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岩石材料破裂过程中声发射信号的应力状态及能量演化研究

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中国矿业大学学报 2024年第2期53卷 211-223页

作者：纪洪广张春瑞张月征陈东升韩童陈洋田竹华北京科技大学城市与地下空间北京市重点实验室北京100083 矿山深井建设技术国家工程研究中心北京100013 山东能源集团有限公司冲击地压防治研究中心山东济南250014

岩石受载破裂过程中能量不断积累和释放,而岩石材料非均质性等细观组构特征对其破裂产生的声发射具有显著影响.通过岩石力学试验建立不同非均质、非均匀岩石强度和能量参数的评价方法,分析了不同非均质性岩石的声发射特征与应力状态和... 详细信息

岩石受载破裂过程中能量不断积累和释放,而岩石材料非均质性等细观组构特征对其破裂产生的声发射具有显著影响.通过岩石力学试验建立不同非均质、非均匀岩石强度和能量参数的评价方法,分析了不同非均质性岩石的声发射特征与应力状态和能量水平之间的关系.研究表明:岩石在不同应力阶段有不同强度的成分发生破裂,不同应力水平所产生的声发射信号由不同成分的破裂所致;岩石破裂损伤后,剩余能量与总能量、能量降有关,声发射监测到的弹性波能量是能量降的一部分,此能量降与应力状态及材料特性有关;将粉砂岩细分为均质且均匀、不均质而均匀、不均质且不均匀三类,不同非均质、非均匀程度的岩石在不同应力状态下破裂及能量释放情况不同,其中均质且均匀的岩石强度和蓄能水平最高.建立的基于声发射的应力状态和能量水平判别理论可应用于工程中微震监测数据分析,为识别矿山开采过程中区域煤岩体临界状态与超前预警提供了理论基础.

关键词：矿山岩石力学声发射破裂过程应力阶段临界状态能量水平

典型锡矿开采加工活动集中区域农田土壤重金属污染评价与源解析

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环境科学 2024年第8期45卷 4847-4859页

作者：张浙贾智彬伍思扬程亮王春荣胡健卢然生态环境部环境规划院重金属污染防治研究中心北京100012 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 中国科学院生态环境研究中心北京100085

研究典型矿业开采加工活动集中区域农田土壤重金属污染状况与源解析,是推动矿山集中开采区农田土壤生态修复和农田保护的重要前提.通过采集西南地区某矿业开采区周边农田土壤,检测其重金属含量,并运用地累积指数法、综合污染指数法、克... 详细信息

研究典型矿业开采加工活动集中区域农田土壤重金属污染状况与源解析,是推动矿山集中开采区农田土壤生态修复和农田保护的重要前提.通过采集西南地区某矿业开采区周边农田土壤,检测其重金属含量,并运用地累积指数法、综合污染指数法、克里金插值法、健康风险评价法和PMF受体模型对重金属的污染状况、分布规律、健康风险和来源进行研究.结果表明,农田土壤中8种重金属除Ni外其他均值超过了当地土壤背景值.地累积指数评价结果为:Cd和Hg处于极度污染,Pb和As为中污染-重污染,Cr、Zn、Ni和Cu污染程度较轻.健康风险评价中经口摄入为主要暴露途径,且对人体构成健康风险,构成非致癌健康风险的主要元素为As,致癌风险则为As、***模型解析得出:含铁矿石的风化自然源贡献率为28.02%,主要因子为Ca和Fe;农业源贡献率为3.02%,主要因子为Pb和As;工业和大气沉降综合源贡献率为33.09%,主要因子为Hg;成土母质源贡献率为17.27%,主要因子为Ca;采矿与冶炼等矿业活动源贡献率为18.60%,主要因子为Zn和Cd.

关键词：锡(Sn)矿农田土壤重金属健康风险评价源解析

基于Swarm卫星磁测数据的全球多场源地磁场建模

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地球物理学报 2024年第5期67卷 1881-1890页

作者：杨艳艳泽仁志玛申旭辉王婕黄建平王桥鲁恒新应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 中国科学院国家空间科学中心北京100190

全球多场源地磁场模型因其可同时描述场源多、使用方便等优点在很多行业中得到了应用.本文基于高精度磁测卫星Swarm A自发射以来的九年标量和矢量观测数据,利用球谐分析方法,同时实现主磁场及其变化、岩石圈磁场和磁层外源场模型系数的... 详细信息

