岩石单颗粒压缩破碎的数值模拟分析

岩石颗粒破碎是影响粒状材料剪切强度和变形的最主要因素, 岩石颗粒破碎并不是想象的那么难, 像花岗岩颗粒有时在很小的压应力作用下就可以破碎。岩石单颗粒破碎的物理试验结果常常很离散, 完成大量单颗粒破碎的物理试验费时费力不现实, 采用离散单元法(Discrete element method, DEM)PFC软件模拟单颗粒压缩破碎试验, 既能克服单颗粒破碎物理试验的缺陷, 又能解决单颗粒破碎物理试验工作量大的难题, 是研究单颗粒破碎的理想选择。基于DEM的软件PFC2D, 将粒径为0.075～0.1245mm的基本粒子捆绑成不同粒径的单颗粒, 模拟岩石单颗粒压缩破碎试验, 观察颗粒破碎演化过程, 统计单颗粒破碎强度。计算单颗粒压缩破碎后颗粒分布的分维, 验证单颗粒破碎强度的分形模型和单颗粒破碎强度的尺寸效应。文中引用玄武岩单颗粒破碎试验结果, 与单颗粒破碎的离散单元模拟结果进行比较, 验证单颗粒破碎强度的尺寸效应和修正的Weibull理论的离散单元模拟结果。     

关于地理国情监测若干问题的思考

地理国情是基本国情的重要组成部分,具体包括地表自然要素、人文地理要素和社会经济信息的空间分布特征及其相互关系。当前,我国第一次地理国情普查工作已经完成,正在开展普查数据的整理、汇总、统计分析,未来还将开展地理国情常态化监测。本文针对第一次地理国情普查工作进行总结,并对地理国情监测的若干问题进行讨论,从地理国情监测内容、监测尺度、监测单元、监测模型、监测频率等多个方面剖析开展地理国情监测所面临的问题,并提出发展建议。     

点物源扇三角洲的岩相与构型特征：以希里沟湖现代扇三角洲为例

扇三角洲沉积体具有良好的储集性能,是重要的油气储层。为了阐明扇三角洲储层的岩相与构型特征,定量表征构型单元的几何属性,明确构型分布规律,应用探地雷达技术和野外剖面观察技术,采用露头实测、精细构型解释等方法,对青海省乌兰县希里沟湖现代点物源扇三角洲进行了系统研究,共识别出16种岩相类型、8种垂向序列和8种构型单元。点物源扇三角洲主要发育主水道（MCH）、分支辫状水道（DCH）、片状洪流沉积（SF）、辫流坝（CB）、洪漫沉积（OF）、水下分流河道（UCH）、河口坝（RMB）以及间湾/席状砂（SS）共计8种典型构型单元,以分支辫状水道和辫流坝构型单元为主。分支辫状水道构型单元厚度1.5~2.0 m,宽厚比30~70。辫流坝厚度2.0~3.0 m,宽厚比50~70。同一沉积时期,点物源扇三角洲发育5种基本构型单元组合,分别为SF-MCH-SF、OF-DCH-CB-DCH-OF、SS-UCH-RMB-UCH-SS、SS-RMB-SS和SS-UCH-SS。不同沉积时期的构型单元分布表现为4种基本组合类型在横向上的重复和垂向上的叠加。

     

有害藻华的宏条形码分析:机会与挑战

宏条形码分析(metabarcoding analysis)是通过对野外样本的分子标记(即条形码)进行PCR扩增、测序,并利用测序结果分析野外样本物种组成、物种相对丰度,及其时空动态变化。这项在近20年里逐步发展起来的分子技术,得益于DNA测序技术的快速发展,包括测序通量的提升和测序成本的降低以及生物信息学分析方法的快速开发。基于可操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs)分析方法,特别是最近的扩增子序列变异(amplicon sequence variants,ASVs)方法的开发,极大促进了宏条形码分析的应用。在世界及我国的海洋生态领域,宏条形码分析的应用还处于起步阶段。随着分析方法的日趋成熟,可适用于不同应用领域的分子标记不断增加,以及参考数据库的不断完善,宏条形码分析将释放出广阔的应用潜力。可以预期,宏条形码分析将在系统分析我国近岸海域有害藻华物种(及其他浮游生物物种)的组成和相对丰度中起关键作用,通过发现新物种,辨别隐存种,跟踪物种的生物地理学,进而帮助解析有害藻华暴发机理。     

基于卡尔曼滤波重构GRACE-FO姿态数据

重力卫星姿态数据通过非保守力转换和KBR（K-Band Ranging）天线相位中心改正影响时变重力场模型精度,因此如何获取高精度的姿态数据是原始载荷数据处理的重要研究内容.GRACE-FO（GRACE Follow-On）每颗卫星均安装了三颗星敏感器和一个惯性测量单元（IMU,Inertial Measurement Unit）测量卫星姿态数据.星敏感器对姿态的低频部分敏感,惯性测量单元对姿态的高频部分敏感,融合这两类数据可以获得高精度的姿态数据.为此,本文首先基于扩展Kalman滤波,以四元数和陀螺仪漂移参数为状态变量推导了一种新的姿态Kalman滤波融合算法.然后基于GRACE-FO Level-1A实测数据验证本文提出的姿态Kalman滤波算法是否可行,并分析对反演时变重力场模型精度的影响.对于GRACE-FO星敏感器数据处理而言,融合多个星敏感器数据可以抑制高频部分噪声的精度,特别对于三个星敏感器融合的精度要略高于两个星敏感器融合.对于星敏感器与IMU融合而言,本文解算的姿态数据充分融合了IMU测量的角速度信息,相较于官方机构精度至少提高了3倍,并在0.01~0.1 Hz上噪声水平要低一个量级左右.对时变重力场反演而言,从反演时变重力场模型的阶方差和等效水高上看,在任务初期姿态数据误差引起的时变重力场模型误差大约为5%,而进入任务稳定期时反演的重力场模型精度基本一致.目前姿态数据的精度对反演的时变重力场模型的精度影响很小,影响时变重力场模型的精度主要来源于其他误差.

