AUV水下对接装置控制系统设计

自主式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)在航行使命结束后需要回收至甲板或陆地进行补给和维护。为避免重复布放回收所带来的不便,根据锥形导向式回收原理,针对水下对接装置及其控制系统进行了设计。水下对接装置控制系统由水面控制终端,水下控制系统和水下外部设备等部分组成,使用超短基线引导AUV进入指定区域,在对接过程中依靠行程开关和无线电反馈的信息判断AUV的相对位置及状态,并通过驱动相应的液压机构对AUV姿态进行校正和固定,进而完成对接过程。水下对接装置在千岛湖进行了试验,在吊装水下7 m的情况下实现了AUV的水下对接,并利用湿插拔电连接器完成了对AUV的有线充电和数据上传。试验验证了对接方案的可行性以及控制系统的稳定性,为将来AUV能够进行长时间、不间断航行提供了可能。     

基于非线性数学模型的半潜式平台共振运动特性研究

共振运动是深海浮式平台设计的关键考虑因素之一,对海洋平台的作业具有重要影响。采用半潜式平台运动的非线性耦合数学模型,考虑浮筒和横撑出入水以及垂荡、横摇和纵摇运动耦合对平台浮力和恢复力的影响,研究半潜式平台非线性共振运动特性,以及不规则波浪参数对运动的影响。研究表明:在非线性耦合运动和浮力变化的影响下,半潜式平台纵摇和垂荡运动的固有周期会随运动幅值的增大而逐渐减小,且最终趋于稳定,对纵摇运动周期的影响更为显著;非线性效应会使半潜式平台产生显著的低频纵摇共振响应,以及共振频率漂移的现象,且受随机种子和波浪周期的影响较小。     

甘肃新近系疏松砂岩成因

近年来重大地下工程中揭露一套结构疏松,自稳能力差,涌水、塌方等工程事故频发的岩层,即疏松砂岩。分析其成因及赋存环境对认识其特殊性质及应对相关工程问题都具有重要意义。本文结合甘肃新近系沉积环境,采用室内粒度分析试验、SEM及XRD试验,并与现代沙漠风成沙与河床水成沙对比,从其分布及产出特征、粒度特征、石英颗粒表面特征及胶结特征等方面对其成因进行分析。研究表明,这套疏松砂岩与相邻岩层产出相近,归属于甘肃新近系红层;其粒径相对集中,胶结物含量少、胶结差,孔隙度大;石英颗粒表面发育蝶形坑、麻面及硅质沉淀等典型特征。综合其各种特征,甘肃新近系疏松砂岩为新近纪干热气候环境下风沙活动的产物,且受后期赋存水环境作用的影响。     

