基于B-DEM的颗粒聚合体应力计算和破碎路径模拟     

刘彪  王桥  张宗亮  周伟  FENG Y T  彭张振  李蕴升  徐俊  郭凯 《岩土力学》2022,43(12):3493-3502

结合边界元法和离散元法,提出一种可以进行计算颗粒内部应力和破碎路径的方法。该方法利用离散元法求解颗粒的相互作用和每个颗粒上的荷载。然后利用边界元法计算颗粒的应力分布,为了实现动态平衡,将颗粒的加速度视为恒定大小的体力。但体力导致边界积分方程中出现域积分,故采用直线积分法将域积分转化为边界积分,以保证边界元法降维的优势。为了提高边界元的计算效率,对于几何形状相似的颗粒,以其中一个颗粒作为模板颗粒,只需要计算模板颗粒在局部坐标系中的系数矩阵,其他相似颗粒可以通过局部和全局坐标系之间的映射获得。在得到应力后,基于Hoek-Brown准则来判断颗粒是否破碎。此外,将破坏路径简化为直线,并采用最小二乘法拟合得到破坏路径。  相似文献   

赣南北部黄陂河流域离子型稀土矿地区水质与健康风险评价   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘斯文  黄园英  赵文博  魏吉鑫  徐春丽  马嘉宝  刘久臣  黄采文 《岩矿测试》2022,(3):488-498

水质安全和健康是保障中国赣南老区乡村振兴发展的重要因素。赣南离子型稀土矿长期开发利用,导致浸矿剂和矿体中重金属元素等危害人体健康的物质进入水循环系统,给周边乡村饮用水卫生安全带来了潜在风险。目前,针对当地复垦后稀土矿及周边地区水质和健康风险缺乏系统调查评价,本文以《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)为评价依据,选择赣南北部黄陂河流域典型离子型稀土矿及周边的水体开展调查研究,采用电感耦合等离子体发射光谱/质谱等技术测定锰、镉等元素含量,采用水质指数(WQI)、危害商(HQ)、致癌风险(CR)评价了锰和铅等9种指标及其健康风险。结果表明：地表水中的异常指标有氨氮(平均值750μg/L)、锰(平均值207μg/L),地下水中的异常指标有氨氮(平均值4533μg/L)、锰(平均值4009μg/L);世界卫生组织(WHO)公布的Ⅰ类致癌物砷在地表水及地下水均未见异常。WQI显示研究区内85.7%的地表水适宜饮用。地表水及地下水中氨氮的HQ平均值<1,对人类健康没有不良影响;地下水中锰的HQ平均值>1,可能会对人类健康产生不良影响。地表水及地下水中致癌元素砷的CR值分布区...  相似文献   

环境同位素在北京平谷盆地山前侧向补给研究中的应用     

王新娟  韩旭  许苗娟  孙颖  刘久荣 《地质论评》2022,68(3):2022062038-2022062038

利用地下水水化学和同位素测试分析成果,结合区域地质、水文地质条件研究了平谷北山山区侧向补给情况和中桥水源地地区第四系松散孔隙水和下伏岩溶水关系。结果表明：研究区第四系松散孔隙水和基岩岩溶地下水均来源于大气降水,地下水化学类型均为HCO-3-Ca2+?Mg2+ 型;平谷北山山前基岩岩溶水侧向补给平原区第四系松散孔隙水和下伏岩溶地下水;通过D值估算得到中桥水源地第四系浅层地下水的山区岩溶水侧向补给和垂向降水入渗补给比例为57：43;中桥水源地基岩岩溶水接受山区岩溶水侧向补给和第四系孔隙水垂向越流补给比例为87：13。研究成果为平谷地区地下水资源量评价和地下水动力场数值模型的建设提供了关键参数,为区域地下水的合理开采和有序回补涵养提供了科学依据。  相似文献   

熵权法在水资源与水环境评价中的研究进展   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘红雨  刘友存  孟丽红  焦克勤  朱明勇  陈燕奎  张鹏飞 《冰川冻土》2022,44(1):299-306

随着人口增长和经济社会的发展,水资源的供需矛盾日益增多,对水资源进行合理开发、高效利用、优化配置、全面节约、有效保护、综合治理是至关重要的新任务。熵权法是研究水资源可持续利用的重要方法,可以剔除指标体系中对评价结果贡献较小的指标,减少人为因素对于主观权重的影响,其计算结果真实准确,能够客观地反映水资源与水环境的现状,因此被广泛应用于水资源与水环境评价中,从而为水资源的高效利用及水环境的综合评价提供科学依据。本文对熵权法的由来及在水资源与水环境评价中的发展进程进行了探讨,重点对熵权法在水资源量、水资源承载力、水环境质量和水生态环境评价四个方面的应用进行了讨论和总结,并发现熵权法在水资源与水环境评价中有着良好的应用前景;同时,针对当前熵权法在水资源与水环境评价中存在的不足,提出了改进建议,为水资源与水环境评价的研究方向提供了新思路。除此之外,对熵权法的未来进行了展望：熵权法可与其他方法创新结合共同使用,构建合理全面的评价指标体系,在水资源利用发展趋势、时空格局演变等领域推广应用。  相似文献   

