CaSO4-C-H2O体系研究：模拟实验与热力学探讨

传统认为TSR成因的固态沥青(焦沥青)属于热化学反应的终端产物,不会对TSR的反应进程起到重要作用.本文以活性炭作为固态沥青(焦沥青)的模型化合物,开展了CaSO4-C-H2O体系的热模拟实验研究,探讨了CaSO4-C-H2O体系发生TSR的热力学特征.实验结果表明,CaSO4-C-H2O体系在300℃时即可启动TSR,主要生成CaCO3、H2S和CO2等产物.这一TSR门限温度要远低于以往室内利用气态或液态烃类进行的TSR模拟实验温度范围,与热力学计算结果一致.利用HSC Chemistry 5.0软件进行TSR过程模拟,发现25～200℃时CaSO4-C-H2O体系发生的TSR完全受动力学控制,在温度保持不变情况下,压力增大不利于CaSO4-C-H2O体系发生TSR.较少的含水量对TSR有一定促进作用,而含水量过多则可能抑制TSR的进行,含水量对TSR的影响可能与CaSO4在水中的饱和浓度有关.在一定的温度下,当体系pH≤2时,随着pH逐渐降低,CaSO4的量呈线性递减,但在沉积盆地地层水pH范围内(pH＞4),pH对TSR的作用可以忽略不计.CaSO4-C-H2O体系发生的TSR反应是一个放热过程,并且随着温度升高,反应热逐渐增大.在25～200℃范围内,TSR反应热为12.9～133 J/molCaSO4.热力学计算以及模拟实验结果均暗示,固态沥青(焦沥青)可能比烃类更容易参与TSR.     

红土型镍矿床成因的多样性：基于全球尺度的对比研究

红土型镍矿床是全球镍矿成因体系中资源储量最大的一类.为探讨红土型镍矿床成因机制的多样性,基于全球广域尺度,选择以载镍矿物为分类视角,开展铁氧化物型、水镁硅酸盐型和粘土型等3类矿床的对比研究.铁氧化物型矿床在矿化剖面上以铁质红土层为优势岩(土)相层,以针铁矿为主要载镍矿物,矿石中镍品位偏低但伴生钴矿化.矿床的成矿条件依赖于热带气候环境、稳定大地构造背景、纯橄榄岩母岩和剪切构造带等多种因素的集成耦合.强氧化和水解作用是载镍铁氧化物和氢氧化物发育的主要机制,镍在红土化过程中主要以类质同象进入低结晶度针铁矿晶格或被吸附的方式富集成矿;水镁硅酸盐型矿床以风化壳中出现厚大腐岩层为标志,以镍蛇纹石、镍滑石等水镁硅酸盐矿物为主要载镍矿物相,矿石多为高品位硅镁镍矿.矿床的发育严格受控于热带雨林或热带草原气候环境,与活跃大地构造背景及富镁橄榄岩母岩条件密切相关,属强淋滤表生作用的产物.离子交换作用和次生沉淀作用共同构成了水镁硅酸盐矿床发育的成矿机制;粘土型矿床以红土剖面中出现稳定的粘土矿物层为标志,局限于偏干旱的热带气候背景,与低缓的地形地貌、排水受阻的水文环境及蛇纹岩母岩条件等具有专属性联系,属未遭受充分表生淋滤作用的产物.镍与次生蒙脱石类矿物发生离子交换作用是粘土型矿床发育的主要机制.     

晚古生代泛大陆聚合过程中板块碰撞的运动学分析

本文基于古板块再造方法,通过收集和筛选全球晚古生代古地磁数据,恢复再造泛大陆的构造格局及其聚合过程。晚古生代,全球板块的运动轨迹表明,全球板块整体以顺时针旋转的方式运动,聚合形成泛大陆。通过分析单个板块的运动学特征以及不同板块间的相对运动,表明在泛大陆聚合过程中,至少出现四种碰撞方式：① 追尾式碰撞：不同板块在同向运动过程中,板块运动速度存在差异,如前方板块速度慢于后方板块,则会造成其间洋盆逐渐收敛—关闭,如莱茵洋（海西造山带）、索伦洋（索伦山造山带）等。 ② 侧向式碰撞：两个板块运动轨迹大角度交叉,发生侧向碰撞,如波罗的板块向北运动过程中与向东北运动的西伯利亚板块碰撞,造成乌拉尔洋盆闭合,形成狭长的造山带。③ 错车式碰撞：两个板块,同向或者相向交错运动,在其侧翼发生走滑—斜向式聚合。如塔里木和华北板块转动方向相反,在侧翼斜向对接,以洋盆属性不明和走滑断层系发育为特征。④ 拥堵式碰撞：多个大板块之间汇聚区域的小陆块和地体发生多边汇聚,广泛出现岛弧增生和残余洋盆,如中亚造山带。     

Settlement prediction by spatial-temporal random process using Asaoka's method

A methodology was presented for observation-based settlement prediction with consideration of the spatial correlation structure of soil. The spatial correlation is introduced among the settlement model parameters and the settlements at various points are spatially correlated through these geotechnical parameters, which naturally describe the phenomenon. The method is based on Bayesian estimation by considering both prior information, including spatial correlation and observed settlement, to search for the best estimates of the parameters at any arbitrary points on the ground. Within the Bayesian framework, the optimised selection of auto-correlation distance by Akaike's Bayesian Information Criterion (ABIC) is also proposed. The application of the proposed approach in consolidation settlement prediction using Asaoka's method is presented in this paper. Several case studies were carried out using simulated settlement data to investigate the performance the proposed approach. It is concluded that the accuracy of the settlement prediction can be improved by taking into account the spatial correlation structure and the proposed approach gives the rational prediction of the settlement at any location at any time with quantified uncertainty.     

