Feasibility of central loop TEM method for prospecting multilayer water-filled goaf

With deep mining of coal mines, prospecting multilayer water-filled goaf has become a new content that results from geophysical exploration in coalfields. The central loop transient electromagnetic (TEM) method is favorable for prospecting conductive layers because of the coupling relationship between its field structure and formation. However, the shielding effect of conductive overburden would not only require a longer observation time when prospecting the same depth but also weaken the anomalous response of underlying layers. Through direct time domain numerical simulation and horizontal layered earth forward modeling, this paper estimates the length of observation time required to prospect the target, and the distinguishable criterion of multilayer water-filled goaf is presented with observation error according to the effect of noise on observation data. The observed emf curves from Dazigou Coal Mine, Shanxi Province can distinguish multilayer water-filled goaf. In quantitative inversion interpretation of observed curves, using electric logging data as initial parameters restrains the equivalence caused by coal formation thin layers. The deduced three-layer and two-layer water-filled goafs are confirmed by the drilling hole. The result suggests that when observation time is long enough and with the anomalous situation of underlying layers being greater than the observation error, the use of the central loop TEM method to prospect a multilayer water-filled goaf is feasible.     

真空联合堆载预压下混凝土芯砂石桩复合地基固结特性理论分析

真空联合堆载预压与混凝土芯砂石桩复合地基相结合是处理深厚软土地基的一种新方法。该方法既能利用预制混凝土芯桩提高地基承载力,又能利用砂石外壳缩短排水路径、传递真空负压,加快固结。根据真空联合堆载预压下混凝土芯砂石桩复合地基的固结特点,将堆载预压和真空预压的固结效应分开考虑,然后再进行叠加,推导出了真空联合堆载预压下混凝土芯砂石桩复合地基的平均固结度解析解,并利用三维数值模拟对平均固结度解析解进行了验证。通过对解析解的参数分析,探讨了置换率、涂抹区大小及渗透系数、混凝土芯砂石桩长径比和芯桩率对混凝土芯砂石桩复合地基固结特性的影响。结果表明,混凝土芯砂石桩复合地基的固结速率随着置换率和芯桩率的增大而增大,随涂抹区和砂石外壳直径之比、未扰动区和涂抹区渗透系数之比、长径比的增大而减小。     

红层软岩模型试验相似材料的配比试验研究

相似模型试验是研究红层软岩工程性质的重要手段之一,其试验结果的可靠性依赖于相似材料的正确选择与合理配比。针对红层软岩遇水极易软化的特性,在传统相似材料配比基础上添加生石灰,采用正交设计方法开展了相似材料配比试验,以骨料中铁粉与钡粉质量比例、铁粉与钡粉总质量中铁粉的质量比例、石膏质量、生石灰质量为4个因素,每个因素设置了5个取值水平,共制作25组、610个试样。每组试样均测试了其软化系数、密度、无侧限单轴抗压强度、抗拉强度及黏聚力与内摩擦角等物理力学参数,并研究了这些参数随上述4个因素取值水平的不同而变化的规律。最后,基于上述结果,配制了3种典型的软岩相似材料,并分别开展了真实软岩材料的饱水软化平行对比试验。研究结果表明：（1）根据配比方案所配相似材料物理力学参数可基本满足软岩相似模型试验的要求;（2）相似材料物理力学参数变化规律明显,便于通过调节其配比模拟不同软岩材料;（3）三组对比试验中相似材料饱水软化系数与真实软岩具有较高吻合度。     

基于节理网络有限元的柱状节理岩体等效变形模量结构效应研究

因其特殊的地质成因,柱状节理成为一种具有强烈非连续性及各向异性的特殊岩体结构。以白鹤滩水电工程设计、建设中所遇到的柱状节理玄武岩体为背景,针对柱状节理岩体的等效变形模量问题,在探讨了其结构效应表征参数的基础上,利用节理网络有限元为工具,研究各结构效应表征参数对柱状节理岩体等效变形模量的影响。研究结果表明：在柱轴线横向平面上,对于柱体不规则程度,当柱体完全不规则相对于完全规则情况,等效模量提高大约10%左右;在其他条件不变情况下,当柱体平均边长从0.1 m增加至0.5 m时,等效模量从5.36 GPa增加至23.4 GPa;对不同加载方向的研究结果表明,柱状节理在柱轴横向平面上可以视作各向同性;当节理刚度线性递增时,相应的岩体等效模量也基本符合线性递增的规律。在平行柱体轴线平面,节理组2间距越大,柱状节理岩体的等效变形模量越大;随着错距比的增加,柱状节理岩体的等效变形模量呈现先增加后减少的趋势,当错距比为50%时,节理岩体的等效变形模量取最大值;对于节理刚度的影响,与柱轴横向平面类似的,随柱体轴线平面上节理刚度的线性增加,相应的岩体模量也基本符合线性递增的规律。该研究成果与已有的现场研究成果及三维数值模型成果相比,吻合良好。说明了文中提供的研究结论具有较好的可信度及参考价值。     