1980—2017年祁连山水源涵养量时空变化特征   总被引：1，自引：0，他引：1  

薛健  李宗省  冯起  缪驰远  邓晓红  狄振华  叶爱中  龚伟  张百娟  桂娟  高文德 《冰川冻土》2022,44(1):1-13

祁连山是中国西北地区十分重要的生态安全屏障,也是当地极为关键的水源涵养区。基于InVEST模型中的产水量模块,对祁连山水源涵养量和时空变化进行了分析并探讨其影响因素。结果表明：祁连山多年平均产水总量和水源涵养总量约为93.03×10⁸ m³和57.83×10⁸ m³。从时间变化来看,水源涵养量呈上升趋势,上升速率约为0.196 mm·a^-1;在空间上呈“东多西少”的分布格局,与年降水量的空间分布大致相同。不同土地利用类型下的水源涵养总量依次为：草地（31.87×10⁸ m³）>林地（16.71×10⁸ m³）>耕地（4.92×10⁸ m³）>其他用地（2.29×10⁸ m³）>建设用地（0.63×10⁸ m³）。降水量与水源涵养量在所有研究时段内均存在显著正相关性。不同时期土地利用类型的变化也会对水源涵养量产生重要影响,研究区草地面积变化对水源涵养量影响较大。根据建立的经验公式并参考已有研究成果,估算得出研究区多年冻土地下冰储量在550 km³以上,在全球气候变暖的背景下,消融趋势明显。研究可为祁连山水资源合理配置和生态系统保护提供参考。  相似文献   

基于Sentinel-1卫星数据的北极西北航道通航适宜性分析     

周雪飞  徐嘉  张绪冰 《冰川冻土》2022,44(1):117-132

北极西北航道对北极资源开发与世界贸易格局有重要影响。针对当前西北航道通航适宜性时空变化分析研究中时空分辨率低、时效性差等问题,利用2015—2019年每年9月及2019年8月1日至9月20日的Sentinel-1 SAR数据,基于k均值非监督分类方法反演了十米级高空间分辨率海冰密集度。通过长时序宏观跟踪和短时序精细分析西北航道全线通航窗口,并以70%的海冰密集度作为阈值,测算了西北航道经过重要海湾及海峡累计不可通航的次数。结果表明：西北航道的航情随冰情而变,通航能力尚不稳定。具体来说,西北航道的冰情呈现东轻西重、南轻北重的格局,不可通航节点个数东少西多、南少北多。2018年9月西北航道通航情况最差,高于可通航阈值的海冰覆盖面积占总航道面积的35.24%,共有10个不可通航节点。2016年和2019年9月的通航情况较好,阿蒙森湾—科罗内申湾—毛德皇后湾—维多利亚海峡—富兰克林海峡—皮尔海峡—巴罗海峡—兰开斯特海峡段航道（航道C）可实现全线通航。进一步通过小尺度时间窗口研究发现,西北航道的最佳通航窗口为8月下旬至9月上旬,期间共出现3条全线通航的航道;最佳通航路线为航道C,其连续通航时间长达30天。  相似文献   

原状膨胀土剪切力学特性的应变速率效应     

李新明  贾亚垒  王志留  尹松 《岩土力学》2022,43(12):3327-3334

为研究应变速率对原状膨胀土力学性状的影响,通过GDS三轴试验系统进行了不同速率和围压下的固结不排水三轴剪切试验,分析了应力−应变曲线、孔隙水压力、剪切强度以及破坏模式随应变速率的变化规律。结果表明：不同应变速率下,膨胀土应力−应变曲线均呈应变硬化型。随着应变速率的增加,不排水剪切强度单调递增,引入应变速率参数ρ_0.9后发现,不排水强度增长率为14.3%～23.2%,平均值为18.4%。低围压下,应变速率对孔隙水压力影响较小,随着围压的增大,孔隙水压力的发展趋势由软化型转变为硬化型,孔隙水压力峰值随应变速率的增大而减小。原状膨胀土应变速率效应与其多裂隙性密切相关,破坏形式表现为小应变速率下主剪切带与次剪切带共存,大应变速率下仅有主剪切带,裂隙或多剪切带的出现强化了膨胀土强度的应变速率效应。  相似文献   