全球多场源地磁场模型因其可同时描述场源多、使用方便等优点在很多行业中得到了应用.本文基于高精度磁测卫星Swarm A自发射以来的九年标量和矢量观测数据,利用球谐分析方法,同时实现主磁场及其变化、岩石圈磁场和磁层外源场模型系数的反演.其中内源场球谐截止阶数70阶,对应空间分辨率为571 km;主磁场变化求解至13阶,采用6阶B样条函数描述,可实现主磁场长期变化、长期加速度等的计算;外源场球谐截止阶数2阶.统计结果表明最终模型拟合rms为3.29 nT.为了对模型结果开展评估,先后利用综合场模型CM6和CHAOS-7对功率谱以及各场源全球分布开展了对比,结果表明该模型与CM6和CHAOS-7模型结果在趋势和量值上均十分接近,其中主磁场、岩石圈磁场和磁层外源场与CHAOS-7模型典型残差分别在5 nT、1 nT和2 nT以内.此外,基于Swarm A卫星模型,我们还分析了2014和2023年的全球主磁场变化特征,对全球岩石圈磁异常和外源场分布规律进行了展示和总结.通过本项工作可以实现多场源模型系数的同步解算,为相关行业应用提供技术支撑.

关键词：卫星磁测地磁场模型主磁场岩石圈磁场外源场

基于无人机摄影测量技术的高陡边坡危岩体特征构建与分析

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地球学报 2024年第1期45卷 53-62页

作者：付德荃王珊珊吴彬夏鑫北京市地质灾害防治研究所北京100120

在高陡边坡的危岩体调查中,受限于调查人员可到达的范围,难以获取危岩体的特征参数,从而影响危岩体的稳定性判别。无人机摄影测量技术能够安全、快速、全面、精准的获取危岩体的特征信息。本文以鸡冠岭崩塌隐患为例,利用无人机摄影测量... 详细信息

在高陡边坡的危岩体调查中,受限于调查人员可到达的范围,难以获取危岩体的特征参数,从而影响危岩体的稳定性判别。无人机摄影测量技术能够安全、快速、全面、精准的获取危岩体的特征信息。本文以鸡冠岭崩塌隐患为例,利用无人机摄影测量技术获取坡面高精度影像,通过提取点云数据构建三维模型,基于最小二乘法完成平面拟合获取危岩体的体积及结构面产状信息,并结合实际测量数据,采用赤平极射投影法和极限平衡法定性和定量评价危岩体的稳定性。经过分析计算,鸡冠岭崩塌四处主要危岩体的体积分别为102.86 m^(3)、355.27 m^(3)、236.60 m^(3)和454.91 m^(3),根据定性分析和定量计算,危岩体均为欠稳定状态。通过本文的实践,体现了无人机摄影测量技术在识别高位隐蔽危岩体方面的优势,对于发展基于无人机摄影测量技术定量判定危岩体的稳定性方面具有借鉴意义。

关键词：高陡边坡无人机摄影测量稳定性分析赤平投影危岩体

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基于开采高度对工作面覆岩裂隙演化影响的钻孔瓦斯抽采研究

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矿业科学学报 2024年第3期9卷 435-445页

作者：赵洪宝高璐程辉荆士杰王乐陈超男中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 中国矿业大学(北京)新能源开发与灾害防治研究中心北京100083

采动覆岩裂隙演化规律对层间瓦斯运移起主导作用,研究覆岩裂隙发育分布规律对于提高瓦斯抽采效率至关重要。以甘肃省魏家地矿西2107综采工作面为工程背景,采用UDEC模拟软件建立不同采高的数值模型,利用分形几何理论分析了工作面覆岩近... 详细信息

采动覆岩裂隙演化规律对层间瓦斯运移起主导作用,研究覆岩裂隙发育分布规律对于提高瓦斯抽采效率至关重要。以甘肃省魏家地矿西2107综采工作面为工程背景,采用UDEC模拟软件建立不同采高的数值模型,利用分形几何理论分析了工作面覆岩近场裂隙演化与不同开采高度的关系,确定了钻孔瓦斯抽采最优工作面高度,并通过理论经验公式、覆岩裂隙窥视情况与现场瓦斯抽采结果对其验证。结果表明:采动裂隙总数随着采高增大而增大,但不同阶段增大的幅度皆不相同,覆岩裂隙不断向覆岩四周呈“伞状”发育;不同开采高度的工作面覆岩近场裂隙均经历产生、扩张贯通、压实稳定的3个阶段,且采高越大,压实区范围越小,适当增加采高,有助于提高覆岩瓦斯抽采效果;当采高选择4 m时,顶板裂隙在位于10 m与40 m位置处的裂隙发育密度与范围均明显大于其他区域,该区域与布置高、低巷双位一体的协同抽采巷最佳位置相一致。

