基于SEM的可变形块体离散元法研究

针对边坡工程中岩土体连续-非连续渐进破坏的特点,提出一种新的变形体离散元方法（DEM）。与传统有限单元法（FEM）不同,弹簧元法（SEM）通过构建一组广义弹簧系统描述单元的力学行为。弹簧元法中的一个广义弹簧可以具有多个方向的刚度系数,确定广义弹簧系统的构造形式及其各刚度系数表达式是弹簧元法的核心。以三角形单元为例,介绍平面弹簧元的基本理论。对任何二维正交广义弹簧系统,通过定义广义弹簧变形与单元应变之间的关系,直接对比单元的应变能与弹簧系统的弹性势能即可得到广义弹簧刚度系数的表达形式。定义泊松刚度系数和纯剪刚度系数两个系统参数,描述正交广义弹簧之间的联系。对任意泊松比的材料,该方法都可准确地描述泊松效应的影响,计算结果与传统有限元法一致。该方法不需要求得有限元单元刚度矩阵的具体形式,具有直接方便、物理意义明确的优点,应用该方法给出任意4节点单元弹簧系统的构造形式及其各刚度系数的表达式。基于SEM的可变形块体离散元法,用弹簧元中的广义弹簧求解块体变形,用离散元中的接触弹簧计算块体间作用力,在单元节点的控制方程中实现弹簧元-离散元耦合计算,通过接触弹簧的状态实现材料由连续到非连续的破坏过程。在基于连续介质离散元法（CDEM）程序的基础上实现弹簧元-离散元耦合程序,应用耦合程序计算均质土坡在重力作用下的弹塑性变形和基覆边坡在重力作用下的破坏,初步证明该方法用于边坡变形渐进破坏分析的可行性。     

贵州省松桃县普觉锰矿区EH4大地电磁法试探效果

松桃县普觉锰矿区浮土掩盖严重,追索地质构造线特别困难。为调查尖山至猴家庄一带隐伏断层特征及锰矿层分布,采用EH4连续电导成像仪作了1条大地电磁法测深试探剖面。物探异常显示:F1断层面呈低阻到高阻电性不连续界面,断面向呈波状起伏近直立分布;物探异常还显示:F1断层东盘含锰地层出现一背斜一向斜褶皱构造,背斜轴面倒转。试探结果证明EH4物探方法对探测该地区深部隐伏地质构造具有重要的指导意义。     

毕节煤矿区晚二叠世煤层稀土元素的物质来源

对取自毕节地区晚二叠世11个可采煤层的13个样品的稀土元素(REE)的物质来源进行分析。发现:海洋来源对稀土元素的富集作用极其微弱;来自植物成因的物质来源小于1%;煤样中δEu负异常,而陆源岩具有Eu负异常的特点。结合晚二叠世多期喷发的峨眉山玄武岩,因此认为稀土元素的物质来源主要受陆源影响和控制。     

大别山碰撞造山带的地球动力学

大别山碰撞造山带的形成和其中超高压变质岩的形成折返具有统一的动力学过程。对大别山超高压变质岩形成 -折返的研究表明 ,大别山的超高压变质作用是冷大陆地壳被前导洋壳下拽而持续俯冲的结果。超高压变质岩的折返是多阶段的。第一阶段 (2 30～ 2 10Ma)在低地温梯度 (约10℃ /km)下发生同俯冲折返 ;第二阶段 (2 10～ 170Ma)的折返由深俯冲板片的断离引发 ,浮力开始起作用 ;第三阶段 (170～ 12 0Ma) ,以区域性岩浆活动、穹隆伸展构造活动和深剥蚀沉积为特征。从分析超高压变质岩的形成折返过程入手 ,以侏罗纪末作为时间参照点 ,以合肥盆地的侏罗系顶界作为当时的地理参照点 ,根据不同岩石单元中岩石的形成深度和碰撞造山中的位移状态 ,可把大别山碰撞造山带划分为原位系统、准原位系统、异位系统和热穹隆改造系统等结构单位。陆陆碰撞造山带形成的物理学前提是俯冲陆壳物质的低密度 ,而最终形成造山带的直接动力学过程则是深俯冲板片的断离及其引发的一系列近垂向运动的地质过程。     

基于CFD的大通孔开闭式钻头流场研究

采用计算流体力学方法对大通孔开闭式钻头\[1\]的流场进行数值模拟。对不同工况下的速度场进行分析,获得了最佳钻进风量,并发现流场中存在“阻塞漩涡”。对最佳流量工况下的压力场进行分析,发现流场中还存在“抽吸压差”。获得了“阻塞漩涡”和“抽吸压差”对排渣和散热的影响机理,为钻头的优化设计提供了一些参考依据,为松软突出煤层全孔筛管护孔瓦斯抽采技术在煤矿中推广应用奠定了基础。     