The Role of Seal and Source Rocks in Fluid-rock Interactions and their Reservoir Effects within the Carbonate Deep Burial Realm     

LI Jie  CAI Zhongxian 《《地质学报》英文版》2022,96(4):1353-1361

Discoveries of deep high-quality carbonate reservoirs challenged the general understanding on the evolution of porosity decreasing with depth. New mechanisms of pore generation and preservation in the deep realm require to be proposed. Dolostones in the Feixianguan and Dengying Formations experienced maximum depths in excess of 8000 m, but still retained high porosity. Petrographic observation and homogenization temperatures help to identify products of deep fluid-rock interactions, visual and experimental porosity were used to quantify reservoir effects, the distribution of products finally being plotted to unravel the mechanisms. Th data reveal that thermochemical sulfate reduction (TSR), burial dissolution and quartz cementation are typical deep fluid-rock interactions. The SO42? of residual porewater sourced from the evaporative dolomitizing fluid was supplied for TSR in the hydrocarbon column, the TSR-inducing calcite cements were homogeneously dispersed in the hydrocarbon column. Quartz cementation was caused by the increasing acidity and Si-rich residual porewater in the oil column. Burial dissolution is forced by organic acid and limited in oil–water contact. This study suggests that seal and source rocks not only play important roles in hydrocarbon accumulation, but also have a general control on the deep fluid-rock interactions and porosity evolution in the deep burial realm.  相似文献   

Experimental Simulation Study of the Dominant Enrichment Area of Terrestrial Organic Matter in the Shallow-Delta Sedimentary System of the Yacheng Formation in the Qiongdongnan Basin     

XU Xinde  YANG Xibing  QU Tong  GAO Gang  LIANG Gang  LI Xing 《《地质学报》英文版》2022,96(5):1693-1703

Shallow-delta sedimentary systems receive both terrestrial and marine organic matter. As oil and gas exploration activities determine that the source rocks of the deep-water area of the Qiongdongnan Basin, northern South China Sea, are generally rich in and even dominated by terrestrial organic matter, this has led many researchers to examine the rules governing terrestrial organic matter enrichment in shallow-delta sea sedimentary systems. However, the deep burial of source rocks in deep-water areas and the relatively small amount of drilling undertaken have greatly restricted the study of these rules. In this study, the ‘forward modeling’ research method was used to observe and analyze the deposition and preservation of terrestrial organic matter through flume experiments, where the depositional results were carefully depicted and sampled. The total organic carbon content of selected samples was measured and when combined with qualitative observations and quantitative comparison results, the dominant enrichment areas of terrestrial organic matter were identified. The experimental results show that the overbank parts of the delta front, the dune countercurrent surface, the low-lying parts, the delta front slope area and the shallow-prodelta sea area are where terrestrial organic matter is predominantly enriched. This provides an important basis and guidance for the prediction of the development areas of marine source rocks with terrestrial input in the deep-water areas of the Qiongdongnan Basin.  相似文献   

The Himalayan Collisional Orogeny: A Metamorphic Perspective     

WANG Jiamin  WU Fuyuan  ZHANG Jinjiang  Gautam KHANAL  YANG Lei 《《地质学报》英文版》2022,96(6):1842-1866

This paper introduces how crustal thickening controls the growth of the Himalaya by summarizing the P-T-t evolution of the Himalayan metamorphic core. The Himalayan orogeny was divided into three stages. Stage 60–40 Ma: The Himalayan crust thickened to ~40 km through Barrovian-type metamorphism (15–25 °C/km), and the Himalaya rose from <0 to ~1000 m. Stage 40–16 Ma: The crust gradually thickened to 60–70 km, resulting in abundant high-grade metamorphism and anatexis (peak-P, 15–25 °C/km; peak-T, >30 °C/km). The three sub-sheets in the Himalayan metamorphic core extruded southward sequentially through imbricate thrusts of the Eo-Himalayan thrust, High Himalayan thrust, and Main Central thrust, and the Himalaya rose to ≥5,000 m. Stage 16–0 Ma: the mountain roots underwent localized delamination, causing asthenospheric upwelling and overprinting of the lower crust by ultra-high-temperature metamorphism (30–50 °C/km), and the Himalaya reached the present elevation of ~6,000 m. Underplating and imbricate thrusting dominated the Himalaya’ growth and topographic rise, conforming to the critical taper wedge model. Localized delamination of mountain roots facilitated further topographic rise. Future Himalayan metamorphic studies should focus on extreme metamorphism and major collisional events, contact metamorphism and rare metal mineralization, metamorphic decarbonation and the carbon cycle in collisional belts.  相似文献