孔隙裂隙双重介质的三维逾渗数值模拟研究

基于三维孔隙介质的逾渗模型,首次把裂隙这一重要的渗透通道引入到三维逾渗研究中,提出了孔隙裂隙三维逾渗的研究方法,并建立了孔隙裂隙双重介质三维逾渗模型,这一模型的建立使得逾渗理论的研究成果可以被应用到更多的领域中,如煤体、岩体等。基于VC++6.0开发了孔隙裂隙双重介质三维逾渗模拟软件,模拟研究了双重介质的逾渗规律,模拟研究表明：裂隙的存在在很大程度上提高了介质的逾渗概率,使孔隙裂隙双重介质的逾渗规律明显不同于孔隙介质;随孔隙率、裂隙分形维数、裂隙数量分布初值由小到大逐渐增长,必然发生逾渗转变的自然现象。     

Extreme temperature scenarios in Mexicali,Mexico under climate change conditions

Extreme weather events can have severe consequences for the population and the environment. Therefore, in this study a temporal trend of annual temperatures was built with a time series from 1950 to 2010 for Mexicali, Mexico, and estimates of 5- to 100-year return periods are provided by modeling of summer maximum and winter minimum temperatures. A non-parametric Kendall’s tau test and the Sen’s slope estimator were used to compute trends. The generalized extreme value (GEV) distribution was applied to the approximation of block maxima and the generalized Pareto distribution (GPD) to values over a predetermined threshold. Due to the non-stationary characteristic of the series of temperature values, the temporal trend was included as a covariable in the location parameter and substantial improvements were observed, particularly with the extreme minimum temperature, compared to that obtained with the GEV with no covariable and with the GPD. A positive and significant statistically trend in both summer maximum temperature and winter minimum temperature was found. By the end of 21st century the extreme maximum temperature could be 2 to 3 °C higher than current, and the winter could be less severe, as the probabilistic model suggests increases of 7 to 9 °C in the extreme minimum temperature with respect to the base period. The foreseeable consequences on Mexicali city are discussed.     

分形-判别非线性数学模型及勘探线剖面致矿地质异常分析

判别分析模型是多变量线性统计模型,但自然界更多现象是非线性的。通过将非线性科学中分形几何学与传统的判别分析模型相结合导出分形－判别非线性数学模型,并应用于某铜金矿床勘探线剖面的致矿地质异常分析中,与传统的判别分析方法相比,明显地提高了判对率。     

土石混合料剪切面分形特征试验研究

土石混合料因具有良好的工程特性而被广泛应用于道路、堤坝等工程，填筑体受力后往往沿薄弱面发生剪切破￡混合料的抗剪强度成为稳定和变形分析的重要力学指标。由于土石混合料物质组成的复杂性、结构分布的不规律性及采柠困难性，且受检测仪器的限制，确定其强度指标较为困难。应用改进的直剪试验仪进行了不同类别、不同最大粒径土石福料的室内大型直剪试验，在获得强度指标同时，再现剪切面的实际情况，量测剪切面的起伏特征。根据分形几何学原理，切面具有良好的分形特征，应用三角形棱柱表面积覆盖法编程计算了剪切面的分形维数。初步建立了剪切面分形维数与福料杭萌强度之间的关系，用来快速预测土石混合料的强度指标。     

弹性纵波垂直通过非线性结构面的傅里叶级数分析法

利用傅里叶级数计算任意函数形式的弹性纵波垂直通过非线性结构面的透射波和反射波的速度波形。采用双曲模型描述结构面的变形特性,基于位移不连续模型,结合波振面处动量守恒定律,推导了弹性纵波垂直通过非线性结构面的基本方程。假设应力波在含结构面岩体中传播时,结构面的存在不改变应力波波形函数的最小正周期,运用傅里叶级数理论和周期延拓方法,得到了任意函数形式的弹性纵波垂直入射时透射波和反射波速度波形的傅里叶级数解,并验证了傅里叶级数解是合理的。利用傅里叶级数解,分析了单一频率的正弦谐波入射至结构面时,透射波中各阶谐波的振幅和相位与谐波阶数的关系。研究结果表明,各阶谐波的振幅与阶数呈负指数关系衰减,前7阶谐波振幅的衰减指数为谐波阶数的二次函数,当谐波阶数大于7时,衰减指数为谐波阶数的一次函数;各阶谐波的相位与谐波阶数呈线性关系。     

