强台风下导管架平台倒塌全过程数值仿真

针对强台风引起的平台倒塌问题,综合隐式有限元与显式动力有限元算法,建立导管架平台结构倒塌全过程仿真流程;提出基于重现期的Pushover分析方法,充分考虑平台侧向环境载荷分布的变化以及可能的甲板上浪载荷因素,使得确定的倒塌环境载荷更加真实;采用APDL编制平台隐式与显式有限元模型转化程序,有效解决波浪载荷计算与精确施加的难题;在此基础上,应用LS-DYNA实现导管架平台在强台风载荷下的倒塌全过程仿真,动态再现平台结构倒塌过程中的构件破坏失效及内力分布,深入揭示平台结构的倒塌机理。研究成果可为导管架平台结构抗台风设计及理论研究提供参考。     

实时GPS精密卫星钟差估计及实时精密单点定位

研究了GPS实时精密卫星钟差的估计方法,并将实时钟差应用于实时精密单点定位。采用自编软件,依据全球均匀分布的IGS参考站实测数据,基于非差消电离层组合载波和伪距观测量实现了GPS实时精密卫星钟差估计。试验结果表明,自主估计的实时卫星钟差与IGS发布的最终精密钟差具有较好一致性,互差优于0.2ns;用于实时精密单点定位,能够获得静态定位1~2cm、仿动态定位厘米级精度。     

基于三维流-固耦合模型的油井出砂细观机制研究

油井出砂机制的研究是提高油藏产能和石油开采成本减小的关键课题,而常规的宏观力学理论和方法不能全面反映油藏开采过程中油井出砂的发生和发展。鉴于砂岩储层的物理性质和射孔试验特征,从岩土力学的角度建立基于柱坐标系的三维颗粒流数值模型,与理论分析成果进行比较,以说明该细观数值模型可行性,有效地模拟出砂过程中的渗流及流-固耦合效应。在该基础上,综合考虑流体压力梯度力和拖曳力,基于PFC3D模型模拟流体不同运动时的砂岩性态。数值分析得到的模型宏观应力图形说明流体运动对砂岩力学特性的影响不可忽略,且在相同条件下,流量越大,砂岩的塑性区越大,形成砂岩破坏出砂的几率也越大。同时,不同工况的砂岩黏结分布和颗粒转动图形表明,相同条件下流量越大,颗粒间平行黏结破坏越多,颗粒转动越大,失去黏结约束的颗粒也越多,出砂量就越大,可见两种细观特征图形与宏观应力图形变化规律一致,该模型可用于油井出砂机制的研究,可为出砂量预测及出砂控制提供新的研究思路。     

嵌岩桩水平承载性能影响因素模拟分析

嵌岩桩目前广泛应用于岩土工程中来承受水平荷载,但如何准确分析其水平承载性能仍是工程难题。本文采用FLAC^3D软件建立水平受荷嵌岩桩数值模拟模型,将模拟结果与实测结果进行对比。在验证了数值模拟方法及结果正确的基础上,分析岩体参数（岩体弹性模量E、黏聚力c、内摩擦角φ）、桩径、露头高度、嵌岩深度和桩身混凝土强度对其水平承载性能的影响。结果表明,岩体E、c、φ的增加可提高桩的水平承载力,E在桩体受力开始时便影响其水平承载能力,c、φ则在岩体进入塑性阶段后产生影响;桩径对桩的水平承载性能影响显著;桩身嵌岩深度的影响存在临界值,本次模拟中当嵌岩深度超过3倍桩径后,其水平承载能力的提高缓慢;桩身混凝土强度的提高可增强桩的水平承载能力,但效果不明显。露头高度的增加会降低桩的水平承载性能。本文从岩体和桩体两个方面出发,克服了以往影响因素选择不够全面的不足,其研究成果可为今后工程中嵌岩桩的设计提供参考。     

新疆阿勒泰市阿巴宫铁矿磷灰石微量和稀土元素特征及矿床成因探讨

阿巴宫铁矿床产于阿尔泰南缘晚志留世-早泥盆世的酸性火山岩中.矿体呈透镜状、脉状及似层状,受火山断裂构造控制,与围岩界线清楚;围岩蚀变不很发育,矿石品位较高;磷灰石与磁铁矿共生.其特征可以与瑞典北部Kiruna型铁矿床、宁芜玢岩铁矿床等进行对比.对阿巴宫铁矿床两个不同矿区磷灰石的稀土元素及微量元素组成的分析结果表明,磷灰石中∑REE变化于1352.96×10-6～6986.33×10-6之间,平均值为3717.70×10-6; (La/Yb)N比值变化于1.37～9.77之间,平均值5.22;δEu范围在0.22～0.30之间,平均值0.25;以轻稀土元素富集、轻重稀土元素分馏较弱和Eu的显著负异常为特征,与瑞典北部Kiruna型铁矿床、宁芜玢岩铁矿床相一致,表明阿巴宫铁矿床与上述铁矿床成因相同,均属岩浆分异成因.变质流纹岩稀土元素分布曲线形态与磷灰石的非常相似,微量元素特征也基本一致,表明铁的成矿作用与花岗质岩浆的分异-矿浆侵入有关.      

