基于颗粒流模型的TBM滚刀破岩过程数值模拟研究

为了研究全断面岩石掘进机（TBM）盘型滚刀的破岩机制及其影响因素,采用颗粒流方法建立了岩石与滚刀的二维数值模型,实现了对TBM滚刀破岩过程的模拟。分析表明,滚刀的破岩过程可分为冲击挤压破碎、大量微裂纹生成、张拉性主裂纹扩展3个阶段,证实了滚刀破岩的挤压-张拉破坏理论。在滚刀侵入深度相同的前提下,随着刀圈刃角以及刃宽的增加,滚刀下的压碎区也相应增大,张拉性主裂纹数目增多,滚刀的破岩能力提高;与平刃刀圈相比,楔刃刀圈的“楔块劈裂”作用更加显著,使径向裂纹扩展得更快且更深入岩石内部。TBM滚刀对强度较高或较低岩石的破坏损伤较小,而对中等强度的岩石破坏损伤最为显著。     

烧变岩体特性及其注浆扩散行为研究

烧变岩是煤层自燃引起周围围岩变质而形成的特殊类岩石。通过现场取样,在实验室对烧变岩试样进行了物理力学性质测试,试验结果表明：烧变岩的含水率略有降低,而力学强度普遍增强,泊松比略变小,烧变岩体裂隙发育。注浆压力作用下,分析了裂隙尖端的劈裂情况,在此基础上,利用宾汉浆液扩散模型编制了浆液在裂隙网络中的流动扩散程序,可以模拟浆液在非贯通裂隙网络内的流动扩散范围。最后对柠条塔井田烧变岩体进行注浆试验,利用浆液流动模拟程序进行了注浆压力的优化选择,并将实际浆液扩散范围与程序模拟浆液扩散范围进行对比,二者结果较吻合,该程序可以用来指导现场注浆工程参数设计和施工,同时烧变岩体注浆试验也为类似工程注浆施工提供一定的参考依据。     

泥石流阵流序列的整体性

泥石流往往以阵流群的形式出现,不同阵流参数具有统一的统计分布,意味着阵流序列隐含着深层的系统信息。文中根据蒋家沟泥石流观测数据,揭示阵流序列的自相关性和时空变化特征,进而确立其整体性。Hurst指数是刻画序列相关性的指标。阵流的流量、速度和时间间歇序列的Hurst指数值均大于05,从而证明序列具有长程相关性;另一方面,将阵流作为其运动参数(如流速、流量、间歇时间)组所确定的点,则一个泥石流事件为参数空间的一个点集,且集中在一个狭小区域,直观表现了阵流在时空的聚集特征,这是序列整体性的又一特征。阵流序列的这些基本特征,意味着不同泥石流事件背后隐藏着同一个动力学机制,即泥石流作为流域行为(而不是流体运动)的系统动力学。     

VR-GIS技术在无锡西部地区地裂缝研究中的应用

以无锡西部地区为研究区,利用虚拟GIS技术建立仿真地裂缝的虚拟平台,在数字高程模型的基础上,结合锡西地区地裂缝的分布特征以及野外采集的数据,对延伸地面和房屋的地裂缝分别采用几何建模法和动态纹理建模法,从而实现小尺度范围内动态仿真研究区地裂缝及其对房屋产生的影响作用。此外,在大尺度范围内对比产生裂缝的房屋、基岩起伏以及地面累计沉降量的三维空间分布,对比地裂缝与引发因素间的相互关系。选择开发环境良好的VC++作为虚拟开发平台,利用OpenGL（open graphic library）作为可视化开发工具包。研究成果能够为研究者清晰直观地探究地裂缝灾害的发生过程、引发因素以及产生的后果,提供一个强有力的工具。     

信阳市大型水库功能演变对水库水质的影响——以南湾水库为例

水库水质污染是水库利用过程中比较普遍发生的现象,水库利用过程体现为水库功能及其演变,研究水库功能及其演变与水库水质变化的关系,有助于科学、合理利用水库.信阳市是河南省内大型水库众多的地区之一,南湾水库是该市最大的水库,目前功能最多,在区域社会发展中作用重大.以该水库为例,运用相关分析法,探讨了该水库自1997年以来的水质波动状况与其功能演变之间的关系,发现:旅游经济、养殖业经济发展与水库总氮、总磷、石油类等水质指标之间存在比较显著的正相关关系,表明该水库发展旅游功能、养殖功能存在着环境制约性,对大型水库开发利用必须注意其生态环境承载能力;相关分析是一种将水库水质污染指标与水库污染源实现连接的简捷量化分析方法.     