Smoothing and Change Point Detection for Gamma Ray Count Data

Gamma ray detectors are used to measure the natural radioactivity of rocks. For a number of boreholes drilled at a site the gamma ray detector is lowered into each borehole and counts of gamma ray emissions at different depths are recorded as the instrument is gradually raised to ground level. The profile of gamma counts can be informative about the geology at each location. The raw count data are highly variable, and in this paper we describe the use of adaptive smoothing techniques and change point models in order to identify changes in the geology based on the gamma logs. We formulate all our models for the data in the framework of the class of generalized linear models, and describe computational methods for Bayesian inference and model selection for generalized linear models that improve on existing techniques. Application is made to gamma ray data from the Castelreagh Waste Management Centre which served as a hazardous waste disposal facility for the Sydney region between March 1974 and August 1998. Understanding the geological structure of this site is important for further modelling the transport of pollutants beneath the waste disposal area.     

两种pH水环境干、湿循环作用对泥质砂岩的侵蚀研究

选取三峡库区某边坡的泥质砂岩为研究对象,分别对pH=3和pH=7溶液下干、湿循环作用的泥质砂岩进行电镜扫描试验（SEM）、4种围压下的三轴压缩试验,通过MATLAB软件处理得到不同pH值和干、湿循环次数下SEM图像的骨架面积比和分形维数。研究表明：在相同的干、湿循环次数下,pH=3酸性环境下的分形维数比pH=7的要大;分形维数与吸水率成正比例相关;与骨架面积、凝聚力成反比例相关;泥质砂岩在干、湿循环作用下的临界骨架面积比为0.55左右;提出了泥质砂岩在干、湿循环作用下的侵蚀度概念,计算并拟合了泥质砂岩的侵蚀度随干、湿循环次数变化的关系曲线;推导出凝聚力的损伤变量公式,为研究不同pH水环境对岩石的侵蚀作用提供参考依据。     

应用航磁数据分维计算推断火成岩的分布

计算巴彦浩特盆地航磁异常的分维数, 对计算出的分维数绘制等值线图, 并根据分形特征对该地区的火成岩进行划分, 得到了以往直接对航磁异常图进行推断解释所不能得到的良好地质效果。最后讨论如何选取最佳窗口和最佳网格来计算分维数, 并对此提出了2个经验。     

应用FTIR-SEM研究一类合成欧珀的微结构及其变彩成因机制

近些年来,相关人工合成欧泊的研究工作主要聚焦于天然与合成欧泊的鉴别与筛选,而相关合成欧泊的微结构、变彩机制及其中水的赋存状态的深入研究鲜见报道。本文通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电镜(FE-SEM)对一类合成欧泊的微结构、结构缺陷进行较系统的研究。同时,结合对样品的热处理就该合成欧泊体色、变彩机制及其中水的赋存状态作了初步探讨。结果表明:该样品的红外光谱中,在约2900 cm~(-1)、1737 cm~(-1)处出现合成欧泊特征吸收,且在4000~6000 cm-1波段,合成欧泊相比天然欧泊的吸收峰更为复杂。合成欧泊的颜色由体色与变彩两者共同构成,该体色与存在于其微结构中准球状、粒径约205 nm的二氧化硅颗粒的间隙填充物直接关联,且在热处理条件下随着间隙物的析出而渐退。同时,该类合成欧泊的变彩归因于结构致色并由其内部SiO_2颗粒周期性排列而构成的三维的光子带隙结构所致。此外,在欧泊的微观结构发生重构前,变彩所呈现的颜色主要由准球状二氧化硅颗粒粒径与间隙填充物决定。     

成矿系统嵌套分形结构和自有序效应

成矿系统具有嵌套分形结构 ,岩石孔隙结构的传输性质制约着聚矿功能的实现。矿床(脉 )群聚分形分布特征明显 ,数量随时代先后呈幂律增长 ,成矿裂隙系统分维值大 ,高含量矿脉分维值低 ,这为隐伏矿床 (体 )预测提供了依据。裂隙生长是一种自组织临界现象 ,矿脉起源于微裂隙发展而成的张性裂隙 ,并最终形成脉系。超大型矿床的裂隙系统表现为临界分维状态 (5～ 12 5km ,D≈ 1 5;0 5～ 2 0km ,D≈ 1 3;1～ 10 0cm ,D≈ 1 5;0 0 0 36～ 0 18cm ,D =1 2 8～1 39)。成矿元素运移通过扩散和渗流实现 ,扩散速率的差异性导致运移路径的有序性 ,流体流动导致金及金属硫化物在界面处发生反应而沉淀成矿 ,矿床密度分布随矿化中心距离增大而减小的自有序效应保证了成矿系统的组织层次性。输运反应耦合成矿动力学计算机模拟验证了分形脉体演化模式和自有序效应。