一种基于有限元的岩石圈长期变形数值计算方法

有限单元法以其灵活性和精确性,成为固体地球科学中广为使用的数值方法。从短周期的地震活动到长周期的岩石圈变形、地幔对流,甚至行星演化,有限单元法几乎在固体地球科学的各个领域都占据着十分重要的位置。随着研究的深入,某些特定的地学问题给有限元计算带来挑战,尤其是岩石圈尺度大变形的数值计算,比如俯冲带的演化、剪切带中塑性流变导致的应力集中。基于显式有限元,尝试考虑粘弹塑性岩石圈大变形过程的数值计算。应用Marker-In-Cell（MIC）方法处理物质迁移。在描述基本原理和流程的基础上,对粘弹性变形、弹塑性变形、大变形过程及热传递过程等核心模块分别做了基准测试,而这四个模块是模拟岩石圈长期变形的关键。由测试结果和其他学者的（解析或数值）研究结果比对情况来看,受测试的核心模块基本达到了测试要求。可以预见,现有的基本算法可以满足研究岩石圈大变形的需要,进一步的具体研究工作将探讨这类问题。从科学问题层面讲,逐渐复杂的科学问题有利于数值模型的成熟。已达到基准测试的数值方法对下一步开展一些具体的地球动力学数值模拟研究有实际意义。      

江苏省无机材料专业测试服务中心研究方向探讨

介绍了江苏省无机材料专业测试服务中心建设的背景、作用、功能和研究方向,从测试新技术在材料领域的应用研究、新材料分析测试标准方法和标准物质的研究、非金属材料物化性能研究、生态环境测试技术研究、应对国际贸易技术壁垒等方面入手,详细叙述了中心正在或将要开展的研究领域和方向,旨在更好为地方经济建设提供技术支持和技术服务功能。     

云南昭通毛坪铅锌矿床成矿物质来源的新证据--NE向断裂构造岩微量元素R型因子分析结果

R型因子分析可通过研究地质变量在时间和空间上的组合、变化和分布特征而形成地质概念,并恢复地质过程,指示物质来源.在研究云南昭通毛坪铅锌矿床地质特征的基础上,分别对矿区910和846中段Ⅱ、Ⅲ号矿带NE向断裂构造岩微量元素进行了R型因子分析,提出成矿物质来源的新证据.在时间上,指示了主要成矿期次为沉积成岩期和热液成矿期,热液期又划分为黄铁矿-闪锌矿阶段、闪锌矿阶段、闪锌矿-方铅矿阶段和碳酸盐-黄铁矿矿化4个成矿阶段;在成矿物质来源上,锌来源于赋矿地层(C1b和C2w)和外来成矿流体,铅主要由外来成矿流体带入.     

东河砂岩钙结成岩作用的主要特征

石炭系底部的东河砂岩是一套优质储集层和富油层,也是塔里木盆地的主要产油层.本文从砂岩的成岩作用入手,通过对哈得4油田钙质胶结物作用的细致研究,识别出3期同生钙结成岩作用和4期表生钙结成岩作用,并总结了淡水方解石的矿物特征.结合东河砂岩的时空展布特征,确认了东河砂岩在沉积-成岩过程中遭受过抬升剥蚀,目前哈得4油田不足30 m的东河砂岩应为残余厚度.     

粉末压片-X射线荧光光谱法分析富硒土壤样品中的硒及主次量元素

目前土壤中Se主要采用原子荧光光谱法测定,存在用酸量大、前处理相对复杂等缺点,对于高含量Se的测定则需要高倍稀释,无疑会扩大分析误差.本文采用粉末压片波谱-能谱复合X射线荧光光谱法测定湖北富硒土壤样品中的Se等17个主次量元素,波谱分析10个元素的同时,能谱分析As、Cu、Rb、Sr、Zr、Ba、Ni等7个元素,大幅节...     

