浅埋水下文物遗址的海洋地球物理声学探测展望：以沉船为例

水下文化遗产与历史、艺术、经济和科学的发展有着密切联系。浅埋沉船是我国今后水下文物遗址探测中所必须考虑的重要类型,海洋地球物理方法在这类遗址探测中发挥着关键作用。通过海洋地球物理声学探测方法在浅埋沉船中的应用研究,分析浅埋沉船与周边环境之间的反射系数和极性变化特性,论述海洋地球物理声学探测在浅埋沉船判别、浅埋沉船降解程度评估以及浅埋沉船遗骸3D重建等方面的应用与进展,指出我国浅埋沉船探测研究在可控实验模拟、数据精细处理和学科交叉综合研究等方面亟待加强,以满足浅埋沉船这一重要水下考古类型的探测需求。     

基于FLAC 3D的岩土层参数特征对基坑变形影响研究

为研究天津蓟州河地铁枢纽基坑工程变形影响特性,采用FLAC 3D仿真计算方法,以修正剑桥模型为本构体,针对不同基坑变形影响因素开展了计算分析。研究获得了基岩埋置深度对桩体水平位移影响,位移趋势特征受影响较小,但量值水平呈增大,基坑开挖深度应与基岩埋置深度、桩长相匹配,减少支护结构不稳定位移。分析了基坑土层变形与基岩埋置深度关系为正相关,但基岩深度在低于9m与超过9m,土层变形的变化趋势具有差异性,但土层变形变化节点分别位于基坑边30 m、50 m处。研究得到桩体水平位移与土层黏聚力为负相关关系,且桩底水平位移始终高于桩顶;在土层黏聚力不同方案下,桩体水平位移变化趋势有所差异,其中黏聚力25～45 kPa下位移呈“递增-稳定”。论文对探讨基坑变形影响因素有所研究成果可为基坑工程支护设计及施工提供依据。     

基于FLAC3D不同降雨速率下土洞致塌规律研究

针对桂林市临桂区岩溶塌陷易发区域,采用FLAC3D模拟不同降雨速率下的强降雨入渗过程,探究不同直径土洞在强降雨作用下的致塌规律,结果表明:（1）强降雨条件下,不同直径土洞最大位移均出现在洞顶部。降雨速率相同,洞顶竖向位移增长速率随土洞直径的增加呈整体加快的特点;加快降雨速率,竖向位移增长明显,竖向位移与土洞大小呈正相关。（2）相同降雨速率下,土洞直径增大会引起土洞底部剪切破坏区域进一步扩展。上覆土层在强降雨初期主要受到潜蚀作用,加快降雨速率,土洞底部水位剧烈波动对上覆土体产生的水击气爆成为主导作用,剪切破坏速率加快,洞趾剪切应变明显增加,当土洞直径达到3 m时,水位波动愈加剧烈,加速上覆土层破坏。（3）降雨速率的变化对土洞塑性区拓展范围具有不同程度的影响,较大直径的土洞在加快降雨速率时塑性区拓展范围明显扩大,即土洞大小、降雨速率对上覆土层稳定性具有较大的影响。研究结果为定量研究强降雨与上覆土层塌陷的关系提供了依据,对有效、合理地预警岩溶塌陷具有一定的意义。      

WV-3遥感数据在滇西矿产资源开发与地质灾害调查中的应用

选择云南三江中南段高黎贡山之南作为研究对象,利用WorldView-3卫星数据高空间分辨率的特点,基于Skyline软件构建三维模拟场景,从不同视域范围、远近尺度、方位视角对解译目标进行全方位展示,获取了不同矿山开发及地质灾害的典型识别标志,进行矿产资源开发状况精细识别及地质灾害详细信息提取,解译出区内建筑石料用灰岩等5种非金属矿以及滑坡等3种类型地质灾害,为矿山管理及地质灾害调查提供快速精准的目标,提升工作效率和质量。     

基于3D-DIC的砂岩裂纹扩展及损伤监测试验研究

裂纹监测对岩石损伤演化的认识至关重要。为研究岩石裂纹扩展及损伤变形特性,开展了含不同倾角（0°～90°）预制裂隙的标准细黄砂岩样的单轴压缩试验。利用三维数字图像相关技术（3D-DIC）获取岩样三维空间坐标下的应变分布,并结合声发射从光学与声学的角度监测了裂纹的扩展演化。由此提出了一种裂纹主应变的计算方法,定量表征岩石劣化的损伤变量D值。最后,探讨了由声发射与损伤变量D值确定岩样特征强度的影响因素。结论如下：（1）裂纹主应变反映了岩样受荷过程中同源裂纹在时间上的变化速率与空间上的扩展趋势,能较好地表征岩石的开裂行为;（2）声发射适用于确定岩样的起裂应力,不适用于损伤应力的确定,损伤变量D值所确定的起裂应力滞后于声发射,但适用于损伤应力特征值的确定;（3）结合声发射与DIC技术确定的归一化起裂应力范围为0.63～0.94、归一化损伤应力的范围为0.83～0.99;（4）预有裂隙会影响岩石的材料力学性能。随着倾角的增加,岩石的起裂应力、损伤应力及峰值应力呈增长的趋势,由于难以形成局部应变场聚集,裂纹的萌生与起裂更加困难。结果表明,3D-DIC技术的利用可以提高对岩石开裂行为的理解,对岩石的损伤监测与判识更有重要的意义。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定硼硅酸盐玻璃中的硼等常见元素