滇西红牛矽卡岩型铜矿床石榴子石特征

红牛矽卡岩型铜矿床是义敦岛弧南段格咱火山-岩浆弧新探明的铜矿床之一,目前探明铜金属资源量已达大型规模。与由侵入岩和大理岩直接接触形成的典型矽卡岩矿床不同,红牛铜矿床是隐伏岩体远程矽卡岩化的产物,其矽卡岩矿体与地层产状基本一致,通常相间排列,且距离岩体较远,大理岩中可见粗粒石榴子石和硅灰石,矽卡岩中常见大理岩捕掳体。根据矽卡岩矿物组合可将该矿床矽卡岩类型划分为石榴子石矽卡岩、石榴子石透辉石(或透辉石石榴子石)矽卡岩、透辉石矽卡岩、符山石-石榴子石矽卡岩、硅灰石-石榴子石矽卡岩、绿帘石-石榴子石矽卡岩、阳起石-绿帘石矽卡岩、硅灰石矽卡岩和绿帘石矽卡岩,其中以石榴子石矽卡岩、透辉石矽卡岩和硅灰石矽卡岩为主。石榴子石是最重要的矽卡岩矿物,分布广泛、颜色变化大,且石榴子石矽卡岩中黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿化最好。本文通过对0ZK10、3ZK11和7ZK16钻孔岩芯的地质编录,查明石榴子石在红牛铜矿床的空间分布和矿化特征,采集该矿区新鲜的石榴子石矽卡岩、矽卡岩化大理岩和角岩磨制成光薄片,开展详细的显微镜下鉴定工作,观察石榴子石的颜色、粒度、结构、光性等岩相学特征,并通过电子探针分析其化学成分。红牛铜矿床石榴子石集中产出于矽卡岩中,少量产出于矽卡岩化大理岩和角岩中,具有明显的两期。早期石榴子石分布广泛,多呈褐色-红褐色,非均质性,异常干涉色,粒径一般在0.2~4mm之间,半自形-自形中细粒结构,韵律环带发育。SiO2含量变化范围为35.18%~37.69%、CaO为33.34%~36.35%、Al2O3为3.64%~13.69%、FeO为11.90%~24.18%、MgO为0.00%~0.08%,FeO和Al2O3含量变化呈负相关,SiO2和CaO含量变化整体呈正相关。石榴子石端员组分总体以钙铁榴石(36.88%~82.36%)为主,其次为钙铝榴石(16.59%~60.75%),还有少量的镁铝榴石、铁铝榴石和锰铝榴石,属于钙铁榴石-钙铝榴石系列(And37-82Gro17-61Spe+Pyr+Alm0.33-3.71)。晚期石榴子石呈浅褐色-浅红色,多发育于矽卡岩化角岩和大理岩中,少量发育于矽卡岩中,半自形-他形粒状结构,均质性,全消光,常具有溶蚀结构。SiO2含量变化范围为35.06%~36.27%、CaO为33.07%~33.77%、Al2O3为0.04%~1.05%、FeO为27.38%~28.18%、MgO为0.00%~0.04%,属于钙铁榴石(94.42%~98.46%)。早期石榴子石韵律环带发育,其主量元素含量变化显示出一定的规律性,由核部向边缘,SiO2和CaO基本保持不变,FeO含量增加,Al2O3含量减少,钙铁榴石含量增加,钙铝榴石含量减少,反映在石榴子石形成早期,成岩环境为低氧逸度、酸性还原环境;形成过程中氧逸度增加,成矿溶液由酸性向弱碱性演化。黄铜矿、磁黄铁矿、辉钼矿等金属硫化物多呈他形充填于石榴子石颗粒之间,或在石榴子石的裂隙中形成细脉,或沿石榴子石生长环带面交代,表明石榴子石形成于矽卡岩早期、早于铜矿化,并为金属硫化物的沉淀富集提供了空间。     

软夹层介质瑞利波合并化频散曲线模拟分析

针对含有软夹层介质的地质模型,研究其瑞利波合并化频散曲线随夹层厚度和埋深的变化规律,分析产生“之”字形现象的根本原因。利用传递矩阵方法计算瑞利波多模式频散曲线,以及它们在自由表面的垂直位移强度,分别按能量最大法和相对位移权值法获得合并化的频散曲线,从而获得软夹层厚度或埋深变化的合并化频散曲线。由计算结果分析可知,两种方法所获得的频散曲线的整体变化规律基本相同,“之”字形随软弱夹层厚度的增加或埋深的变浅而增多;按能量最大法合成的频散曲线,“之”字形现象的出现是由于模式之间的跳跃所引起;按位移权值法计算合成频散曲线时,产生“之”形的原因是由于从单个模式的位移占优跳至多模式的位移共同占优所致。     

水浸干燥后煤的孔隙结构及瓦斯吸附特性变化规律

在富含水煤系或水力措施后的煤层中,受水溶液的浸泡,煤的孔隙结构及吸附特性发生改变,为了深入研究其变化规律,在实验室利用蒸馏水对2种不同变质程度煤样进行了长时间（60 d）浸泡,采用低温N₂吸附实验和CO₂吸附实验测试水浸前后煤样的孔隙结构变化规律,采用高压容量法测试水浸前后煤样的瓦斯吸附特性。结果表明,水浸干燥后煤体孔容和比表面积总体呈降低趋势。其中,低温N₂吸附实验结果表明,煤体中大中孔的比表面积最高可降低48.9%;CO₂吸附实验结果表明,水浸干燥后2种煤样的微孔孔容和比表面积也呈不同程度的降低趋势。将水浸煤样孔隙结构变化分为3个阶段,即矿物质溶出“增孔”阶段、煤基质局部膨胀变形“缩孔”阶段和煤基质整体溶胀变形“扩孔”阶段。此外,水浸干燥后煤对瓦斯的吸附能力下降,主要是由于水浸促使煤体产生膨胀变形,且导致微孔隙相互连通,从而降低了煤体微孔孔容和比表面积,降低瓦斯吸附能力。研究成果对进一步掌握富含水煤系或水力化措施后煤层的瓦斯抽采具有指导意义。     

