三维地震技术在煤层顶板稳定性研究中的应用

龙固井田为全隐蔽的华北型煤田,位于巨野煤田中部,其首采扩大区主采煤层为3号煤层。考虑3煤层顶板稳定性主要受其顶板的构造信息和岩性信息影响,因此首先依据三维地震勘探综合解释成果及波阻抗反演解释成果对二者进行定量化,然后对波阻抗数据进行归一化处理,使得波阻抗数据和量化后的构造数据具有相同的变化范围及等量贡献。在此距离范围内构造和岩性的权值各为0．5,依此生成综合因素煤层顶板稳定性隶属度。分析3煤层顶板以上10m、20m处的综合因素煤层顶板稳定性隶属度图可以发现,该区3煤层顶板稳定性比较好。且其稳定性主要是受构造因素控制,岩性因素相对影响较小。     

全新世岱海流域化学风化及其对气候事件的响应

通过对岱海 12.08 m沉积岩芯 210Pb和 AMS- 14C精确定年及地球化学、物理指标的综合分析,重建了包括 8.2 ka冷期、中世纪暖期 (MWP)和小冰期 (LIA)等典型气候事件在内的全新世以来所经历的化学风化及其环境演化过程.全新世早-中期 (9.0～ 3.5 ka),岱海流域处于温暖湿润气候环境,主要环境特征表现为流域化学风化显著增强、生物生产力逐步提高、湖泊水位大幅度抬升.在 7.90～ 8.25 ka期间存在一次冷气候事件,其发生时间与来自湖沼、海洋、生物组合和极地冰芯等在内的全球环境记录基本一致,具体表现为流域化学风化减弱、湖泊生产力降低以及湖泊水位下降. 2.5 ka以来,岱海沉积物中环境指标的显著变化,表明进入气候波动更频繁的新冰期.岱海沉积物中的指标变化也展示了本世纪以来的气候增暖过程,但其化学风化强度还没有达到 MWP的程度.     

三维激光扫描技术下的规划验收测量数据处理及成果获取

三维激光扫描技术由于可快速获取高精度、高密度点云数据,可将拟验收建筑及周边情况几乎完全无差地复制到电脑中,是规划验收测量特别是复杂建筑规划验收测量的理想方法,但是其数据处理一直是影响甚至制约其应用的瓶颈。本文简述了规划验收测量要点,以及三维激光扫描点云数据初步处理流程,并针对制作规划验收测量各类图件的不同需求,提出了分别通过直接取线、切片、投影等方法制作成果图件的工作思路及各方法的特点。但是还需研究和解决海量点云的数据处理,以及根据验收测量特点获得测量成果图件的问题。     

论航空影像的纹理与描述

本文在前人研究的基础上，提出以中心像元的近邻像元，而不是近邻像元的组合，作为纹理基元，纹理基元的灰度统计规律反映出影像纹理的特征，这种特征可以用马尔柯夫随机场（ＭＲＦ）来描述，其特征参数可以作为纹理分类的依据。通过实验分析，证明本文的提法是合理的。     

数据空间磁异常模量三维反演

强剩磁的存在通常导致了总磁化强度方向未知,进而影响了磁异常的反演和解释.磁异常模量是一种受磁化方向影响小的转换量,可以在强剩磁条件下通过反演三维磁化强度大小分布来推测场源分布状态.我们提出了一种数据空间磁异常模量反演算法来减少剩磁的影响.与标准的模型空间L2范数正则化反演方法相比,我们的方法有两个优点:一是无需搜索正则化参数(需要反复求解非线性反演问题),因而可以减少计算时间;二是反演结果更加聚焦,深度分辨率更高,我们对此进行了原因分析.通过模型和实测数据测试证明了该算法的有效性和更好的反演效果.     

考虑关断时间的回线源激发TEM三维时域有限差分正演

从麦克斯韦旋度方程出发可以直接导出瞬变电磁场扩散方程,然而扩散方程不含电场对时间的一阶导数,不能构成显式的时域有限差分方程,借鉴du Fort-Frankel有限差分离散方法引入虚拟位移电流项构建显式时域有限差分方程.对Wang和Hohmann的经典时域算法进行了两点改进:第一,通过将矩形回线源电流密度加入麦克斯韦方程组的安培环路定理方程,实现回线源瞬变电磁激发源加入;第二,在计算中考虑关断时间.第一点改进使时域有限差分方程考虑了一次场的计算,并且源的计算不再依赖均匀半空间模型响应作为初始条件,使算法能够适应表层电阻率不均匀时的三维复杂模型.由于实际观测中不可能出现阶跃电流的关断形式,第二点改进可以方便设置发射电流下降沿.采用改进的三维时域有限差分正演算法对均匀半空间模型、四类三层模型、均匀半空间中含有低阻块体模型进行了计算并分别与解析解、线性数字滤波解、积分方程解和Wang的三维时域有限差分解进行了对比验证.以H模型为例,采用建立的三维时域有限差分正演算法计算了不同关断时间的斜阶跃脉冲回线源瞬变电磁中心点感应电动势衰减曲线.以实际地质资料为基础,构建包含两层采空区的三维复杂模型,以1 μs的极短关断时间进行了复杂模型定回线源瞬变电磁响应计算,并计算了该复杂模型的视电阻率曲线.     