关键词：瓦斯抽采采高裂隙发育数值模拟分形效应

构造转换区强震间相互作用机制的数值模拟研究:以2008—2020年4次M_(S)>6.0于田地震为例

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地球物理学报 2024年第1期67卷 156-171页

作者：刘雷李玉江季灵运中国地震局第二监测中心西安710054 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085

2008年于田M_(S)7.3地震后,阿尔金断裂带西南段的构造转换区内接连发生了2012年M_(S)6.2、2014年M_(S)7.3和2020年M_(S)6.4等强震.研究强震间相互作用对于理解强震的发震机制具有重要意义.本文通过构建阿尔金断裂西南段及邻区三维黏弹... 详细信息

2008年于田M_(S)7.3地震后,阿尔金断裂带西南段的构造转换区内接连发生了2012年M_(S)6.2、2014年M_(S)7.3和2020年M_(S)6.4等强震.研究强震间相互作用对于理解强震的发震机制具有重要意义.本文通过构建阿尔金断裂西南段及邻区三维黏弹性有限元模型,以强震同震滑动模型为约束,综合同震位错与震后黏弹性松弛效应的影响,研究4次强震间相互作用以及强震发生所引起的区域内断裂库仑应力变化.计算结果表明:考虑同震和震后效应的共同作用,后续3次地震发生前震源处库仑应力变化分别为-1.89×10~4 Pa、3.63×10~4 Pa和1.04×10~4 Pa,表明2008年于田地震延迟了2012年于田地震的发生,2008和2012年于田地震共同触发了2014年于田地震的发生,而前3次地震同样触发了2020年于田地震的发生.从不同构造部位强震间相互作用的结果来看,阿尔金断裂西南段尾端张性区内发生的正断型强震,对区域内北东向断层上的左旋走滑型强震有加载效应,造成强震的提前发生,同时也会延迟尾端张性区内近南北向的断层上正断型强震的发生.综合分析认为,阿尔金断裂和郭扎措断裂西段应力显著增加(>1.0×10~5 Pa),未来发生强震的可能性很高,需要重点关注.

关键词：于田地震同震滑动分布有限元模拟库仑应力变化地震危险性

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四叉树网格线源频率域电磁法二维正演研究

地球物理学报 2024年第5期67卷 1999-2014页

作者：王培杰陈小斌张赟昀中国地震局地质研究所北京100029 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085

可控源电磁法正演面临的问题,主要表现在源的奇异性和边界条件的处理困难.本文首先利用面积分将源的模拟精度转化为网格的离散精度,然后利用四叉树网格局部任意加密的特性,有效解决了奇异源模拟精度不高的问题.由于大地中的电磁场迅速衰... 详细信息

可控源电磁法正演面临的问题,主要表现在源的奇异性和边界条件的处理困难.本文首先利用面积分将源的模拟精度转化为网格的离散精度,然后利用四叉树网格局部任意加密的特性,有效解决了奇异源模拟精度不高的问题.由于大地中的电磁场迅速衰减,在距源很远的侧边界,地下的电磁场主要是由空气中的电磁场感应产生的,而非从源经由大地传播而来,因此在地中使用一维平面波侧边界条件比一阶吸收侧边界条件更为合理,精度更高.通过算例分析,我们还发现空气侧边界的场强叠加了大地介质感应的二次场而显著改变,因此空气侧边界使用基于一次场的一阶吸收边界条件,是导致线源正演边界处计算精度不高的主因.本文中,我们使用四叉树网格将边界发散式向外扩展,以较少的网格覆盖更大的边界区域,来确保核心区的计算精度.研究还发现,线源全区视电阻率能较好地反映地下电性结构的变化,且趋势形态与大地电磁卡尼亚视电阻率相似,使用成熟的大地电磁反演技术对线源全区视电阻率进行反演,可以得到地下电性结构较好的近似模型.特别是倾子计算的全区视电阻率也能反映地下结构的变化,这为无电场观测的地下结构探测提供了可能.但二者之间仍存在差别,线源全区视电阻率还具有一定的几何测深能力,需开发基于线源全区视电阻率正演的二维/三维反演技术.