对江苏沛县新庄铁矿区富水性规律的初步认识

江苏沛县新庄铁矿属于典型的矽卡岩类接触交代型铁矿,矿区主要富水含水层为奥陶系灰岩。分析了该矿区地下水补径排条件、矿区含水层特征及断层富水性特征,初步总结了该矿区富水性规律。认为矿坑涌水主要受上覆灰岩控制,其次受构造断层控制; 断层的涌水量受裂隙充填影响变化较大,增加了突水、透水的风险性,将直接威胁矿山的生产安全。总结该矿区富水性规律,可为国内相同类型矿山的前期勘查及后期矿床开采提供参考。     

宜川-泰安剖面重力异常与构造意义

利用宜川-泰安剖面高精度重力观测和GPS数据测量结果,对观测数据进行各项改正和处理,得到剖面的布格重力异常,并采用高斯低通滤波获得剩余重力异常。以诸城-宜川深地震测深（DSS）速度剖面为约束,对沿该剖面得到的高精度布格重力异常数据进行拟合,获得剖面地壳密度结构。结果表明,趋势异常主要反映该剖面地壳厚度的变化,太行山重力梯级带是地壳厚度的陡变带。结合前人相关研究,对剩余重力异常结合剖面经过的隆起、凹陷等地质问题进行讨论,进一步揭示出,剩余重力异常主要反映浅部地质构造和低密度地质体,剩余重力异常与地质构造不仅具有良好的对应关系, 而且其幅值能体现地质体的基本特征,比布格重力异常反映得更清晰、更细致。     

利用最小二乘配置识别川滇地区跨断层形变异常的研究

将最小二乘配置方法的高斯型经验协方差函数模型应用于区域跨断层形变曲线的异常辅助识别。通过川滇地区跨断层形变对芦山7.0级、康定6.3级、鲁甸6.5级等地震的前兆异常判定曲线,说明最小二乘配置内插拟合可以进行区域跨断层水准形变曲线的趋势模拟和辅助查找区间异常特征,对于跨断层形变曲线异常识别有一定意义。     

2015年2月21日内蒙古风雪沙尘天气特征

利用高空、地面常规观测资料和NCEP再分析资料,针对2015年2月21日内蒙古中部阴山北麓地区暴风雪转强沙尘暴天气,进行了对比分析。结果表明:该次天气过程受强冷空气影响,由高空蒙古冷涡迅速发展加强产生。地面冷锋形成降雪,锋区风力较大,形成了暴风雪,随后受副冷锋影响,风力明显增强,产生沙尘暴天气。暴风雪与沙尘暴差异表现在:(1)冷涡、冷锋是主要影响系统,但天气系统影响部位不同,暴风雪多发生在锋区及暖区中,沙尘暴多发生在锋区后部的强冷平流控制区中。(2)水汽条件差异明显,暴风雪相对湿度需要大于70%,沙尘暴相对湿度小于30%。(3)大气层结需求不同,暴风雪对不稳定层结要求不高,沙尘暴对不稳定层结和深厚的混合层有较高的要求。(4)暴风雪发生时气温骤降,沙尘暴发生时温度缓慢持续下降。     

南秦岭大堡组奥陶纪洋岛玄武岩的识别及其构造意义：来自地球化学和年代学证据

秦岭造山带以商-丹构造带为界分为北秦岭和南秦岭构造带.大堡组位于南秦岭构造带内,由灰色-深灰色的泥岩、粉砂岩和炭硅板岩,以及夹含炭硅质岩、灰岩和基性火山岩块体组成.在大堡组中出露的能干上和蚂蝗峡基性岩块夹于黑色的泥岩之中,岩石地球化学分析结果表明,SiO_2含量为41.53%～53.59%,富TiO_2为2.14%～3.58%,REE的总量为∑REE=282.3×10~(-6),轻稀土元素较重稀土元素富集[(La/Yb)_N=8.34],略显Eu正异常(Eu~*=1.13～1.25),具有较高的Ti/Y(300～622)和Zr/Y(3.8～7.4)比值.大离子亲石元素Rb、Ba和K相对富集,无明显的Nb和Ta异常,其Nb和Ta值为N-MORB标准值的10～20倍,为典型洋岛玄武岩(OIB)地球化学特征.锆石SHRIMP Ⅱ U-Pb测年获得能干上和蚂蝗峡基性岩块体分别形成于446Ma和455Ma.这些资料进一步表明,奥陶纪时期南秦岭存在着古洋盆.