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地质力学磁力模型试验借鉴土工离心模型试验中利用离心力模拟重力的思想。在均匀梯度磁场中,掺有铁磁材料的相似材料会受到均匀的磁力作用,由此可以利用均匀的磁力场模拟重力场。根据电磁学基本原理和磁路设计原理,设计并制造了一台2 000匝线圈的均匀梯度磁场发生装置。该装置在220 V电压情况下,能够产生0～16 A电流,在1.2 m×1.2 m×1.0 m试验空间内,可将磁性相似材料的重度提高10～30倍。以锦屏一级电站左岸高陡边坡为例,进行地质力学磁力模型试验。试验结果表明,在一定的电流作用下,可以使模型所受体力的提高倍数达到相似比的要求,并与数值模拟结果进行了对比,试验结果与计算结果基本一致。在增加通电电流时,试验设备可以模拟边坡的超载过程,进而可以求出边坡的超载安全系数。 相似文献
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铁晶砂胶结新型岩土相似材料的研制及其应用 总被引：13，自引：4，他引：9
根据地质力学模型试验的相似原理,经过大量力学试验,研制出一种新型铁晶砂胶结岩土相似材料。该材料由铁矿粉、重晶石粉、石英砂、石膏粉和松香酒精溶液按规定配比均匀拌和压实而成,其中铁矿粉、重晶石粉和石英砂作为主料,松香酒精溶液作为胶结剂,石膏粉作为调节剂。材料力学参数测试表明：该材料具有重度高、力学参数变化范围广、性能稳定、价格低廉、干燥快速、制作工艺简单、无毒无害等显著优点,可用来模拟从软岩到硬岩的大部分岩体材料。将铁晶砂胶结岩土相似材料应用于沪―蓉―西高速公路大型分岔隧道三维地质力学模型试验研究,有效地揭示了分岔隧道围岩的力学变形特性。 相似文献
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流-固耦合模型试验用的新型相似材料研制及应用 总被引：1，自引：0，他引：1
为研究隧道突水、突泥过程中断层及围岩各物理场变化规律,根据地质力学模型试验相似原理,通过大量多组别配比试验,研制出适用于流-固耦合模型试验的新型断层及围岩相似材料。其中,断层相似材料以砂为粗骨料,滑石粉为细骨料,石膏、膨润土作为胶结剂,液态石蜡作为调节剂;围岩相似材料以砂为粗骨料,重晶石粉、滑石粉为细骨料,白水泥及乳胶作为胶结剂。通过大量室内试验,对比分析原岩及相似材料变形特征及强度破坏特性,重点对单轴抗压强度、渗透系数、重度、泊松比、弹性模量等重要变形及水理特性参量进行调控,系统研究不同配比对材料参数的影响规律。试验结果表明：该材料力学参数变化范围广、性能稳定、操作工艺简单,可用来模拟不同渗透系数的低、中等强度岩体材料。将该相似材料应用于吉莲高速公路永莲隧道断层突水、突泥三维地质力学模型试验中,力学性能及水理特性均达到试验要求,能够有效地模拟突水、突泥的发展演变过程,真实反映断层灾变过程中各物理场响应规律。 相似文献
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地质力学模型试验是一种形象、直观的岩体物理力学性质研究方法, 被广泛地应用于国内外岩土工程界。在地质力学模型试验中, 如何快速、准确地选择材料的配比是成功模拟原型的关键。随着动力学模型在地质力学模型试验中的应用越来越广泛, 对相似材料配比的研究也应从静力学方法向动力学方法转变。相似材料由骨料与胶结物混合而成, 两者的含量变化是影响相似材料性质的重要参数。本文选择以河砂为骨料, 石膏和水泥为胶结物, 采用弹性波速测量和单轴抗压试验的方法, 研究了不同配比条件下材料的物理、力学性质的变化规律。实验结果表明:单独以水泥或石膏作为胶结物时, 在骨料与胶结物总量不变的情况下, 试件的质量及动、静弹性模量随砂胶比的增大呈先增大后减小的变化; 以水泥和石膏混合作为胶结物时, 在砂胶比与胶结物总量不变的情况, 试件的动、静弹性模量随石膏和水泥用量比的增加呈先减小后增大的变化。 相似文献
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三峡黄腊石滑坡深部变形,破裂带的模拟研究 总被引：5，自引：0，他引：5
在详细的地质调研和微观测试的基础上，建立了长江三峡黄腊石滑坡深部变形和深部破裂带形成机制的“概念模型”采用相似材料地质力学模型试验对“概念模型”进行了模拟验证，模拟结果为该滑坡的治理提供了科学依据。 相似文献
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物理材料相似模拟试验是岩土工程领域中一种常用的研究手段,选择合适的相似材料并确定其配比是成功模拟原型工程的关键。现有相似材料多是针对几何相似比较小(1∶250～1∶25)的相似模拟试验研制,其强度普遍较小(0.2～7.6 MPa),难以满足较大相似比模型试验的需求。因此,为配制出强度在10 MPa以上的适合较大相似比模型试验的超高强相似材料,选择河砂、重晶石、石膏及不同强度等级的水泥作为模型试验的相似材料原料,以骨胶比、水泥石膏比、重晶石含量及水泥强度等级为正交试验的4个因素,共设计25组不同材料配比方案。根据试验要求制备各类相似模拟试件并开展相应的岩石力学试验,获得不同配比相似材料的基本物理力学参数。结果表明：试验所得相似材料力学参数变化区间较大,抗压强度为3.017～48.179 MPa,能满足较大相似比下超高强度相似模拟试验的需求;通过直观分析法分析各因素对相似材料物理力学参数的敏感性和影响规律,发现重晶石含量对相似材料密度起主要控制作用,骨胶比对相似材料抗压强度、抗拉强度、弹性模量、内摩擦角起主要控制作用,水泥石膏比对相似材料黏聚力起主要控制作用;运用SPSS软件对相似材料配比... 相似文献