Mechanical Characteristics of Light-Weighted Soils Using Dredged Materials

This study investigates the mechanical characteristics of light-weighted soils (LWS) consisting of expanded polystyrene (EPS), dredged clays, and cement through both unconfined and triaxial compression tests. The mechanical characteristics of the compressive strength of LWS are analyzed with varying initial water contents of dredged clays, EPS ratio, cement ratio, and curing pressure. In the triaxial compression test, it is found that the compressive strength of LWS associated with EPS is independent on the effective confining pressure. When both EPS ratio is less than 2% and cement ratio is more than 2%, the compressive strength rapidly decreases after the ultimate value. This signifies that the compressive strength-strain behavior is quite similar to that of the cemented soil. The ground improved by LWS has the compressive strength of 200 kPa associated with the optimized EPS ratio of 3–4% and initial water content of 165–175%. The ultimate compressive strength under both triaxial and unconfined compression tests is almost constant for a cement ratio of up to 2%.     

密实散粒体剪切破坏能量演化的离散元模拟

砂土等散粒体在剪切过程中的能量存储及耗散是其宏观力学响应的深层原因,但因量测难度较大而研究较少。将考虑抗转动的接触模型引入离散元软件PFC2D,基于热力学第一定律建立各种能量量测方法,并在平面应变双轴压缩试验中采用该方法统计密实散粒体在剪切过程中的能量演化规律。采取了4种耗散类型,即滑动-滚动（S-R）、滑动-非滚动（S-NR）、非滑动-滚动（NS-R）和非滑动-非滚动（NS-NR）。结果表明：密实散粒体加载时能量耗散以滑动摩擦为主;且小应变加载阶段,外力功主要转化为弹性应变能,但同时也存在均布于试样的耗散能;随着应变的增加,外力功的转化形式逐渐过渡为以耗散能为主,且集中分布在带状区域内;各个加载阶段的摩擦耗散均存在各向异性。     

高层建筑典型外墙保温材料火蔓延特性数值模拟研究

有机保温材料被广泛应用于高层建筑外墙保温体系的同时,也可能增加高层建筑的火灾风险。本文通过计算机模拟,着重研究了保温材料之一的聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）的火蔓延速率、失重速率及温度场分布等特性。研究结果发现：发生火灾后,外墙保温材料可以在很短的时间内自下而上蔓延至整个材料表面,并有表皮着火的现象。在火焰到达材料顶部之前,向上火蔓延占主导地位,材料中部区域明显燃烧脱落,火焰在材料两端上部继续燃烧,有向下加速蔓延的趋势;之后,火焰沿着材料中部内侧向下剧烈燃烧,材料呈V字型燃烧直至熄灭。在高层建筑外墙外保温材料火蔓延中,不同着火点情况下的燃烧速率随时间变化的趋势相似,且会形成两个波峰。     

建筑围护结构节能与防火体系构建

从围护结构节能与防火一体化思路出发,提倡钢筋混凝土结构保温一体化建筑体系和砌体结构保温一体化建筑体系;尤其主张在我国建筑工业化全面升级的基础上大力开发与推广保温型混凝土预制装配化技术,统一建筑模数,实现标准化与多样化;针对预制装配化保温型混凝土在梁、构造柱等容易出现的冷、热桥问题的部位,创新式提出以相变储能材料与建筑结构相融合来提高建这些部位的热工性能,减少温度梯度;从系统上做到保温与建筑同寿命、免维护、工序少,工期短、耐火等,从而真正实现低碳,构建建筑围护结构节能防火一体化建筑体系。     

核幔成矿物质与地幔热柱多级演化成矿

研究认为金等成矿物质主要来自核-幔源区,以气态-气液混合态、含矿流体的形式,通过地幔热柱→地幔亚热柱→幔枝构造→有利构造扩容带,迁移到幔枝构造外围的韧脆性剪切带、侵入岩体的内、外接触带、各种脉岩与围岩的接触带等有利部位集聚成矿,并构成矿田→矿床→矿体(脉)的有序排列组合,表现出不同的矿床类型。因此,应侧重研究构造成矿控矿作用,以指导新一轮地质找矿和矿产资源评价。文中还举例分析了胶西北焦家断裂与三山岛断裂的交切关系及其控矿作用。