过程和动力机制.     

2006年7月2日陕北南部大暴雨成因分析

利用常规资料、新一代天气雷达观测资料和1°×1°NCEP资料对2006年7月2日发生在陕北南部的一次区域性暴雨、局地大暴雨过程诊断分析。分析表明：该次区域性暴雨、局地大暴雨天气过程发生在西太平洋副热带高压持续西伸北抬后缓慢撤退的过程中,低空气旋性环流及其前部的暖湿切变线是形成暴雨的直接影响系统。低空急流为暴雨提供了源源不断的暖湿气流和不稳定能量,地面辐合是触发对流发展和释放不稳定能量的中尺度条件,有利的涡度散度场耦合、垂直运动的强烈发展和水汽输送及辐合形成了暴雨天气。     

岩溶地下水系统防污性能评价方法

岩溶水系统结构复杂,不同类型岩溶区具有不同的岩溶水文地质特征,其地下水系统防污性能评价必须采用不同指标体系的评价模型。本文在对不同类型岩溶区发育特征分析基础上,分别就现有评价模型在不同类型岩溶区的适应性进行了分析,认为:埋藏型岩溶区可采用专门用于承压含水层防污性能评价的PTHQET模型进行评价,而对于补给区局部裸露的浅埋藏性岩溶区建议采用COP模型进行评价;EPIK模型适用于南方裸露岩溶区;北方裸露型岩溶区因表层岩溶带发育程度弱,亦可采用COP模型进行评价。针对覆盖型岩溶的特殊性,在欧洲模型基础上提出了PLEIK评价模型,评价因子包括保护性盖层(P)、土地类型与利用程度(L)、表层岩溶带发育强度(E)、补给类型(I)和岩溶网络发育情况(K);突出了P(保护性盖层)和L(土地利用类型)两个因子的作用,并赋予各因子比欧洲模型更丰富的内涵,同时采用多种可替代参数确定各因子量值,最后给出了防污性能指数计算方法与分级标准。     

平稳过程的交叉理论作西江洪水水位极值特征诊断

选取1900-2006年共107年的西江梧州站的年最高水位资料作为考察序列,先对序列进行正态平稳性检验,再运用交叉理论推导的公式计算出西江各级大洪水水位的极值出现次数、持续时间和间隔时间。理论推导和实例计算表明,运用交叉理论诊断西江洪水水位的极值特征量的方法具有较好的可行性和可靠性,误差少于5%,对西江洪水水位的长期预测有一定的应用价值。     

基于3ds Max二次开发的建筑物快速三维重建

在3ds Max环境下利用其二次开发技术及摄影测量原理,对不同类型建筑物的快速重建进行了研究。针对简单建筑物,提出了基于空间任意方向基本几何体的快速重建方法;针对复杂屋脊建筑物,实现了基于约束Delaunay三角网的重建方法,最终实现了纹理的自动提取与纠正。试验表明,该方法重建的建筑模型精度与逼真度较高,模型编辑与管理方便,有利于空地一体化建模。     

具有Horton及Dunne机制的径流模型在VIC模型中的应用

地表径流主要由蓄满(Dunne)和超海产流(Horton)机制产生；土壤性质的空间变异性、前期土壤水、地形及防水的空间变异性导致不同的径流机制。在研究区域或模型网格内，蓄满产流及超渗产流可能同时出现，缺乏考虑任何一种机制以及土壤性质的次网格空间变串可能导致地表径流的过高或过低估计，从而影响土壤水的计算。利用Philip入渗公式用于时间压缩逼近(TCA)给出了一种径流参数化方法，该方法可以动态实现模型网格中的Horton及Dunne产流机理，它考虑了土壤空间变异性对Horton和Dunne径流的影响。该径流模型应用到基于水原理的陆面过程模型VIC，在淮河流域及美国宾西法尼亚州的一个流域进行了测试，结果表明：新的参数化方法对地表径流和土壤水分含量的分配起着重要作用，对于改进径流和土壤水的模拟有重要意义。     

四川省太阳能资源气候学计算

利用SMARTS模式计算晴天总辐射,充分考虑大气对太阳辐射的削弱作用和海拔高度的影响,以四川省为例,建立了复杂自然环境条件下基于日照百分率的太阳能资源气候学计算方程。该方法不仅物理意义明确,而且计算结果误差明显降低;与实测值相比,7个辐射站年地面太阳总辐射曝辐量的相对误差均低于7%;与初始值采用天文辐射曝辐量的方法相比,无论是相对误差值还是离散程度,均降低一半以上。该方法较好地解决了在一个地形复杂、气候多变的区域采用同一计算方程的难题,从而有效避免了过去采用分区方法带来的边界不连续问题,对我国东西高差大、干湿变化明显的特殊情况具有应用价值。