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《物探与化探》2016,(1)
传统的瞬变电磁信息获取方式大多采用空芯线圈和磁芯线圈形式,用以测量磁场随时间变化率,但是晚期信号往往较弱,不利于分辨异常。笔者开展了直接测量瞬变电磁法磁场参数的模拟和实测效果分析研究。首先通过对B场和d B/dt参数的响应特性分析,认为B场参数在晚期探测方面具有一定的优越性;分别采用澳大利亚产SM24瞬变电磁系统(磁通门磁探头,直接测量B场)和GDP-32仪器(感应线圈,测量感应电压)进行了实测数据的对比,在同样瞬变电磁观测装置情况下,发现采用磁通门传感器所测量B场数据比采用感应线圈测量的二次感应电压数据效果较好,即:磁通门传感器的特征频率相对较低(往往小于1 k Hz),衰减速度慢,磁场B数据与磁场变化率d B/dt场数据的幅值范围较大,受低阻覆盖层影响程度小,有利于晚期测量。研究结果表明开发和使用磁通门传感器是解决瞬变电磁精细探测的突破方向之一。 相似文献
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通过相似配比试验,研制不同砂胶比的低强度相似材料,分析了砂胶比和胶结材料中水泥含量对其物理和力学性质的影响及其变化规律。根据上横山多层页岩矿床赋存条件和相似模拟试验要求,确定了3个可行的、有效的相似材料配比,结合相似模拟条件构筑了多层页岩矿床相似材料模型。试验结果表明,相同砂胶比的低强度相似材料的密度、抗压强度、弹性模量和泊松比均随胶结材料中水泥含量的增加而增大;密度、孔隙率、弹性模量和泊松比在低砂胶比条件下具有更小的波动性。进一步研究发现,选择的低强度页岩相似材料实际相似常数与设计相似常数误差≤1.77%;利用数值模拟回采矿床矿柱的变形特征与相似模拟试验基本相似,应变变化幅度≤8.76%,试验模型在多层页岩矿床模型试验研究上具有一定的合理性。研究结果为有效的进行多层页岩矿床地下开采研究提供科学依据和试验基础。 相似文献
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最新的岩石圈磁场模型及中国磁异常特征的几点认识 总被引：1，自引：0，他引：1
介绍了最新的地球磁场模型,包括MF5,NGDC-720和WDMAM。模型MF5是由CHAMP卫星测量得来,它的球谐展开阶次为n=16~100,对应的波长段为400~2500km。模型NGDC-720和WDMAM是综合了卫星磁测、航空磁测、海洋磁测与地面磁测得到数据经过处理后得来,它们有不同的球谐阶次和分辨率。NGDC-720模型是由美国国家地球物理数据中心(The National Geophysical Data Center,NGDC)提供,它的球谐阶次从16阶到720阶,对应于由2500km到56km的波带。M.Purucker博士公布的WDMAM参考模型1是一张分辨率为3′,高度位于WGS84上方5km的磁异常图,它向上延拓后的结果与MF5中的岩石圈磁异常保持一致。作者根据国际上公布的CHAMP、NGDC-720与WDMAM Candidate1的最新数据,绘制了中国及毗邻地区的磁异常图,对中国及毗邻地区明显的大地构造,如造山带,盆地等地区的磁异常特征进行了描述和分析,塔里木、四川、松辽等盆地地区及华北平原部分地区模型中均表现为正异常,西藏高原、天山造山带等地区表现为负异常,而一些深大断裂表现为磁异常高梯度带。通过四川盆地和西藏高原地区三个模型的相互对比,我们发现模型阶次越高,它所反映的磁性体(尤其是浅部地质体)的情况越丰富,不同的是四川盆地的结果随着阶次的增高就越接近航磁结果,而西藏高原随着阶次的增高却和航磁结果差别越来越大。 相似文献
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迄今为止使用的磁场线圈间距全为固定式,而环境又几乎全有较大的磁场梯度。因此理论上设计的均匀性、正交性等随着时空或相辅条件变化而变化时,就不能实施监测和校正。该系统的研制使线圈间距由固定变成相对均位调控或不对称调控,可确实补偿客观存在的磁场梯度。从而提高了监测精度,也有效地解决了磁场梯度的校正问题,填补了国内这一应用领域的空白。 相似文献
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在某些浅水区域中, 常有大量工程障碍, 如磁性柱状体。依据磁性柱状体的特点, 从顺轴磁化无限延深柱状磁性体这一简化数学模型的磁场分析入手, 进而对更近实际的顺轴磁化有限延深柱状磁性体的磁场及其梯度场的分布规律进行讨论, 并据此提出了采用水平磁梯度测量法对磁性柱状体磁特性实施探测的可取途径。 相似文献
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利用磁异常模量进行磁性体边界检测 总被引：2，自引：0，他引：2
