基于分形理论的堆石料级配优化研究

建立颗粒粒径的质量分布分形模型,收集不同堆石坝工程32条堆石料级配曲线,统计分形维数D的分布特性。各堆石坝工程堆石料级配具有良好的分形特性,可考虑将D作为反映和描述堆石料级配特性的新指标,D在2.348～2.699之间,大多数堆石料的分形维数在2.6左右。以古水垫层料为研究对象,设计了6组不同分形维数的级配曲线,采用随机颗粒不连续变形方法（SGDD）研究不同分形维数对堆石料压实性能和宏细观力学特性的影响。分形维数从2.0到2.8,孔隙比呈先减后增趋势,在D =2.7时压实性能最优,而力链的非均匀程度随分形维数的增大而增大。综合考虑试样压实性和力链的非均匀程度,确定D =2.7时的级配为优化级配。     

基于CLoE与Gudehus-Bauer亚塑性模型的颗粒材料应变局部化对比研究

基于CLoE与Gudehus-Bauer亚塑性模型数值模拟了平面应变条件下Hostun砂的应变局部化现象。从侧向压力和初始缺陷两个方面对比研究了两种模型所预测应变局部化的产生及演化模式。结果表明：（1）两种模型均能反映Hostun砂刚度随着侧向压力提高而增大的现象。（2）相比Gudehus-Bauer亚塑性模型,CLoE亚塑性模型所得出的应变局部化形态与试验结果更加一致。（3）CLoE亚塑性模型能够反映随着荷载增加,砂的体积先膨胀后缩小的特点。（4）相比Gudehus-Bauer亚塑性模型,CLoE亚塑性模型所得到的应变-应力曲线能够更明显地反映应变局部化带中单元的软化现象。（5）CLoE亚塑性模型能够更好地模拟由初始缺陷导致的不均匀应变。总的来说,所得的数值结果表明,CLoE亚塑性模型能够较好地模拟侧向压力和初始缺陷对应变局部化的影响,在模拟应变局部化现象方面较Gudehus-Bauer更有优势。然而,现有CLoE亚塑性模型无法考虑孔隙比,也未包含颗粒材料内尺度变量,有待进一步完善。     

基于海洋硅藻三维结构的微纳米材料研究进展

海洋硅藻种类繁多,具有因种而异的形状奇特的刚性细胞壁,称作硅质壳。硅质壳主要由无定形的二氧化硅构成,在纳米至微米尺度的三维结构(如孔、脊或管状结构)上表现出高度的规律性和精确的重现性。仿效硅藻,在温和的条件下制造超精细微纳米材料,成为众多从事生物、化学、材料研究工作者追逐的焦点。本文从硅藻硅质壳的形成机理及体外仿生、影响硅藻硅质壳结构的外在因素、硅藻硅质壳的化学修饰与应用3个方面的研究进展进行了综述。     

钻孔应变仪探头与井孔不同耦合材料的试验

对应变仪的探头进行不同耦合材料的试验.实验结果说明探头在不同耦合材料情况下取得的观测结果是不同的,金属棒作为耦合材料效果最好,它具有减小仪器零漂的优点.     

Dust sources in arid and semiarid China and southern Mongolia: Impacts of geomorphological setting and surface materials

Analysis of the geomorphological settings and surface materials in arid and semiarid China and southern Mongolia revealed that the dominant dust sources are ‘Gobi’ deserts and alluvial fans adjacent to Gobi deserts in the piedmonts of the Kunlun, Qilian, Helan, and Gobi Altai mountains. These areas have persistent supplies of dust-sized particles, deposited by intermittent floods from the mountains, and fine materials are also generated by weathering and aeolian processes acting on the coarse fractions of Gobi surfaces. Clear spatial differences in mineral types and contents and in the salt contents of surface materials also strongly affected the intensity of dust emissions. Inconsistencies in monitoring, simulation, and calculation of dust emissions in previous studies of Northern China and Mongolia may have been caused by insufficiently detailed considerations of variations in the geomorphological setting. Where the geomorphological settings in these areas are not considered in sufficient detail, deviations arise in the estimation and prediction of dust using current models. Although the present study did not quantify the persistence and replenishment of dust sources in the study area, our conclusions about the importance of geomorphology can improve future studies of dust sources and controlling factors, improve assessments of the effects of climate change on dust emissions, and facilitate the interpretation of paleoclimate records.     

光弹颗粒材料的直剪实验研究

对颗粒材料中的力链分布特征的了解,有助于从根本上了解颗粒材料基本性质。借助光弹实验,对两种直径混合的颗粒材料在二维直剪作用下的平均强度力链分布和几何结构变化进行了初步的探索。光弹实验方法是目前能够直观观察到力链分布的唯一有效的实验方法,在进行光弹实验前,设计研制了光弹直剪仪并进行了多次光弹圆盘颗粒材料退火实验。利用数字图像技术对光弹实验结果进行处理,并尝试用彩色梯度算法表征颗粒材料的平均受力情况,并获得平均强度力链。结果表明,二元颗粒材料集合体的几何结构具有各向异性。对力链方向统计分析表明,平均强度力链出现了局部化。     

