新疆夏季强降水研究若干进展及问题

新疆位于亚欧大陆中心,属于大陆性气候,降水具有明显的地域特色,降水机制与季风区截然不同。本文系统回顾总结了近40 a来新疆降水的研究进展,重点对新疆降水的标准、时空分布特征、天气环流背景、水汽输送、降水动力机理及降水系统结构研究以及数值模拟方面进行回顾。在总结归纳基础上,提出了目前新疆降水研究需要重点关注的几个方向,包括新疆降水的水汽源汇结构及输送机制、中尺度系统的结构和地形对其动力过程的作用等。

     

锁固段之间的力学作用模式

2015年8月12日,陕西省山阳县中村镇烟家沟村发生大规模山体滑坡,滑坡堆积体摧毁并掩埋了18间房屋,造成7人死亡,64人失踪。本文在大量野外地质调查的基础上,结合无人机航拍等技术,详细描述了山阳滑坡基本特征并对其进行工程地质分区,初步揭示滑坡的成因机制和运动过程。利用离散元软件PFC^3D,对山阳滑坡运动全过程进行模拟,再现了滑坡体失稳后,在重力作用下沿视倾向启动、碰撞和堆积全过程。本文取得主要认识如下：(1)山阳滑坡属于典型的顺层岩质斜坡视倾向失稳,滑坡体长期顺层蠕滑,加之表水溶蚀作用,最终导致锁固段剪断发生整体视倾向失稳破坏;(2)滑坡体在运动过程中由于前部稳定山体的阻挡,运动方向发生了两次碰撞偏转,呈现出层层超覆、拆离运动和侧向挤滑等特殊运动堆积特征;(3)依据山阳滑坡的堆积特征与滑体结构分布特征,将山阳滑坡运动破坏过程划分为7个阶段：滑坡体裂缝发展-贯通阶段、锁固段剪断-滑体启动阶段、整体高速滑动阶段、碰撞“急刹车”制动阶段、拆离-侧向挤滑阶段、二次碰撞抛撒流动阶段和断壁区崩滑阶段;(4)数值模拟显示山阳滑坡从滑坡体启滑到最终停积用时仅35 s,滑体最大运动距离500 m,最大运动速度36.2 m·s^-1。     

基于循环加卸载的矿物定向排列致各向异性岩石损伤演化规律——以黑云母石英片岩为例

围岩冻融损伤劣化加剧了寒区隧道衬砌结构破坏,为探究新疆高寒隧道强风化炭质板岩围岩冻融损伤劣化规律及各向异性特征,制取层理倾角θ=0°、45°、90° 3种板岩试样,在开放饱水的条件下进行了0次、10次、20次、30次、40次冻融循环试验,并对冻融循环后的试样进行宏观力学性能试验及断裂面扫描电镜测试。结果表明：在冻融循环作用下,强风化板岩的冻融损伤多集中于节理裂隙等软弱结构处,损伤模式主要为顺层理裂隙萌生、顺层理剥落及顺层理断裂,板岩自然饱和质量呈现先缓慢增加后迅速递减的趋势;不同层理倾角板岩强度特征差异较大且受风化作用与冻融循环作用影响显著,伴随着冻融循环次数的增加,板岩抗压强度、弹性模量均呈现非线性衰减趋势,冻融受荷损伤变量逐渐增大,3种层理倾角板岩抵抗冻融损伤作用的关系为0°＞90°＞45°;扫描电镜图像观察到板岩层理断裂表现出显著的脆性特征,但多次的冻融循环作用使板岩受荷破坏破裂面表现出一定的塑性特征。研究发现倾角为0°层理构造的板岩受冻融环境的影响相对较小,具有更加稳定的力学性质,研究揭示了强风化定向层理板岩各向异性冻融损伤劣化规律,可为定向产状结构围岩背景下的寒区隧道工程冻害风险评估提供参考。     