地下磁性体具有较强的剩磁或退磁会给磁异常的解释带来困难。由于磁异常模量对磁化方向不敏感,将磁异常转换为磁异常模量并用来分析和处理,可很大程度上提高磁异常解释的准确性和可靠性。本文介绍了五种磁异常模量,并且利用改进的Tilt梯度方法对各磁异常模量数据做边界检测,确定地下磁性体的水平位置。理论模型试验表明,在存在强剩磁的情况下,不同模量数据对磁性体的反应程度也不一样,运用改进的Tilt梯度方法对磁异常模量进行处理可不同程度地加强对异常体的识别,其中模量E最为准确,可较清晰地识别磁性体边界。笔者还将该方法运用到坦桑尼亚基戈马地区的航磁异常处理,并推测了该地区的构造带及磁性体边界,为深入了解基戈马成矿区带的地质和成矿背景及可能矿床分布提供了重要信息。 相似文献
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A. A. Solov’ev 《Astronomy Reports》2010,54(1):86-95
The new approach to the modeling of quiescent solar prominences is proposed. We solve the inverse magnetohydrostatic problem, when the pressure, density and temperature of plasma in the filament are calculated from the equilibrium equations using the given magnetic structure (magnetic flux function is proposed to be known). The new exact nonlinear solutions for dense (n ≈ (2?3) × 1011 cm?3) and cold (T ≈ (5?10) × 103 K) filaments, embedded in the plan, vertically stratified atmosphere (hot solar corona) free of magnetic field, are derived. The filaments are stretched along the horizontal axisy(the translational symmetry is assumed: ?/?y = 0) and located parallel to and above a photospheric, magnetic polarity reversal line. The magnetic field lines have a structure of magnetic flux rope with helical field lines in three-dimensional space; the strength of magnetic field falls rapidly with distance from a rope axis. No external longitudinal magnetic field is needed to equilibrate the prominence. The net electric current along the filament is equal to zero. The model of magnetic arcade with the deflection (sag) on the top, proposed by Pikelner (1971) as a basic form of normal prominence, is calculated also using the method proposed. It is shown that such magnetic arcade, having the magnetic field strength of few gauss only, can effectively maintain the equilibrium of cool dense filament at the heights about 50–60 Mm. 相似文献
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Besides granites of the ilmenite series, in which the anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) is mainly controlled by paramagnetic minerals, the AMS of igneous rocks is commonly interpreted as the result of the shape-preferred orientation of unequant ferromagnetic grains. In a few instances, the anisotropy due to the distribution of ferromagnetic grains, irrespective of their shape, has also been proposed as an important AMS source. Former analytical models that consider infinite geometry of identical and uniformly magnetized