甘肃省金川龙首矿近断层区域找矿探讨

龙首矿是金川矿区最早发现并开发利用的老矿山,经过50余年的开采,资源储备不断减少,近些年在主矿体的深边部和近断层区域开展了大量的勘探工作,找到了些隐伏盲矿体。2015年,在1 280~1 220水平23~25行巷道施工过程中,揭露到的岩石破碎,蚀变强烈,结合前期一些找矿经验,认为该区域具有存在矿体的可能性。通过运用坑探、钻探手段,在该区域内找到了接触交代型硫化镍特富矿体1个,矿体呈透镜状产出,走向约290°,倾向近乎直立,长约60~65 m,宽约9 m,延深约20 m,这一发现为龙首矿增加了硫化镍特富矿矿石量28 259 t。新发现的矿体附近岩石破碎,通过后期研究,为一断层的延伸区域,该区域岩石蚀变强烈,部分围岩可见草绿色、软、泥状,为超基性岩的绿泥石化。通过1 280~1 220水平23~25行巷道施工证明,构造+蚀变(通道+物源)是矿区成矿的必要条件,也是我们在主矿体附近找特富矿工作的一个重要思路。     

Cenozoic Tectonic Evolution of the Laizhouwan Sag in Bohai Bay Basin

利用莱州湾凹陷及其围区现有的地震、钻井等勘探资料,通过地层展布特点分析、构造恢复、单井埋藏史-沉降史分析等手段,对凹陷的新生代构造演化进行了详细研究.对地层与构造的研究分析发现,新生代存在两期构造应力场变革对莱州湾凹陷的形成演化起到至关重要的作用,即沙三期前后应力场转换(40Ma左右)与古近纪、新近纪之间的应力场转换(20Ma左右),其中前者与郯庐断裂由左旋转为右旋这一事件相耦合,而可能与之具有一定内在联系.对于盆地性质的分析认为,莱州湾凹陷并非典型的右旋走滑拉分盆地,而是受走滑作用影响的以伸展作用主控的裂谷盆地,其中沙三期之前可能为左旋走滑影响下的断陷盆地,而之后则为右旋走滑作用改造下的断陷-坳陷盆地.综合分析后,最终将凹陷在新生代的演化分为断陷期(孔店-沙四期—沙三期)、断拗期(沙二-沙一期—东营期)、坳陷期(东一期—馆陶期)、新构造活动影响期(明化镇期至今)4个阶段.     

甘肃陇南市武都区小水沟泥石流治理防治工程

2008年"5.12"汶川特大地震对甘肃省陇南市造成了严重危害。震后次生地质灾害对陇南市城镇村庄、交通和人民群众生命财产安全造成严重威胁。武都区蒲池乡小水沟震后产生了大量的崩塌、滑塌堆积体,一旦遭遇暴雨,极易发生泥石流灾害,直接危及小水沟沟口左岸九年制义务学校一座及沟口两岸居民,因此治理该泥石流沟是十分必要的。通过对当地暴雨特征、地层岩性、地质构造、泥石流固体物质源及形成的踏勘,针对该泥石流具有危险度高,流量大的特点,执行全面规划、重点治理的设计思路,采取了防护、生物工程相结合的综合防治措施。拦挡工程为有效发挥工程泻洪、拦渣、调节、固床、稳坡和控制固体物质补给量,预防沟道下切及沟壑发展,减少泥石流对下游村庄危害,起到了积极作用;生物工程的主要作用是稳固堤前砂土、减缓水石流流速、减小水石流对护堤的直接冲蚀和破坏、保障堤内居民生命财产安全和耕地的正常使用、增大植被覆盖率,绿化环境等。     

陕甘宁盆地陇东地区长8油组厚层非均质砂体的沉积学解剖

通过对延长统长8段厚层砂岩沉积岩石学和层序地层学研究,将其分为两类,一类是由多期单一成因的分流河道砂岩叠加构成;另一类是由三角洲前缘的水下分流河道、河口坝、坝顶席状砂和滑塌砂等多种沉积微相以不同的组合形式叠加构成。首次提出在“高可容纳空间,高沉积通量”背景下,只有经过特殊水动力条件(淘洗)改造后形成的被我们称之为坝顶席状砂的砂岩才有可能成为相对高孔、高渗的优质储层。     

叠合断陷盆地沉积体系分析--以东海丽水-椒江凹陷为例

 丽水-椒江凹陷是我国近海海域典型的叠合断陷盆地。综合分析岩芯、地震、录井、测井等资料,对东海丽水-椒江凹陷沉积体系开展了重点研究。分析认为,古新世研究区主要发育5种沉积体系:扇三角洲体系、三角洲体系、湖泊体系、海洋体系及重力流体系。在此基础上对古新统各组的沉积体系展布进行了深入探讨,其中,断陷初期月桂峰组为湖泊沉积环境,而后断陷继续,海侵发生,沉积环境转变为海洋环境;古新统沉积期三角洲体系主要发育于凹陷西缓坡,以闽浙隆起为物源,扇三角洲主要发育于同沉积断裂控制的东侧陡坡带,在月桂峰及灵峰组沉积期,灵峰潜山出露水面,其两侧形成多个扇三角洲（近岸水下扇）沉积。基于以上研究,预测出研究区的两个有利勘探相带:灵峰潜山两侧扇三角洲（近岸水下扇）及滨浅海（湖）砂体、丽水西次凹西斜坡南部与断块有利构造相匹配的三角洲前缘及滑塌重力流砂体。