测井数据滑动窗关联维计算和沉积学分析

应用滑动窗关联维计算方法对鲁北济阳坳陷某钻井剖面石炭系—二叠系陆表海沉积层段GR测井响应数据进行了分形维数计算,结果表明海侵体系域关联维数一般较小,且维数曲线振荡变化较弱,而高水位体系域则相反。这与海侵体系域形成时海平面上升的主控因素压制或掩盖了其他因素的显现有关,同时也证明测井序列分形分析能从另一个新的视角观察识别测井序列中所包含的地质信息。随着分形方法应用研究的不断开展,必将从测井数据中挖掘出更多的有用信息,指导油气等资源勘探与开发,丰富及完善测井地质学理论。相信将来分形会成为地质数据分析的标准工具。     

中国大陆岩石圈结构篱笆图及其说明——10条GGT地球物理资料

利用中国陆地 10条GGT地球物理资料编制中国岩石圈篱笆图 ,并加以说明。通过对地球物理特征和地质学分析 ,认为以大兴安岭—太行山—武陵山重力梯级带和青藏高原周边重力梯级带为界 ,可把中国陆地划分 3个岩石圈构造单元。中国陆壳既有三分结构也存在二分结构 ;对地壳中存在的低速带、高导带和天然地震带进行了划分。以大兴安岭—太行山—武陵山重力梯级带为界 ,两侧盆地具有不同的地球物理特征 ,这些特征与构造运动、均衡调整过程有关。莫霍面几乎遍布全国 ,它具有内部结构。下部地壳底部存在的地球物理异常与莫霍面有关 ,也可能与岩石圈地幔的变化有关。     

基于小波分析的矿井工作面涌水量评价

矿井涌水量预测预报是矿井开采过程中防治水害的重要环节。应用小波多尺度理论对工作面涌水量、自然电位及直接充水含水层水位进行研究,揭示其规律性,以解决涌水量估计问题。通过对三类数据进行小波分解与重构发现,第二层低频重构信号与三者之间具有规律性：水位下降引起自然电位升高,导致涌水量增大;水位回升、自然电位减低时,对应工作面涌水量减小。分析结果表明,第二层高频重构细节信息表现为高水位(小降深)、低电位(电性差异小)对应小涌水量和低水位(大降深)、高电位(电性差异大)对应大涌水量。     

内蒙古四子王旗黑脑包岩体年代学与地球化学特征及其构造演化

内蒙古四子王旗黑脑包岩体位于华北板块北缘早古生代增生造山带,主要由花岗闪长岩和花岗斑岩组成。对花岗闪长岩进行La-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得四子王旗黑脑包侵入岩体的2个侵位年龄为407.4±4.7 Ma和268.0±2.7 Ma,分别代表洋陆俯冲事件以及陆陆碰撞事件年龄。岩石地球化学数据显示,四子王旗黑脑包岩体属钙碱性系列,逐步向低钾拉斑系列靠近,并且亏损高场强元素。同位素地质年龄及地球化学数据表明,样品具有同碰撞花岗岩特征。结合区域大地构造背景认为,四子王旗黑脑包地区主要构造背景为西伯利亚板块与华北板块之间俯冲、碰撞和对接过程,属古亚洲洋构造域,而后期的构造演化还有待进一步研究。     

笼状水合物拉曼光谱特征与结构水合数的耦合关系

为了探讨不同气体组分和环境介质对形成笼状结构类型水合物和水合数的影响, 开展了一元体系 (CH4、CO2、C3H8 )和二元体系(CH4 +CO2、CH4 +C3H8、CH4 +N2 )的水合物生成结晶充填过程、结晶构型和动力学特性分析, 并对生成的水合物进行了拉曼光谱分析。结果表明单组分甲烷充填小孔穴 512和大孔穴 512 62 形成Ⅰ型笼状结构水合物(SⅠ), 二氧化碳和丙烷只占据大孔穴 512 64 形成Ⅱ型笼状结构水合物 (SⅡ ); 而二元混合组分中小孔穴中只充填有甲烷, 而没有CO2、N2 和C3H8。应用反褶积的ν1 对称谱带测定了CH4 分子在Ⅰ型结构大孔穴和小孔穴中的相对占有率,并根据谱带的面积比(对应于小孔穴与大孔穴)计算了平衡条件下甲烷水合物孔穴占有率及其耦合的水合数, 认为气体分子的大小不仅影响它所充填的孔穴形态和类型, 而且影响水合物生成的结构类型和水合数。