and coaxial particles confirm that shape fabric may be overcome by dipolar contributions if neighboring grains are close enough to each other to magnetically interact. On these bases we present and experimentally validate a two-grain macroscopic numerical model in which each grain carries its own magnetic anisotropy, volume, orientation and location in space. Compared with analytical predictions and available experiments, our results allow to list and quantify the factors that affect the effects of magnetic interactions. In particular, we discuss the effects of (i) the infinite geometry used in the analytical models, (ii) the intrinsic shape anisotropy of the grains, (iii) the relative orientation in space of the grains, and (iv) the spatial distribution of grains with a particular focus on the inter-grain distance distribution. Using documented case studies, these findings are summarized and discussed in the framework of the generalized total AMS tensor recently introduced by Cañon-Tapia (Cañon-Tapia, E., 2001. Factors affecting the relative importance of shape and distribution anisotropy in rocks: theory and experiments. Tectonophysics, 340, 117–131.). The most important result of our work is that analytical models far overestimate the role of magnetic interaction in rock fabric quantification. Considering natural rocks as an assemblage of interacting and non-interacting grains, and that the effects of interaction are reduced by (i) the finite geometry of the interacting clusters, (ii) the relative orientation between interacting grains, (iii) their heterogeneity in orientation, shape and bulk susceptibility, and (iv) their inter-distance distribution, we reconcile analytical models and experiments with real case studies that minimize the role of magnetic interaction onto the measured AMS. Limitations of our results are discussed and guidelines are provided for the use of AMS in geological interpretation of igneous rock fabrics where magnetic interactions are likely to occur. 相似文献
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位场数据异常存在的线性特征往往对应着地下断裂构造、不同岩性地质体的边界接触带或者其他具有一定密度或磁性差异的构造特征。对这些线性特征进行增强、提取并进行半定量地解释是重磁资料处理的主要内容。然而,位场数据中若混入噪声干扰,再利用总水平导数、总水平梯度倾斜角等方法进行高次求导运算会把噪声放大,导致提取的线性构造位置发生偏离甚至出现错误。为了获取较为准确的线性构造及边界位置,选取对噪声干扰不敏感的小波模极大值方法,将该方法用于模型试验和实际矿区数据处理中,都能较好地定位出异常体模型边界和矿体的投影边界,表明小波模极大值是一种有效的重磁异常线性特征增强与提取方法。 相似文献