基于动态重力信息的地震前兆与强震短临预报

地震预报是当今世界尚未破解的重大科技难题,短临地震预报是地震预报的难点,有效的前兆信息则是短临预报的关键。笔者围绕短临地震预报难题,研制了高精度动态固体潮汐重力仪和大气潮汐重力仪,成功捕获到2010～2023年间的玉树7.1级地震、土耳其7.8级地震等震前几十个小时的动态重力场变化信息。这些信息再现了强震孕育–发生的过程,初步揭示短临阶段“基本稳定→闭锁蓄能→震前平静→能量释放”的强震物理机制,可作为短临地震预报的前兆信息。为实现对短临地震“时−空−强”的准确预报,提出通过动态重力场变化组网观测和分布式前兆信息数据库建设,进一步揭示不同类型地震的动态重力信号响应规律,建立强震发生概率、时间、震中位置及震级预报模型的可行性路径,渴望破解强震短临预报的世界难题。     

汉南杂岩高桥沟花岗斑岩体岩石地球化学特征及侵位机制时代归属探讨

高桥沟花岗斑岩体位于扬子板块北缘,属于汉南杂岩的一部分。锆石LA−MCP−MS U−Pb定年结果显示其形成时代为（794.4±5.7）Ma,为南华纪早期。岩石地球化学特征为高Si（75.78%～76.51%）、富碱(K2O＋Na2O=7.78%～7.84%)、富K（K2O/Na2O=1.07～1.10),属高钾钙碱性系列。稀土总量∑REE为272.57×10–6,轻重稀土元素组之间分馏明显。二长花岗斑岩形成于岩浆演化中晚期阶段,岩浆上侵过程中部分熔融沉积岩、火山岩物质。高桥沟花岗斑岩体形成于后造山构造环境,强力就位的侵位机制。     

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。     

辽宁庄河地区花岗岩侵位机制及岩浆动力学的初步探讨——以光明山花岗岩复式岩体为例

运用岩浆动力学原理探讨庄河地区光明山花岗岩复式岩体岩浆侵位的驱动力、上升通道、通道最小临界宽度和定位过程,指出光明山花岗岩复式岩体是由其岩浆在区域挤压力的作用下,沿由深大断裂所提供的最小临界宽度呈脉状上侵,并在地壳浅部以岩墙扩张的形式定位而成.     

油田高含水期基于微观渗流机理的宏观岩心水驱油数值模拟研究

建立地层孔隙网络模型描述微观孔喉特征,利用逾渗方法计算基于微观渗流机理的相对渗透率曲线,并将之应用到数值模拟计算中,给出考虑微观渗流特征的方程,并进行数值求解,得到地层中流体分布特征。实例分析表明该方法可以得到基于微观特征的剩余油分布数量和形式,为调剖堵水、化学驱提供技术参数,实现微观渗流机理与宏观计算的结合。     

胶南晚中生代大珠花岗岩岩体的脆性变形机制

在长期变化的构造应力作用下,胶南大珠山花岗岩岩体自早白垩世冷凝冷却以来发生强烈的脆性破裂变形,形成了多样的破裂类型如岩脉、节理和断层。在该岩体冷凝冷却早期侵入的细晶花岗岩脉和稍后形成的N-S向节理组反映出与同期区域构造应力场协调的N-S向挤压作用,而后伴随着揭顶剥蚀,出现了交替变化的构造应力场形成了岩体内主导的NW-NNW向和NE向节理组。整体上,恢复出的岩体内构造应力场发生顺时针方向旋转,最大水平挤压由早期的N-S向偏转为晚期的近E-W向。构造应力场的长期变化、平行节理作用和节理断层化作用造成了研究区复杂的破裂型式和破裂序列。     

我国石油资源空间流动的形成机制

石油资源流动是实现石油资源时空配置的过程。从对比21世纪初和20世纪末我国石油资源的空间流动格局入手,分析格局变化特征及其影响因素,在此新格局下,以互动模型(阿隆索模型)为基础,构建区域石油资源流动机制模型,并结合区域的对外交通区位度,将我国石油资源的输流机制划分为供给主导型和交通拉动型,汇流机制划分为交通拉动型和需求拉动型,交流机制划分为递接性交流和集散性交流等类型,并以石油流动形成机制为指导,建议将陕西培养成我国石油资源的东西交流中心,并强化广东省的南北交流职能,以期优化我国石油资源的流动配置水平。