地球内部熔/流体的分子模拟:进展与展望     

孙义程  王天华  刘显东  张志刚  吴忠庆 《矿物岩石地球化学通报》2020,39(3):490-501

目前对超临界地质流体的形成条件、成分、结构和物理化学性质的认识还不是特别清晰,分子模拟作为一种方兴未艾的理论研究手段,正在被广泛应用于地球科学领域。本文简述了目前采用分子模拟研究硅酸盐熔体、含水硅酸盐熔体、富水流体以及超临界地质流体所取得的主要成果,侧重讨论分子模拟方法在其中的应用,为超临界地质流体的计算模拟研究提供帮助,并展望了超临界地质流体分子模拟可能遇到的挑战和发展趋势。已有研究结果表明,不同分子模拟方法各有优缺点,相对于精度较低的经典分子动力学方法而言,采用一般泛函的第一性原理方法加上色散校正之后,可以满足目前对超临界地质流体研究的精度需要。另外,机器学习和第一性原理方法结合,以及建立相关热力学模型将是推进与超临界地质流体相关研究的有效途径。  相似文献   

轨道尺度亚洲气候演化机理的数值模拟:历史与展望     

石正国  雷婧  周朋  任鑫 《第四纪研究》2020,(1):8-17

轨道尺度亚洲气候演化是古气候热点问题之一,其变化过程和机理对理解当前全球变暖下亚洲气候变化具有重要参考意义。最近几十年,基于黄土、石笋、湖泊等载体的轨道尺度亚洲气候重建研究获得显著进展,气候演化历史的基本框架已被构建,不同区域和指标记录之间的差异暗示了气候演化机理的复杂性。数值模拟作为研究气候动力学的重要工具之一,在轨道尺度亚洲气候变化中也得到广泛应用和快速发展。基于此,本文尝试对最近十数年轨道尺度亚洲气候演化机理的数值模拟研究做一简单总结和梳理。目前的数值模拟尚未对地质记录给出的各种变化特征、区域差异等现象,尤其是东亚夏季风的黄土和石笋差异、季风和干旱气候的耦合关系等,给出合理解释。因此,在未来工作中亟须涵盖多轨道旋回的高分辨率瞬变试验,结合良好定年的重建记录,以期对轨道尺度亚洲气候变化机理获得更深入完整的认识。  相似文献   

凸轮型冲击旋压钻头成孔机理研究          下载免费PDF全文

博坤  孙思远  张永光 《探矿工程》2020,47(11):77-82

挤密钻头是潜孔锤冲击挤密钻进技术的关键所在，其结构形式直接影响着钻进效率、成孔质量和应用效果。应用非线性有限元理论，对动载荷作用下土体的弹塑性和压缩性的变化规律进行了分析。研究发现，常规钻头在冲击挤密钻进过程中产生的桩效应是导致钻进效率降低的主要原因。为了克服桩效应的影响，利用ANSYS/LSDYNA软件对阶梯式钻头和凸轮旋压钻头的钻进过程进行数值模拟分析，并通过实钻试验进行验证。数值模拟分析和试验结果均表明：凸轮旋压钻头能够有效避免钻进过程中土体回弹问题，降低桩效应对钻进效率的影响。试验结果与模拟结果相吻合，表明数值模拟的结果相对可靠。  相似文献   

九寨沟景区熊猫海上游右岸危岩发育特征及失稳机理分析     

黄健  胡卸文  贺书恒 《四川地质学报》2020,40(2)

"8.8"九寨沟地震诱发大量崩塌、滑坡地质灾害。熊猫海上游右岸边坡产生大规模崩塌落石,堵塞景区道路,部分掉落熊猫海。震后斜坡仍存在部分危岩,稳定性较差,严重制约了景区恢复运行。本文通过野外调查、数值模拟等手段,分析该危岩的影响因素及失稳模式,失稳模式为滑移式。基于极限平衡法和二维离散元UDEC 6.0模拟对典型工况下危岩的稳定性计算,表明天然工况下危岩稳定;暴雨工况上部临空面附近及中部凹腔部位会发生少量落石掉块,整体仍处于稳定状态;地震作用下,潜在破裂区上部拉裂及下部剪切裂隙构成贯通破裂面而整体失稳。  相似文献   

辽东三股流岩体是否为五龙金矿成矿提供必要的能量？          下载免费PDF全文

刘向冲  肖昌浩  张拴宏  胡国辉  李建锋  王晨光 《地球科学》2020,45(11):3998-4013

辽东地区五龙金矿是华北克拉通东部一个典型的石英脉型金矿床，其成矿过程尚存争议.多种证据表明五龙金矿成矿流体属于岩浆热液，成矿时代又与距离较近的三股流岩体的侵位年龄接近，因而有一种观点认为二者密切相关.目前尚未有充足的地质证据表明三股流岩体释放了五龙金矿成矿所需要的含金岩浆热液，那么三股流岩体是否为其提供必要的能量呢？利用现有的地球化学和地球物理数据，建立三股流岩体仅作为热源驱动大气降水和释放岩浆热液的对流数值模型，模拟三股流岩体周边的流场和温度场.数值模拟结果表明，三股流岩体自侵位后可在其周边1 km范围内形成300℃以上的热场，并维持数十万年，因而有利于形成岩浆热液型矿床.然而，五龙金矿所在的位置受三股流岩体侵位后的热场影响不显著.如果三股流岩体释放了充足的岩浆热液，岩浆热液可在岩体边缘和接触带形成热液蚀变和金矿化，这与现有的地质证据不符.故五龙金矿可能与三股流岩体没有直接成因关系，而金成矿热液来源仍需深入研究.   相似文献   