基于BP神经网络反演分析的隧道塌方机理研究

岩溶区隧道在施工过程中易发生崩塌,针对力学方面的隧道塌方机理分析较多,而针对岩溶软弱破碎带等地层方面的隧道塌方机理研究分析较少。为保证隧道施工的安全性、经济性和可行性,掌握隧道施工中的塌方机理非常有必要。依托贵州某岩溶破碎地层隧道在开挖过程中发生的坍塌现象,结合隧道的监测数据,运用BP神经网络的构建原理,对隧道的地层参数进行反演。将反演土体力学参数输入到FLAC3D有限元软件构建的不同施工方法模型中,对典型断面的崩塌破坏机制和风险进行判断和分析。结果表明：施工方法对隧道开挖的稳定性影响较大,针对围岩等级为Ⅴ级的隧道,采用三台阶七步法和单侧壁导坑法施工较安全,隧道塌方与隧道双向同时开挖没有关系;反演所得的隧道拱顶位移预测值为2.3 cm,地表位移预测值为1.2 cm,与监测数据偏差13%左右,反演结果具有一定的可信度。研究结果对岩溶区软弱破碎地层断面隧道公路建设具有重要指导意义。     

地壳对海洋潮汐的响应

应用三维动态有限元方法研究了中国北部地区的地壳对邻近的渤海与黄海海平面变化的响应。虽然此应力场过于微弱不足以引发地震，但发现应力集中的位置及应力场变化较大的位置恰好与某些现代地震的震中一致。这一结果表明研究地壳对广泛分布的载荷的响应对研究区域地震构造是有帮助的。     

新疆大红柳滩伟晶岩型锂矿深部结构与区域成矿模型解释

为揭示花岗岩- 伟晶岩型锂等稀有金属矿成矿系统的深部结构,对西昆仑造山带大红柳滩伟晶岩型锂矿集区开展了大地电磁测深法(MT)探测。通过MT三维反演电阻率模型,探测到两个0~20 km深度范围的高阻体,反映了出露于地表的大红柳滩复式花岗岩基和半隐伏的大红柳滩东花岗岩基;20~80 km深度范围内发现的大范围高导异常,则反映了深达上地幔的地壳重熔形成的大规模长英质岩浆储库。可见,成矿母岩大红柳滩花岗岩基是有根的,而且是规模巨大深达上地幔的岩浆储库,它们为超大型大红柳滩伟晶岩型锂矿的形成提供了物源和热源。与松潘- 甘孜甲基卡超大型伟晶岩型锂矿集区对比,尽管川西甲基卡地区地表出露的花岗岩有限,但MT三维反演电阻率模型显示,其也存在深达上地幔的大范围高导异常,同样反映了大规模长英质岩浆储库的存在,只是剥蚀深度浅,上侵的花岗岩未被剥蚀出来而已。从而,深剥蚀的大红柳滩地区表现为大面积花岗岩出露的“热隆”特征,而浅剥蚀的甲基卡地区则表现为花岗岩围岩“片麻岩穹隆”热变质构造特征。西昆仑- 松潘- 甘孜伟晶岩型锂等稀有金属巨型成矿带两端的晚三叠世超大型矿床是大规模地壳重熔长英质岩浆作用中心的产物,由于锂等稀有金属的喜水性,H2O的饱和度是造就伟晶岩型锂超常富集的关键,并在长英质岩浆储库、上侵花岗岩和伟晶岩不同分异演化阶段,锂的“预富集”为大规模伟晶岩型锂矿成矿奠定了重要基础。     

偏压、错台小间距隧道施工位移场动态模拟分析

采用三维非线性有限元法,对偏压、错台的浅埋小间距隧道在不同开挖顺序下的动态施工过程进行了模拟。通过对位移场的分析,研究了其施工力学特性。由于两隧洞之间的相互影响,并行小间距隧道对围岩的扰动程度大于两独立隧道作用的叠加;相互影响对中间岩柱的作用最为明显,对洞周、地表影响相对较弱。两洞开挖顺序不同,最终位移场的分布规律相同,但量值上存在一定差异。研究给出了在偏压、错台情况下的两洞开挖的合理顺序。