河南大湖金钼矿床成矿物质来源的锶钕铅同位素约束

河南灵宝大湖金钼矿床位于小秦岭金矿田北缘,属典型的断控脉状矿床.前人较好研究了矿床流体包裹体和成矿年代,但对成矿物质来源研究薄弱.本文对16件矿石硫化物及5件赋矿围岩样品进行了Sr-Nd-Pb同位素分析,金属硫化物I_(Sr)=0.70470～0.71312,平均0.70854;(~(143)Nd/~(144)Nd)_i=0.51143-0.51215,平均0.51162;(~(206)Pb/~(204)Pb)_i=17.033～17.285,(~(207)Pb/~(204)Pb)_i=15.358～15.438,(~(208)Pb/~(204)Pb)_i=37.307-37.582,平均值分别是17.162,15.405,37.440.5件太华超群样品I_(Sr)=0.70947～0.73201,平均0.72294;(~(143)Nd/~(144)Nd)_i=0.51076～0.51133,平均0.51107;(~(206)Pb/~(204)Pb)_i=17.127～18.392,(~(207P)b/~(204)Pb)_i=15.416～15.604,(~(208)Pb/~(204)Pb)_i=37.498～37.814,平均值分别是17.547,15.470,37.616.Sr-Nd-Pb同位素特征表明成矿物质来源具壳幔混合特征,初始成矿流体可能来源于亏损的残余洋壳,并通过成矿过程的水岩相互作用与太华超群混合;据此认为,在218Ma年左右,秦岭地区的陆陆碰撞造山作用并没有结束,而仍在进行之中.     

相山铀矿田成矿流体特征:来自微量、稀土元素地球化学证据

相山铀矿田的成矿流体性质和来源存在争议,为进一步探讨相山铀矿田成矿流体的性质和来源,本文对相山铀矿田西部的居隆庵铀矿床和北部的沙洲铀矿床中的新鲜围岩、蚀变围岩及矿石的微量、稀土元素含量及其变化进行了研究。结果显示:在含较多热液成因萤石的居隆庵铀矿床中,从新鲜围岩到蚀变围岩到矿石,Zr、Hf含量先降低再升高;而在含少量热液萤石的沙洲铀矿床中,新鲜围岩、蚀变围岩和矿石的Zr、Hf含量基本一致。鉴于富F流体易汲取岩石中的Zr、Hf,因此,这两个矿床中不同类型样品Zr、Hf含量的不同变化趋势,可能与居隆庵铀矿床的成矿流体富F、而沙洲铀矿床的成矿流体相对贫F有关。这两个铀矿床中矿石的稀土配分曲线与其各自的新鲜及蚀变围岩的稀土配分曲线形态相似但又存在差异,说明每个矿床的新鲜围岩、蚀变围岩和矿石之间的稀土元素既具有继承性、又受到不同性质的流体的影响。居隆庵铀矿床中矿石显示Eu负异常,可能主要是继承了围岩的Eu负异常;沙洲铀矿床中矿石Eu显示弱负异常至弱正异常的特征,可能与围岩中斜长石因热液蚀变作用而释放出的Eu的进入流体有关。基于新鲜围岩、蚀变围岩及矿石的U和REE研究,推断居隆庵铀矿床成矿流体中U和REE均以F的络合物形式迁移;但沙洲铀矿床中铀矿石品位较低,可能是与流体中相对贫F有关。     

大茶园铀矿床成矿物质来源:C-O和Sr-Nd同位素证据

赣杭铀成矿带是我国最大的火山岩型铀成矿带,大茶园(661)铀矿床是该成矿带东段最重要的火山岩型铀矿床,矿体赋存于晚中生代磨石山群九里坪组流纹岩中。为探讨该铀矿床成矿物质来源,对采自大茶园铀矿床中的脉石矿物开展了系统的C-O和Sr-Nd同位素研究。结果表明,成矿流体中矿化剂∑CO_2主要来源于地幔,部分来自于基底大理岩或沉积碳酸盐岩碳;成矿期后方解石碳同位素组成靠近基底大理岩或沉积碳酸盐岩组成,可能主要为壳源碳酸盐岩的贡献;成矿期流体中∑CO_2以HCO_3~-为主,CO_2去气作用为方解石沉淀形成的主要机制。成矿期不同阶段方解石与萤石的Sr、Nd同位素组成没有明显差别且变化较小,显示矿床中脉石矿物的同源性。通过与基底陈蔡群变质岩和盖层火山岩的Sr、Nd同位素组成对比发现,成矿期萤石与盖层火山岩具有类似的Sr同位素组成,表明大茶园铀矿床成矿物质以壳源为主,主要来自于赋矿火山岩,而Nd同位素进一步表明成矿物质可能来源于赋矿的流纹岩。岩石圈伸展控制着富CO_2热液的形成,富CO_2热液在上升过程中萃取壳源(尤其是富铀火山岩)中成矿物质,并在有利的成矿部位通过CO_2去气作用导致铀沉淀成矿。     

堆石料状态相关弹塑性本构模型

堆石料的强度变形特性与初始孔隙及应力状态等因素相关。建立了能够预测不同初始孔隙与初始围压影响的堆石料弹塑性本构模型。在剑桥类本构模型框架内,模型能够反映随着孔隙与围压的增大,变形特性由剪胀趋于剪缩的规律。模型采用了基于颗粒体材料细观结构变化的屈服函数和非关联流动准则,提出了能够反映堆石料正常固结线不唯一的硬化参数。为了反映状态相关性,假定堆石料存在唯一的临界状态面,探讨了考虑状态相关性需要满足的数学条件,从而对剪胀方程与硬化参数进行了修正。提出了基于粒子群优化算法的模型参数快速确定方法,将某筑坝堆石料不同初始孔隙比与围压条件下模型预测结果与三轴试验结果对比,验证了模型的合理性。