依托航空模拟平台的激光雷达技术课程实践教学装备

为了能更好地理解激光雷达技术工作原理与三维信息采集全过程,规避现有激光雷达技术,尤其是机载激光雷达,在实践教学中受场地限制的不利条件,本文依托于中国矿业大学(北京)沙河校区的航空模拟平台,自主研发了一套基于单线激光雷达与行程测距仪集成的三维激光扫描装备,阐述了该装备集成的数学原理,设计了三维数据采集实践教学方法,并进行了三维数据采集的实践体验与数据质量评价。结果表明,该装备采集三维点云的精度优于99%,可为激光雷达技术的实践教学、创新训练及本科毕业设计等环节提供有效的硬件支撑,并可在仓储方量核算等工程应用方面进行推广。     

温度对煤系泥岩力学特征影响的试验研究

利用RMT-150B岩石力学试验系统和GD-65/150高低温环境箱,对经历不同温度后煤系泥岩的力学特性进行试验研究,分析不同温度下煤系泥岩的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量、变形模量以及泊松比受温度的影响。研究结果表明,不同温度下泥岩的力学特性有差异。随温度的升高,其峰值应力、峰值应变有不同程度的降低,其峰值应力从25℃时的9.153 MPa下降到55℃时的8.271 MPa,降幅为9.6%;峰值应变从25℃时的11.002×10-3下降到55℃时的8.249×10-3,降幅达25.0%。弹性模量随温度的升高逐渐减小,变形模量随温度的升高而增大,泊松比随温度的升高逐渐减小,由此得到各参数变量随温度的变化关系。研究成果可为深井高温软岩巷道的围岩控制提供理论基础。     

Hydromechanical behavior of Tournemire argillites: Measurement of the poroelastic parameters and estimation of the intrinsic permeability by œdometric tests

Knowledge of shale poromechanical behavior is proven to be essential for various environmental issues such as deep geological storage of CO₂, high level radioactive waste storage, oil field abandonment and so forth… This paper sets out the key points of shale experimental characterization within the framework of Biot's mechanics of fluid saturated porous solids. Shales are well known to present a more or less transverse isotropy. This paper describes a full methodology for ?dometric tests on such sensitive and weakly permeable material. To illustrate this methodology, measurements carried out on Tournemire argillite are proposed. A transverse isotropic poroelastic model is also used to give a more in depth understanding of the hydromechanical coupling. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄豆脲酶诱导碳酸钙沉淀多变量试验研究

植物源脲酶诱导碳酸钙沉淀（enzyme induced carbonate precipitation,简称EICP）可以显著改善砂土的工程力学特性,但在具体操作时,参数取值无对应规范,固化效果有待提升。基于黄豆脲酶,研究了温度、脲酶浓度、尿素浓度、钙浓度、pH值、钙源种类等变量对脲酶活性与碳酸钙沉淀的影响,并进行了沉淀物（碳酸钙晶体）的扫描式电子显微镜（scanning electron microscope,简称SEM）与X射线衍射（X-ray diffraction,简称XRD）测试,在此基础上开展了黄豆脲酶固化砂的无侧限抗压强度与固化效果试验研究。结果表明：脲酶活性随脲酶浓度的增加而线性增长,但存在温度阈值,温度超过阈值后,脲酶将完全失活,且阈值随脲酶浓度的增大而降低;尿素浓度与pH值共同影响脲酶活性,二者存在一个最优组合,当尿素浓度在0.1～1.0 mol/L时最优pH值为7,当尿素浓度在1.0～1.5 mol/L时最优pH值为8。脲酶是沉淀反应的催化剂,脲酶浓度越高,反应越完全,碳酸钙沉淀率越高;尿素与钙溶液则主要通过掺入量影响碳酸钙沉淀量,掺量比例宜为1:1,且二者浓度与pH值可通过影响脲酶活性来影响碳酸钙的沉淀情况;不同钙源对碳酸钙沉淀量的影响幅度不大。不同钙源沉淀碳酸钙晶体的成分与密度基本相同,但晶体结构差异较大,氯化钙沉淀碳酸钙晶体以块状为主,表面分布球状、类球状晶体,胶结面大,可作为EICP技术中较为理想的钙源。基于黄豆脲酶和氯化钙钙源固化砂的无侧限抗压强度约为掺粉煤灰砂样的6倍,通过SEM图像可发现,沉淀碳酸钙晶体包裹并黏结砂粒成为整体,固化效果非常理想。     