非零偏VSP弹性波叠前逆时深度偏移技术探讨

非零偏VSP地震资料是一种多分量资料,处理非零偏VSP资料,弹性波叠前逆时深度偏移技术无疑是最适合的处理技术.本文从二维各向同性介质的弹性波波动方程出发,研究了对非零偏VSP资料进行叠前逆时深度偏移的偏移算法,讨论了逆时传播过程中的边值问题和数值频散问题及其相应的解决方案;采用求解程函方程计算得到地下各点的地震波初至时间作为成像时间,实现了非零偏VSP资料的叠前逆时深度偏移.最后进行了模型试算和非零偏VSP地震资料的试处理,结果表明该方法不受地层倾角限制,较适用于高陡构造地区或介质横向速度变化较大地区的非零偏VSP地震资料处理.     

祁连造山带东端张家川地区长宁驿中元古代花岗质片麻岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其构造意义

在祁连造山带东端古元古界陇山岩群中新识别出中元古代长宁驿花岗质片麻岩。为了精确确定长宁驿花岗质片麻岩的形成时代,对其进行了激光等离子体质谱LA-ICP-MS单颗粒锆石微区U-Pb同位素测年,花岗质片麻岩中锆石Th/U比值介于0.50～2.09,阴极发光图像显示锆石内部发育典型的岩浆生长震荡环带结构,属于岩浆结晶的产物。测得花岗质片麻岩的原岩岩浆结晶年龄为1765Ma±57Ma,表明该花岗质片麻岩原岩的形成时代为中元古代早期,可能形成于华北板块经吕梁运动后的后造山环境中,同时还从捕获的继承性岩浆锆石中得到了时代为1.95Ga、2.20Ga左右的继承年龄。结合区域地质资料,综合分析研究后认为,在中元古代祁连地块仍为华北板块西南缘的一部分,两者之间具有相同的结晶基底和构造属性,它们共同经历了吕梁运动后的后造山和陆内伸展裂解阶段,很可能与Columbia超大陆的聚合和裂解相关。     

桂林地质构造与岩溶地貌发育的时序关系

<正> 以往研究构造与岩溶发育的关系,常侧重在构造形迹与岩溶形态的分析,无疑这对于区域构造格架的建立、构造阶段的划分、说明岩溶形态的特征及构造与岩溶的空间关系等起着重要作用。但由于缺乏物质的依据,而难以揭示其内在联系,建立起岩溶发育的时空观念。为研究和解决这方面的问题,我们在分析桂林地质构造和受它控制的溶蚀、侵蚀作用的同时,还认真研究了不同岩溶发育期的沉积—堆积物,以便恢复当时的沉积、堆积环境。只有这样我们才能较有依据地指出岩溶发育各个阶段的主要特征,分析其发生、发展的全过程。      

双圆盾构施工引起邻近桩基附加荷载的分析

应用“源汇法”理论,推导了双圆盾构隧道土体损失产生的三维附加应力计算公式。研究了双圆盾构机正面附加推力、盾壳与土体之间的摩擦力以及土体损失在邻近桩基上引起的总的附加荷载的分布规律。研究结果表明：在双圆盾构开挖面前方地下桩基受到挤压力作用,在开挖面后方负值附加荷载逐渐增大产生拉力,同时双圆盾构机轴线深度附近的桩基部位处产生较大的拉应力和压应力;双圆盾构机与土体之间的摩擦力在附加荷载中特别是y方向的附加荷载起主导作用;垂直于管片方向的附加荷载值较推进方向大,但影响范围小;竖直方向的附加荷载较小,靠近隧道轴线附近的桩基部位受到的附加荷载方向与两端相反,曲线呈“弓”形分布。经与数值模拟、离心试验、现场实测结果对比分析,验证了应用解析解研究双圆盾构隧道开挖对邻近桩基影响是可靠的。