离散单元法对粒状土的微观特性研究探讨

粒状土的微观结构和微观力学被认为是其宏观力学和体积特性的内在根本因素,近年来得到越来越多的关注和研究。离散单元法作为一种研究颗粒材料的数值模拟计算方法,比试验方法快捷、简便、经济,而且能够容易得到在实验室试验中很难或无法得到的更多重要的微观结构和微观力学的信息,近年来得到越来越多应用。本文介绍了离散单元法对土的微观特性研究的一些最新方法和进展,对数值建模中的一些重要方面如比重(质量)放大、树脂薄膜模拟等方面进行了阐述,对离散单元法在土的微观结构分析(如颗粒旋转、颗粒位移、中尺度孔隙率分布)的一些最新研究作了分析和介绍。分析表明,离散单元法是研究粒状土的微观特性的一个有力工具,可以对土的宏观特性从微观角度得到更好的解释和认识。     

鄂尔多斯盆地白垩系主要含水岩组沉积岩相古地理对地下水水化学场形成和水质分布的影响

通过典型水文钻孔和露头剖面沉积地质、水文地质调查、样品测试及综合研究表明,鄂尔多斯盆地白垩系含水层形成时,北部环河组、洛河组均广泛发育河流相沉积,而南部环河组湖泊相为主、洛河组沙漠沙丘相广泛分布的沉积古地理格局,这对含水岩石中长石、粘土矿物、方解石、石膏等重要矿物组成和易溶盐含量及其空间分布形成明显控制,也控制了含水层和隔水层空间分布,并显著影响了深层地下水循环交替条件的区域分布变化。在沉积-成岩环境条件下,影响地下水水化学场形成和水质分布变化的主要水-岩作用包括硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐矿物的溶解溶滤和阳离子交换作用等水文地球化学作用。受含水层沉积岩相古地理、地下水循环及水岩作用等因素控制,环河组、洛河组地下水总体表现为盆地北区TDS低、淡水发育、以HCO₃型为主,南区TDS高、微咸水和咸水发育、以HCO₃·SO₄型为主的分布规律,地下水水化学和水质分布在北区分布变化小、在南区上下含水层分布变化复杂。     

断层阴影区地震优势信号提取新技术及其在西湖TT区的应用

在复杂断块地区,地震成像受断层的影响,断层下盘同相轴出现“上拉”、“下拉”或者同相轴错断的现象,极大地影响了断层圈闭构造高点的确定以及圈闭幅度的准确判断。开展针对复杂断层的高精度速度建模和高精度成像技术被认为是解决断层阴影区成像的主要处理技术解决方案。立足于地震采集信号自身的属性信息,充分挖掘地震信号的潜力,提出广角反射的折射线性去噪技术、中低频有效信号提取技术和优势信号精细速度建模技术,在西湖TT区目标评价中取得了良好的效果,明显减低了断层阴影对目标构造形态的影响,提高了构造圈闭定位的准确性。应用结果表明：通过准确的PSDM速度模型结合断层阴影区优势信号的提取,获得更聚焦的反射能量,断层阴影区弱振幅区得到消除,有效改善了断裂阴影区的成像效果。     

Electrical resistivity imaging for the characterization of the Montaguto landslide (southern Italy)

Long runout landslides involve a massive amount of energy and can be extremely hazardous owing to their long movement distance, high mobility and strong destructive power. Numerical methods have been widely used to predict the landslide runout but a fundamental problem remained is how to determine the reliable numerical parameters. This study proposes a framework to predict the runout of potential landslides through multi-source data collaboration and numerical analysis of historical landslide events. Specifically, for the historical landslide cases, the landslide-induced seismic signal, geophysical surveys, and possible in-situ drone/phone videos (multi-source data collaboration) can validate the numerical results in terms of landslide dynamics and deposit features and help calibrate the numerical (rheological) parameters. Subsequently, the calibrated numerical parameters can be used to numerically predict the runout of potential landslides in the region with a similar geological setting to the recorded events. Application of the runout prediction approach to the 2020 Jiashanying landslide in Guizhou, China gives reasonable results in comparison to the field observations. The numerical parameters are determined from the multi-source data collaboration analysis of a historical case in the region (2019 Shuicheng landslide). The proposed framework for landslide runout prediction can be of great utility for landslide risk assessment and disaster reduction in mountainous regions worldwide.     

地震散射波的高精度数值模拟与振幅分析

随着地震勘探要求和技术的不断提高,散射波地震勘探方法逐渐引起人们的重视,尤其在构造复杂地区的高精度勘探中,散射波理论具有广泛的应用前景.本文在讨论了现阶段几种散射波数值模拟方法的利弊后,设计了一种基于微扰论的FK域积分法,在散射场的二次震源和空间能量衰减处理两方面做了改进,其计算精度和效率均得到了提高.此外,采用该算法针对散射波动力学进行了正演模拟试算,从扰动介质空间分布和扰动量两个角度定量地分析了散射波振幅动力学方面的特征.在此基础上得到了五个经验常数,并给出了对应的计算公式和物理意义,通过这五个常数可以划分散射波不同形态的动力学特征.     