有关埃达克岩实验应用中几个问题的探讨

实验研究非常重要,是花岗岩(和埃达克岩)理论创新的源泉之一。近年来,国内在埃达克岩实验研究方面取得了很大的成绩。在这个领域,中国在国际上是处于领先水平的,虽然得到的认识并不相同,这是很正常的。本文讨论了与埃达克岩有关的一些实验研究问题,认为:1下地壳底部是缺水的,花岗岩是在缺水条件下部分熔融的,应当慎重对待在饱和水和有水加入情况下的实验结果。2要注意残留相组分中是否有斜长石出现,不能只关注石榴石,石榴石与斜长石配合起来才能得出正确的认识。3 1.0 GPa压力下石榴石出现线的真实含义是什么?它只表明与之平衡的熔体是贫Yb的。但是,贫Yb的花岗岩不只是埃达克岩,喜马拉雅型花岗岩也贫Yb,因此,还需要考虑斜长石消失的情况,如果石榴石出现而斜长石消失了,熔体是埃达克岩;如果石榴石出现而斜长石没有消失,则熔体为喜马拉雅型花岗岩。由于国外没有喜马拉雅型花岗岩的概念,因此,对国外某些在1 GPa条件下得到的实验资料应当仔细鉴别,也许其中有一些熔体并非埃达克岩,而是喜马拉雅型花岗岩。4相变反应不同于部分熔融反应,不能把相变反应的结果解释为部分熔融的结果。相变反应是在温度压力增加的情况下发生的,不是产生花岗岩的主要方式;部分熔融反应主要是在温度增加压力不变的条件下发生的,是产生花岗岩的主要方式。5实验研究得出的一个重要的结论是:与榴辉岩平衡的熔体是埃达克岩,因此,埃达克岩的真谛可能就是非常简单的一句话:源区有石榴石无斜长石。只要符合这个标志,与其平衡的熔体必然是高Sr低Yb的;只要符合这个标志,与其平衡的熔体必然是在较高的压力下形成的。高压可能就是埃达克岩最重要的构造意义。     

浅谈高温高压实验地球科学:方法和应用

在过去的二十多年间,高温高压实验地球科学研究得到了蓬勃发展,凭借其高度的灵活性和易于与其他分支学科相结合的优点,在很多不同的研究领域中都取得了令人瞩目的成果,并已发展成为国际地球科学的前沿领域和重要方向之一,同时也是固体地球科学最强有力研究手段之一。相比之下,国内的高温高压实验地球科学研究还显得相对比较薄弱,相关系统性的认识还有待增强。本文对高温高压实验研究的发展历程、方法原理、仪器设备以及在地球科学研究中的一些应用进行简单的介绍,旨在让更多的国内学者对这一领域有更深入的了解。     

Stability relations of Mn–Fe–Al piemontite

Abstract Comparison of the stability relations of Fe-piemontite, Pm₁₇Ps₁₇Cz₆₆ (Ca₂Al₂Mn_0.5 Fe_0.5Si₃O₁₂(OH)), with similar experimentally determined results on Pm₃₃Cz₆₇ suggests that, at moderate f_o2, addition of Fe to piemontite raises its thermal stability and slightly decreases its sensitivity to oxygen fugacity. Reversal study of the reaction: Fe-piemontite + quartz = garnet (Gr₃₃Sp₂₇And₄₀) + anorthite + fluid at P_fluid= 2 kbar in cold-seal apparatus using solid oxygen buffers was completed. The data indicated breakdown of Pm₁₇Ps₁₇Cz₆₆ at 645°± 10° C along the Cu₂O–CuO buffer, 477°± 10° C along the Cu–Cu₂O buffer, and 365°± 10° C for the hematite-magnetite buffer. Mn-free clinozoisite and epidote have been shown to be stable to much higher temperatures than piemontite at moderate f_o2 (< Cu–Cu₂O). At very high f_o2, however, the presence of Mn⁺³ in a distorted octahedral site may permit persistence of piemontite to higher temperatures than Mn-poor epidote minerals. The compositional range of natural Fe–Mn–Al piemontites supports these results. Cation partitioning from piemontite-bearing parageneses also indicates crystallization at high f_o2, but application of the cited results should be made with caution. Synthetic phases were too fine-grained for optical or microprobe analysis, and reaction was often incomplete. The assumption that all Fe + Mn was contained in piemontite and garnet, respectively, in the low- and high-temperature assemblages is supported by the cell dimensions for these synthetic minerals, which are close to predicted values. The reaction is pseudo-univariant, as solid solution in garnet and piemontite would be f_o2-dependent in a more complex chemical system. Although bulk rock and fluid compositions may also have a marked effect on the stability of natural epidote–piemontite, f_o2 is the major control on Fe : Mn : Al in epidote minerals.     

GIS算法基础实验教学探索

GIS算法基础实验教学是引导学生透彻理解GIS算法原理,掌握GIS算法应用技术的重要环节。论文重点分析了GIS算法基础课程的内容特点,并结合笔者在GIS算法基础方面的教学经验,建立了以实验教学系统平台为基础和以算法功能设计为主体的教学内容体系,同时建立了以项目导向式为主的教学方法体系。