硼硅酸盐玻璃中的硼、钙、镁、铝、铁、钛、硅等常见元素普遍采用各元素分别测定的方式进行分析,分析效率很低;而且硼的测定普遍采用容量法,当B2O3含量低于1%时,容量法测定误差较大。本文以KOH熔融的方式消解样品,采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)进行分析。通过实验研究了KOH用量和不同称样量对B2O3测定结果的影响。结果表明,KOH用量在3 g以上时有较好的熔样效率和熔样效果,称样量低于0.4 g对B2O3测定结果无明显影响,考虑到其他元素的测定,确定了KOH用量优选3 g,称样量优选0.1 g。在此条件下,测定B2O3等常见元素的精密度(RSD,n=6)≤2%,加标回收率在96.0%~105.6%之间,除Si O2测定误差较大外,其他元素的测定结果均令人满意。本方法确定的B2O3的定量限为0.067%,且对于B2O3最高含量达到16%的测定结果也令人满意,因此可测定B2O3含量的范围至少为0.067%~16%。当样品中的B2O3含量高于4%时,方法准确度和精密度与国家标准分析方法(容量法)相当;当B2O3含量低于1%时,方法准确度和精密度都优于容量法。与现有报道相比,本方法显著拓宽了B2O3的测定范围,并具有良好的准确度,而且在B2O3准确测定的同时,也实现了Ca、Mg、Al、Fe、Ti的定量分析和Si的半定量分析,大大提高了分析效率,可以实现硼硅酸盐玻璃中B2O3等常见元素的准确快速分析。     

新疆拉伊克勒克斑岩铜矿3D电性结构与找矿指示

拉伊克勒克铜矿是最近在新疆东准噶尔地区发现的斑岩型铜多金属矿床,矿区地表为较厚的第四系覆盖,矿体主要赋存在隐伏英云闪长岩中,确定岩体的范围和三维形态是寻找矿体的关键环节。为了查明拉伊克勒克深部隐伏岩体的空间特征,为下一步勘探工作提供参考依据,在矿区进行了AMT探测,经过数据处理及反演得到了9条电阻率拟二维断面图。反演结果表明,拉伊克勒克深部隐伏岩体与上覆地层电阻率差异明显,呈现高阻特征;岩体外层的中阻层为找矿有利位置。通过对电阻率值进行3D克里金插值及可视化显示,建立了云英闪长岩体的3D电阻率模型,刻画了岩体的顶界面位置,揭示了岩体在深部的展布形态,为矿区下一步的找矿工作提供了参考依据。     

涠西南凹陷涠洲10-3油田及围区流三段沉积相研究

为了促进涠西南凹陷涠洲10-3油田及围区流三段油藏的滚动勘探开发,开展了油区沉积相精细研究。利用岩芯、录井、测井和地震等资料,在识别不同级别层序界面和湖泛面的基础上,将涠洲10-3油田及围区流三段划分为2个长期基准面旋回和8个中期基准面旋回,建立了高分辨率层序地层对比格架。在岩芯描述基础上,进行单井沉积相、连井沉积相、平面沉积相分析,认为研究区流三段发育冲积扇、扇三角洲和湖泊3种沉积相,并系统划分了沉积微相类型。探讨了碎屑流沉积的相带归属,将发育在河道中的碎屑流沉积划分为河道型碎屑流沉积,将单独产出的碎屑流沉积根据沉积环境不同划分为水上非河道化碎屑流沉积和水下非河道化碎屑流沉积。最后对各中期基准面旋回的沉积相展布特征和演化规律进行了探讨,并建立了符合研究区的沉积相模式。     

液动旋冲工具在徐深1-平3井中的应用

为提高庆深气田水平井钻井速度,缩短钻井周期,降低钻井投资,在徐深1-平3井三开进行了旋冲钻井试验。通过分析钻具组合强度,结合不同尺寸液动旋冲工具特点,制定提速技术方案,优选钻井参数并进行现场试验。经验证,液动钻井在徐家围子深层直井段提速效果明显。试验从分析新钻具组合强度是否满足钻进需求,防止应力集中造成钻具疲劳破坏入手。根据大庆ZJ50D型钻机一般泵压≯25 MPa的实际情况,利用液动旋冲工具泵压-排量回推公式,优化钻井参数。基于参数优选结果制定针对性施工措施,确保φ279 mm型液动旋冲工具现场试验成功。     

High pressure equation of state for molten CaCO3 from first principles simulations

Carbonate melts are important active metasomatic agents and efficient transport agents; their thermodynamic properties at high temperatures and pressures are therefore of considerable interest for various geochemica applications. However, due to the extreme challenges in relevant experiments, current knowledge of even the density of carbonate melts is limited. In this study, we provide high quality volumetric data of Ca CO3-melt from firs principles at high temperatures and pressures(up to3,500 K and 60 GPa). The accuracy of these data is demonstrated through comprehensive comparison with available experimental data and a thorough discussion of the predictability of the re-scaling method proposed in this study. Based on the simulations, an equation of state has been established that is critical to relevant highly disputed questions such as the decomposition and solidification boundaries of Ca CO3 melts, the latter of which is briefly discussed in this study with a newly derived ab initio melting curve to high pressures.