声波方程频率域高精度正演的17点格式及数值实现

频率域正演计算是频率域全波形反演的基础.传统的最优9点格式只具有二阶精度,不能满足高精度地震成像的需要.本文考虑两个四阶精度的格式,即经典的四阶9点格式和优化的17点格式.17点格式可将最小波长内所需网格点数减小到2.56.通过在简单模型和Overthrust模型上的数值实验,比较分析了三种格式的正演效果;简单模型数值实验显示了17点格式克服频散误差的能力优于四阶9点格式和最优9点格式;复杂模型数值实验则进一步承认了算法的可行性.     

台湾海峡及其邻区现今构造应力场数值模拟

本文将台湾海峡及其邻区划分为多个具有不同弹性参数的等厚区块,并利用基于弹性理论的有限元数值模型,以GPS观测速度和由震源机制解(FMS)得到的主应力轴方向为约束条件,计算了该研究区的现今构造应力场.结果表明:(1)最大主应力轴在台湾海峡中部和台湾岛弧中部大致为NW-SE向,在东北部呈顺时针旋转,而在南部呈逆时针旋转;(2)研究区水平位移场大致以23°N为界,南强北弱,且在北部呈顺时针旋转,南部呈逆时针旋转;(3)东沙-澎湖-北港隆起因强度大于周边盆地区而成为"阻挡带",导致在其南北出现两个反向的构造逃逸区,并且隆起东南区形变特别强烈,而其西北区则相对较弱.     

小尺度地磁场勒让德多项式建模方法

根据地面实测地磁场数据,提出一种基于勒让德多项式的对小尺度地磁场的模型建立方法,结合数据预处理、最小二乘拟合方法,采用高阶的模型描述典型小尺度区域的地磁场,绘制出地磁图.通过实验验证,模型拟合实验点的数据与真实数据的磁场总强度平均误差小于30 nT,并且反映出小尺度区域中磁场的精细结构,有效地抑制了边界效应,大大提高了地磁场建模能力.另外讨论了勒让德多项式建模方法的优缺点以及使用范围.这为地磁场在空间延拓、探矿、地下结构分析提供了重要的方法和理论基础.     

准噶尔盆地沙湾凹陷二叠系下乌尔禾组烃源岩类型与热演化研究

沙湾凹陷下组合油气资源丰富,下乌尔禾组烃源岩被证实是凹陷内主要的油气来源。然而,由于烃源岩埋深较大、勘探程度低,烃源岩类型、热演化以及生烃史尚不清楚,制约了下组合油气成藏规律的认识。本研究基于烃源岩地球化学参数,认识下乌尔禾组烃源岩基本特征,利用盆地模拟恢复烃源岩热演化以及生烃演化史,在此基础上对油气成藏过程进行分析。结果表明：沙湾凹陷下乌尔禾组烃源岩有机质类型以Ⅱ型为主,平均有机碳含量（TOC）为0.82%,生烃潜量（S₁+S₂）为5.32 mg/g,为中等烃源岩,平均成熟度（R_o）为1.27%,处于成熟—高成熟阶段。热演化模拟显示下乌尔禾组烃源岩于晚三叠世晚期进入生烃门限（R_o=0.5%）,晚侏罗世—晚白垩世达到生油高峰（R_o=1.0%）。白垩纪末期,有机质热演化进入了高成熟演化阶段（R_o＞1.3%）。沙湾凹陷超深层储层经历多期油气充注,油气的多期混合以及断层活动的不均一性造成不同层位多种相态油气藏共存。研究认识为准噶尔盆地超深层油气成藏过程和机理研究奠定了坚实的基础。

     

辽宁查马屯铁矿三维地质建模及深部预测

查马屯铁矿是一处隐伏于中生代火山沉积岩之下的沉积变质型铁矿床,矿体规模大、埋藏浅,深部资源潜力巨大.利用三维地质体建模软件Creatar,通过收集钻孔数据,建立地质数据库,生成三维钻孔.通过剖面定义、单工程矿体圈定、剖面编辑、曲面连接,建立矿体三维模型.依据"点-线-面-体"的思路,建立了辽宁查马屯铁矿三维地质模型.模型显示,查马屯铁矿体西南段向北西倾斜,北东部向南东倾斜,呈北东东向展布,应沿该方向部署找矿.矿体与磁异常复合关系表明,2号矿体南部存在巨大找矿空间,查马屯村南部及北东部是下一步找矿勘探的重点方向.