关键词：线源频率域电磁法正演四叉树网格有限差分法全区视电阻率

原生层理结构影响下煤岩组合体超声波及CT扫描分析

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 74-86页

作者：雷国荣李春元齐庆新王嘉敏杜伟升李向上何团煤炭科学研究总院有限公司深部开采与冲击地压防治研究院北京100013

为研究原生层理结构对煤岩组合体波速及力学性质的影响,并提升室内获取煤岩波速及力学参数的精确性、快速性及便捷性,在室内对不同原生层理倾角的煤岩组合体开展了多层位多方位的超声波及CT扫描测试。基于超声波测试数据,获取了原生层... 详细信息

为研究原生层理结构对煤岩组合体波速及力学性质的影响,并提升室内获取煤岩波速及力学参数的精确性、快速性及便捷性,在室内对不同原生层理倾角的煤岩组合体开展了多层位多方位的超声波及CT扫描测试。基于超声波测试数据,获取了原生层理结构影响下煤岩组合体不同层位的波速及波速比变化特征;结合CT扫描及三维重构技术,应用煤岩灰度分布频数数据,提出了不同层位CT灰度均值的计算方法,获得了不同原生层理倾角下煤岩组合体不同层位灰度及煤岩含量的变化规律,建立了煤岩CT灰度均值与波速、力学参数的关系;构建了考虑层理倾角与煤岩含量效应的煤岩组合体纵波波速计算模型,并应用测试数据进行了对比验证。结果表明:①含原生层理的煤岩组合体波速及波速比与层理倾角线性相关,随层理倾角增加,组合体的纵波波速近似线性减小,而波速比的分布范围增大;②不同层理倾角下组合体的CT灰度均值与波速线性相关,随CT灰度均值增高,煤岩组合体波速线性增加;③煤岩组合体的密度随CT灰度均值增加线性增高,其动态弹性模量及剪切模量则与CT灰度均值均呈三阶多项式关系,并随CT灰度均值增高趋于增大;④层理倾角与煤岩含量相比,组合体波速对煤岩含量的敏感性更高,煤岩含量相近则波速受层理倾角响变化最大。

关键词：煤岩组合体层理倾角超声波 CT扫描波速灰度

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繁育寄主植物对浅黄恩蚜小蜂生防潜能的影响

植物保护学报 2024年第1期51卷 88-95页

作者：赵悦钱胤凯章思腾张凯张俊杰王晶吉林农业大学生物防治研究所吉林省生物防治技术工程研究中心长春130118

为明确以雪莲果Smallanthus sonchifolius为寄主植物繁育的浅黄恩蚜小蜂Encarsia sophia的生防潜能,测定雪莲果繁育的浅黄恩蚜小蜂个体大小以及其对烟粉虱Bemisia tabaci MED隐种和温室白粉虱Trialeurodes vaporariorum的致死能力,并解... 详细信息

为明确以雪莲果Smallanthus sonchifolius为寄主植物繁育的浅黄恩蚜小蜂Encarsia sophia的生防潜能,测定雪莲果繁育的浅黄恩蚜小蜂个体大小以及其对烟粉虱Bemisia tabaci MED隐种和温室白粉虱Trialeurodes vaporariorum的致死能力,并解析其寄生2种粉虱若虫后的子代发育情况。结果表明,雪莲果繁育的浅黄恩蚜小蜂雌雄蜂体长、头宽及后足胫节长度均显著高于番茄繁育的浅黄恩蚜小蜂。雪莲果繁育的浅黄恩蚜小蜂对烟粉虱和温室白粉虱的平均致死数量分别为24.7头和25.0头,显著高于番茄繁育的21.4头和21.0头。相对于番茄,雪莲果繁育的浅黄恩蚜小蜂寄生烟粉虱和温室白粉虱若虫后其子代发育时间更短,平均分别为13.2 d和12.5 d;而且子代羽化率也显著高于番茄繁育的子代羽化率,分别为84.1%和86.9%。表明与番茄相比,雪莲果为寄主植物繁育的浅黄恩蚜小蜂对烟粉虱和温室白粉虱具有更强的生防潜能。

关键词：浅黄恩蚜小蜂雪莲果烟粉虱温室白粉虱大量繁育生防潜能