     

各向异性介质空间-波数混合域直流电阻率法三维数值模拟研究

将各向异性介质分成各向同性背景介质和各向异性异常介质,并提出一种空间-波数混合域方法实现了各向异性介质下直流电阻率法的三维数值模拟.不同于传统直流电阻率数值模拟方法,本文算法直接对空间域异常电位满足的偏微分方程沿水平方向进行二维傅里叶变换,使水平方向转换成波数域,保留垂直方向为空间域,可根据地下介质电流密度变化的快慢灵活剖分.这样可把空间域异常电位满足的三维偏微分方程转化成不同波数满足的一维常微分方程,把一个大规模三维数值模拟问题分解为多个一维数值模拟问题,利用一维有限单元法求解方程组,并通过采用压缩算子迭代计算,最终获得较为精确的数值解.与自适应有限单元法对比验证了本文算法的正确性;测试了算法的收敛性,结果表明在满足精度要求的情况下,算法的收敛性只与异常体和围岩之间的电导率差异相关,而与异常体大小和埋深无关;分析了算法计算效率,结果表明算法的计算效率与剖分网格节点成线性关系,算法可在微型计算机中较快计算出剖分节点总数超过千万的各向异性模型的结果;设计简单观测系统并验证其具有反映地下各向异性结构特性的能力;最后模拟异常体沿着不同方向旋转不同角度时的响应特征,对比分析可知异常体为各向异性情况下,沿不同方向旋转相同角度或沿同一个方向旋转不同角度,在同一个位置上测量得到的视电阻率有差异.

     

采用等效渗透系数法搜索渗流自由面

采用一个具体的实例对比分析了当前最为常用的几种自由面确定方法 ,阐明了各自的优缺点 ;然后在此基础上对单元传导矩阵调整法作了简化和改进 ,提出了等效渗透系数法。应用表明 ,等效渗透系数法不仅具有足够的计算精度 ,而且还具备算法简单、易推广等优点     

应用流动单元寻找油田有利挖潜区的新思路

储层流动单元在石油勘探开发领域方面的应用已引起国内外专家学者的广泛关注,但其研究目前主要局限在"静"的方式上,即采用储层静态多参数聚类分析方法研究储集体的宏观非均质单元,而很少考虑油藏实际生产的动态资料,如,注采井网、射孔状况、开采强度、开采措施等。笔者在分析流动单元研究现状的基础上,认为将准确的流动单元划分与定量的剩余油描述有机结合,即"动静"结合,是寻找有利挖潜区的最佳方法,并运用实例说明了该方法在油田生产实践中的应用,对提高油田采收率具有重要的指导意义。     

用遗传有限单元法反演川滇下地壳流动对上地壳的拖曳作用

利用震源机制解和地质调查资料,运用伪三维遗传有限单元法反演了中国川滇部分地区（96°E～104°E, 22°N～30°N）受到的边界作用和该地区底部所受的剪切作用力. 对反演方法进行了讨论,获得了稳定的反演结果. 结果显示,该区川滇菱形块体上地壳底部受下地壳南南东向剪切力,与GPS反映的现今地块运动方向大体一致;而研究区域其他地区底部没有受到统一显著的剪切力作用. 结合该地区的研究资料,初步认为青藏高原物质受挤压向东和东南运动过程中,下地壳物质比上地壳更易于流动,从而对川滇菱形块体上地壳有拖曳作用. 从应力场反演的模型位移与GPS实测的现今位移资料也大体吻合,反映结果有合理的物理意义.     

山东安丘地区郯庐断裂带古近纪冲积物震积岩序列

在郯庐断裂带的安丘—夏庄箕状盆地的古近纪朱壁店组厚层冲积层中,发育许多震积岩层。它们是由地震液化、地震裂隙充填、振动塌落、地震断裂和地震沉陷作用而形成的震积岩组合。通过野外观测、室内鉴定和比较地震地质学研究,鉴别出了液化砂岩脉、液化砂岩墙、液化砂岩团块、裂隙充填砂砾岩墙、震塌岩、地震成因层内断裂及地震沉陷构造等震积岩构造。根据震积岩构造的特征和有关的研究成果,本文建立了由A、B和C3个震积岩单元组成的震积岩序列。水饱和砂受强烈振动液化作用形成A单元;随后,由砂砾层或砂层的地震裂隙充填和震动塌落而形成B单元;最后,由层内断裂作用及地面沉陷作用生成C单元;该序列的3个单元反映了厚层冲积物的地震作用全过程。