非均质土坡降雨入渗的耦合过程及稳定性分析

针对天然土质边坡通常呈现非均质特性这一问题,进行了降雨入渗作用下非均质土坡稳定性分析,考虑了渗流场和应力场之间的耦合作用。以一简化非均质土坡模型为例,对比了耦合和非耦合情况下渗流场的差异,验证耦合的客观性和其必要性;细-粗型和粗-细型土坡的降雨入渗过程可分别分为2个和3个阶段;运用有限元强度折减法,以特征部位位移突变并结合塑性区贯通作为失稳判据,进行了土坡稳定性分析,发现雨水到达土坡土层接触面的时刻即为边坡稳定性突变的时刻;并通过深入分析孔隙水压力分布,揭示了降雨诱发非均质土坡的变形破坏机制。同时,就降雨强度、历时和渗透系数对非均质土坡入渗过程和稳定性的影响进行了大量的计算和分析,发现只有当雨水进入到下层土体时,该层土体渗透系数才会对土坡稳定性产生较大影响。     

基于层次分析法的矿山岩土工程系统环境质量多目标评价模型

矿山开发给矿区环境带来了负面影响,对矿山环境质量进行评价是实现矿业可持续发展的必要手段。笔者建立了矿山岩土工程环境质量多目标评价指标体系,运用层次分析法确定出各个评价指标的权重; 规定了分级规则,并对各个评价指标进行了分级; 建立了矿山岩土工程体系环境质量多目标综合评价模型,并将该模型应用于矿山实际,得出该矿山环境质量较差,需及时采取措施进行治理。     

中国沿海风能分布特征及其影响因子的数值模拟

利用欧洲中期天气预报中心0.75°×0.75°再分析资料,对中国海岸线两侧相邻区域内的风能、风速进行研究,讨论不同季节、不同区域风能、风速的分布特征;利用WRF(Weather Research Forecast)模式模拟海表面温度上升和城市化发展对中国东部沿海风能的影响。结果表明:1)中国沿海风能的时空分布不均一,季节变化明显。春季渤海湾区域风能明显大于其他三区(华东沿海、东南沿海和南海北部沿海区域)。夏季渤海湾区域风能显著小于其他三区,而华东沿海区域风能稍大。秋季东南沿海和南海北部沿海区域风能较大。冬季沿海四区风能大小接近。一般而言,秋冬季风能较大、春夏季风能较小,夏季风能显著小于冬季。2)不同区域、不同季节风速的年际变化存在明显差异。除冬季东南沿海区域风速有增大趋势外,其他区域各季节风速都呈缓慢减小趋势,但减小幅度很小。3)海表温度升高在不同季节对风速的影响不同。春季渤海湾和山东半岛、北部湾沿海及杭州湾风速随海温升高而增强。夏季海温升高幅度不同,则风速显著变化区域不同,但大部分沿海区域风速随海温升高而增强。秋冬季风速随海表温度升高而增强,影响区域较稳定:秋季东南沿海和华东沿海区域风速增强,冬季渤海湾和南海北部沿海区域风速增强。4)城市化发展增大了地表摩擦力,使得夏秋季登陆我国的热带气旋迅速减弱,沿海风速随之减小。     

全球海气相互作用关键区及区内气候特征分析

采用合成分析方法研究了南海夏季风的爆发过程及其前期征兆。研究结果表明，在南海夏季风爆发之前，对流首先在中南半岛出现，随后在临近南海夏季风爆发时，菲律宾附近也出现对流活动，这表明菲律宾附近对流活动的出现也是引起南海夏季风爆发的原因之一。在南海夏季风爆发之前，赤道印度洋上（75～95°E）的赤道西风有一次明显的增强过程，它对南海夏季风的爆发也起了十分重要的作用，因为一方面它通过赤道西风的东扩促使南海南部的赤道西风建立和增强；另一方面，它又通过西风的北抬以及激发孟加拉湾的对流扰动发展和北移东传，诱使我国华南沿海西风的增强和南压，从而对南海夏季风爆发产生影响。进一步的研究还表明，印度洋赤道西风和南海南部赤道西风的增强又分别与南半球马斯克林高压、澳大利亚高压的增强以及索马里、85°E附近和105 °E附近向北越赤道气流的增强有关。     

PC机在控制金刚石合成工艺方面的应用

通过开发压机ＰＣ机的内在功能，编制合理的控制程序，改进了设备的工况，提高了金刚石合成工艺的控制精度。