一种可增加海岛地下淡水资源储量的方法研究     

马婧  鲁春辉  吴吉春  罗剑 《水文地质工程地质》2020,47(3):1-7

淡水透镜体作为海岛上珍贵的地下淡水资源，对于满足居民生活用水与维护生态系统具有重要作用,增加海岛地下淡水资源储量可有效缓解海岛地区普遍存在的水资源短缺问题。本研究提出通过在海岛外部区域采用低渗透性介质材料增加海岛地下淡水资源储量的方法，采用室内物理模型实验与基于变密度地下水流溶质运移模型的数值模拟相结合的方法对提出方法的有效性进行了验证，并通过野外尺度的数学模型分析工程实施可能性。实验与数值模拟结果较吻合,表明该方法具有抵御海水入侵、增加海岛地下淡水资源储量的巨大潜力。通过基于野外尺度的数值模拟分析工程实施的可能性，发现对于降雨入渗补给强度为0.005 7 m/d、长度为200 m，孔隙度为0.3的狭长形均质海岛，地下淡水储量为66.5 m3/m，在海岛外部区域采用渗透系数为1 m/d、厚度为5 m的低渗透性介质材料后，淡水透镜体经过约8 a时间可再次达到稳态，地下淡水储量为343.8 m3/m，增加约4倍，工程实施具备一定可能性。本研究为缓解海岛地区缺水问题、实现淡水资源可持续利用提供了一种新方法。  相似文献   

劲芯水泥土桩承载路堤渐进式失稳破坏机制     

张振  张朝  叶观宝  王萌  肖彦  程义 《岩土力学》2020,41(6):2122-2131

劲芯水泥土桩是一种软土地基处理的新方法，近年来已成功应用于公路、铁路路基处理工程中。然而由于人们对其承载路堤的失稳破坏机制认识不足，无法正确指导设计。采用反映桩体材料破坏后特征的应变软化模型，模拟劲芯水泥土桩承载路堤失稳破坏1g模型试验，通过分析路堤失稳破坏过程中桩体塑性区的开展和桩身受力的变化情况，研究了桩体的破坏顺序及其破坏模式。结果表明：路堤失稳过程中，劲芯水泥土桩并非同时发生破坏，路面正下方桩体首先发生受压破坏，坡面下方桩体自坡脚至坡肩依次发生弯剪破坏；由于桩体的存在，路基中滑动面并非完全穿过桩体破坏位置。基于桩体破坏顺序、破坏模式、受力情况变化，以及荷载传递规律，阐释了劲芯水泥土桩承载路堤渐进式失稳破坏机制。采用现行规范中基于残余强度的柔性桩处理方法，计算的安全系数与试验结果较为接近，但其适用性还需做进一步研究。  相似文献   

断层附近地应力扰动带宽度及其影响因素   总被引：3，自引：3，他引：0  

翁剑桥  曾联波  吕文雅  刘奇  祖克威 《地质力学学报》2020,26(1):39-47

在建立正断层模型的基础上，利用三维有限元数值模拟方法研究了断层附近地层中的地应力变化规律。其结果表明，由于断层活动，在断层附近普遍发育应力扰动带；在应力扰动带范围内，地应力方向和大小发生明显的变化，断层中部附近应力值普遍较低，而断层端部的应力值通常异常增大。应力扰动带的分布范围主要受断层规模的控制，与断裂带的岩石力学性质、断层走向、断层面形态和边界应力条件等因素也密切相关。随断层长度和断距逐步增大，应力扰动带的宽度相应增加。断裂带的岩石越破碎，其岩石弹性模量越低，断层对地应力的影响宽度越大。断层走向与区域最大水平主应力方向越接近垂直、断距与断层长度的比值越大，区域内的差应力越大，则扰动带宽度与断层规模的比值也越大。选择渤海湾盆地BZ-X油田进行验证，在建立油田实际三维地质模型基础上，根据边界应力条件，利用三维有限元方法对沙河街组二段的地应力分布进行了数值模拟计算。根据断层周围的地应力变化，确定了应力扰动带的分布范围，断层附近应力扰动带宽度的分布规律与正断层模型分析结果相一致。   相似文献   

砂岩压实作用研究现状及进展     

林承焰  王文广  董春梅  张宪国  任丽华  林建力 《沉积学报》2020,38(3):538-553

砂岩压实作用研究主要包括压实作用机制、影响因素和响应特征三方面内容，重点阐述了砂岩压实作用模型与数值模拟研究、压实作用物理模拟与数值模拟融合研究两方面的新进展，结果表明:1）压实作用模型包括机械压实作用和化学压实作用模型，机械压实作用模型重点介绍了石英砂岩的粒间体积-深度曲线；而化学压实作用模型是与压溶作用相关的溶解作用和胶结作用，着重介绍了压溶成因的石英胶结作用。2）压实作用物理模拟与数值模拟的融合研究，主要是在压实作用机理认识基础上，通过压实模拟实验，建立基于实验数据的压实作用模型，进而开展数值模拟研究。最后指出压实作用研究趋势将朝着砂岩组分更加复杂的压实作用模型、压实作用与流体流动耦合、垂向-侧向多动力学机制、砂岩-泥岩协同机制、构造-沉积-成岩"三相"耦合的压实作用数值模拟等方面发展。  相似文献   

地震下钢纤维页岩陶粒混凝土动态抗压强度数值模拟分析     

郭金龙  代学灵  肖三霞  陈峰  林键辉  张平平 《华南地震》2020,40(4):119-126

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