内蒙古朱拉扎嘎金矿ETM+数据提取蚀变异常方法研究

中国西北部大部分地区属于荒漠景观区,自然条件恶劣,常规的地质、物探、化探找矿工作难度大,如何借助遥感技术进行矿产资源勘查,是地质工作者积极探索的方向之一。本次工作选择内蒙古阿拉善盟朱拉扎嘎金矿作为实验区,利用卫星遥感ETM⁺数据进行蚀变异常提取方法研究。从蚀变矿物的波谱特征出发,对Crosta法则进行改造,建立了适合本区的异常提取模型：铁化蚀变异常提取以Band 2、 Band 3 、Band 4 、Band 5/Band 1主成分分析为核心技术;含羟基和碳酸盐化蚀变异常提取以Band 2、Band 4、 Band 5 、Band 7主成分分析为核心技术。运用该模型完成了矿区及其外围蚀变异常提取工作,经过地面光谱验证,检测到铁化、含羟基和碳酸盐化蚀变矿物,认为提取方法合理,提取结果可信。本次研究工作可以为矿区外围找矿提供新方法,为推广和应用遥感技术在荒漠景观区找矿提供参考。     

硝基苯在傍河地下水源地迁移转化的数值模拟研究

通过开展室内模拟实验研究,探讨硝基苯在傍河水源地的迁移规律、转化机理及其影响因素。在实验的基础上,构建描述硝基苯在傍河地下水源地迁移转化的数学模型。数值模拟结果表明：淤泥介质对硝基苯的吸附能力相对较高,硝基苯在淤泥中的线性吸附系数为0.526 cm³/g,在砂砾中的线性吸附系数为0.123 cm³/g;硝基苯在淤泥介质中的生物降解作用也明显大于在砂砾介质中,其在淤泥介质中的生物降解速率常数可达0.043 h^-1,而在砂砾介质中仅为0.002 h^-1。本次对室内硝基苯迁移转化实验的数值模拟效果较为理想,模拟结果对硝基苯在含水层中的迁移过程和转化规律进行了科学合理的量化描述,可将该模型进一步用于野外硝基苯迁移转化的模拟预测中。     

鄂尔多斯白垩系地下水盆地天然水体环境同位素组成及其水循环意义

鄂尔多斯白垩系地下水盆地天然水体的环境同位素组成表明,区内各种地表水体（河流和湖淖）在δ18O和δD图上主要分布在雨水线右侧,其关系线的斜率明显小于雨水线的蒸发线,集中反映蒸发作用对地表水体的影响。盆地内地下水大致集中沿雨水线分布,反映了白垩系盆地内地下水为大气降水成因。盆地南北两区地下水的环境同位素具有明显差异性特点,集中体现了盆地南北两区水循环条件的差异。盆地北区各含水岩组间地下水垂向水力联系比较密切,垂向运动特点比较明显,现代水积极循环带的深度为200 m;南区地下水分层性明显,以水平径流为主,现代水积极循环带的深度为160 m。区内浅层地下水以富氚和高¹⁴C含量为特征,反映为现代水补给;而中、深层地下水则以贫氚和低¹⁴C含量为特征,反映为地质历史时期补给。     

苏锡常地区地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统研究

从苏锡常地区地面沉降研究实际需要出发,介绍了利用虚拟现实技术构建地面沉降地质结构三维可视化模型虚拟现实系统的设计思路、开发模式、实现方法和功能特点。该系统真实表达了研究区三维地层结构特征,逼真再现了地面沉降模型所预测的地下水流场、地面沉降发展变化过程,并虚拟表现出地面沉降可能造成的后果,为苏锡常地区地面沉降机理及预测研究提供了一个全新的三维可视化平台。     

武都地电阻率在岷县5.2级地震前的异常变化

2003年11月岷县5.2级地震前武都台地电阻率资料出现了明显前兆异常, N85°E测道电阻率资料出现了典型的“勺形”变化, N73°W测道电阻率自2002年5月打破正常年变化形态, 2003年8月开始急剧升高。 研究结果认为, 从出现地电阻率异常到发震, 两测道各向异性变化明显, 各向异性度S′最大变化量超过了正常年变化的二倍。