煤柱-顶板系统协同作用的脆性失稳与非线性演化机制

把坚硬顶板视为弹性梁,把煤柱视为应变软化介质并采用W e ibu ll分布描述它的损伤本构模型,本文对坚硬顶板和煤柱组成的力学系统,用突变理论方法研究了它的演化失稳过程。通过对建立的尖点突变模型的分析发现,系统失稳主要取决于系统的刚度比k与材料的均匀性或脆性指标m值,并给出了失稳的充要条件力学判据和失稳突跳量的表达式。考虑煤柱介质的粘性或蠕变性,建立了系统演化的非线性动力学模型物理预报模型,并给出了根据顶板沉降观测数据反演非线性动力学模型的方法和稳定性判别准则。对木城涧矿根据观测序列进行了动力学模型的反演分析,一个重要发现是:D值在临近失稳时陡增出现峰值而后急剧下降。根据材料损伤与声发射累计计数的对应关系,建立了系统演化过程中声发射率的动力学模型,并进行了声发射模拟分析和分维分析,发现m值与系统的演化路径对系统演化的声发射活动规律及分维特征有重要影响,单纯根据声发射监测和降维现象预报冲击地压是不可靠的。     

薄层水流速度测量系统的研究

根据水流影响电解质扩散和其导电特性的分析,结合电解质脉冲在水流中迁移的数学模型,设计了薄层水流速度测试系统。用Visual Basic语言编写了操作系统,实现了数据采集、参数计算和分析自动化。实验和模拟结果表明,模拟水槽实验中用流量法测量的流速和电解质扩散法测量的水流速度误差很小,说明用此系统测量浅层水流的流速是可行的。     

表面波谱分析影响因素研究

基于理论分析及数值计算,研究了频率分辨率、反射波等对谱分析影响,结果表明：频率分辨率会影响相位差曲线及相位差折迭数量;与振源相对的场地沟槽反射的瑞利波或分层界面的反射体波会使测点信号功率谱估计及计算的相速度-波长曲线出现扰动。通过细化技术及干扰信号切除方法可提高相速度计算精度。在低频域相位差折迭数无法统计时,用优化分析方法可以估计可能损失折迭数或额外多余的折迭数。     

岩石弹脆性分维损伤本构模型

本文定义岩石构元中破裂面的分维值为各向同性损伤变量,而各个方向上裂纹面的累加量定义为各向异性损伤变量,并根据裂纹发育特征提出了损伤变量演化方程,从而建立起岩石脆性变形破坏过程的分维损伤本构模型。最后,利用该模型对大理岩单轴压缩应力应变曲线进行了模拟,结果说明本文提出的模型是较为合理的。     

利用地脉动台阵记录反演场地浅层Vs结构

比较了影响Love波相速度频散曲线的主要因素,通过虚拟反演,说明了利用Love波相速度反演浅层剪切波速度结构的可行性,以地脉动台阵3分量观测记录提取的Love波相速度频散曲线为目标函数,利用遗传算法与单纯形法混合算法,分两种情况反演了某实际工程场地的浅层剪切波速度结构。结果表明,利用从地脉动台阵3分量观测资料中提取的Love波相速度反演工程场地浅层的剪切波速度Vs结构是一种很有前景的技术方法。     

西昆仑接收函数反演与构造解析

中法合作布设的青藏高原西昆仑叶城-噶尔(狮泉河)天然地震探测剖面穿越了西昆仑构造的主要构造单元, 通过对36个台站128个远震P波事件的接收函数分析,取得了各台站的接收函数随方位角和震中距变化的趋势, 分析了变化趋势与地壳构造的关系。通过台站平均接收函数的反演拟合,取得了120km深度范围以上的横波速度分布,综合地质构造解释,发现康西瓦断裂地表倾斜渐变为直立并略向南拖曳的现象,塔里木前陆盆地沉积与逆冲构造有比较明显的显示,同时推测了盆地下的滑脱构造。班公湖-怒江断裂也有向北俯冲的显示,得出了印藏碰撞远距离效应在西昆仑受阻,应力通过地表次级断裂释放,同时形成盆地沉积的前陆构造模式。     

倾斜层位偏移规律研究

层状介质模型是对实际地质情况较为准确的近似。而在实际的数据处理过程中,以等效均匀介质代替层状介质,波传播的几何路径、介质速度的差别会使对倾斜界面位置的判断偏离实际情况。针对设计的理论模型和从测井数据提取的实际介质模型,笔者运用几何射线理论和波场数值模拟技术,定量计算并提取了层状介质模型和等效均匀介质模型两种情况下反射点在时间和空间上的偏移量。结果证明,等效均匀介质模型近似会造成对倾斜界面位置的判断不准确; 准确的速度模型是偏移归位研究的关键,应尽量使用由地震测井资料求得的瞬时速度。     

Tomography Imaging of Near-Surface Velocity Structure Experiment and Its Application in the Ore Concentrate Area of the Lower and Middle Yangtze River

利用矿集区获得的小道距、长排列接收的地震反射初至波走时数据,运用层析成像方法,首次得到长江中下游典型金属矿集区——庐枞火山岩盆地近地表1000 m以上的交叉速度结构.各剖面精细的速度结构揭露出庐枞矿集区隐伏的正长岩体顶界面深度与起伏形态,发现岩体顶面凸起及陡变化部位与矿体分布存在着明显的对应关系,罗河铁矿、小岭铁矿、龙桥铁矿、马鞭山铁矿处对应着高速层顶界面的凸起位置.罗河断裂在lz06-1线与lz06-3线表现为明显的横向速度变化界面.这些结果表明,长排列的深地震反射初至波走时层析成像方法能够为金属矿集区深部隐伏矿床的勘探研究提供丰富的地壳浅表结构(0～1000 m)信息.     

TST技术在岩溶地区隧道超前预报中的应用

顶效隧道位于岩溶发育地区,地质构造复杂,岩体破碎,对超前预报技术的要求高,风险较大。目前国内外应用的隧道超前预报技术多数都存在着技术缺陷,不能区分不同方向的地震回波,不能准确地确定掌子面前方围岩的波速,不能正确地进行纵横波分离等问题,影响到预报的可靠性和准确性。为了确保施工安全,减少和避免地质灾害发生,顶效隧道超前预报中采用了TST技术。应用结果表明,TST技术采用空间阵列系统和速度扫描技术有效地解决了掌子面前方围岩速度分布问题,提高了构造定位精度;应用二维方向滤波技术有效地消除了上下、左右的侧向回波和面波干扰,成功提取了前方回波用于超前预报,避免了虚报误报,解决了复杂地质条件下的超前预报问题。     

煤矿断层密度的分维描述

煤矿断层密度是评价断层破坏程度的一个常用指标。由于它是单因素评价,所以在实际应用中往往受到限制。文中以平顶山五矿戊９－１０煤层断层为例,采用分维计算方法对断层密度进行了重新定量。结果表明,断层密度分维与断层长度,条数和断层密度分布的均匀性有关,它为煤矿断层密度的定量评价提供了一种新的方法。