工程地质科技发展与进步

进入21世纪,工程地质勘察新技术、新方法发展迅猛,西北院为适应日益竞争激烈的市场,以科技为引领,提高勘察技术进步。近年勘察技术进步主要在3D激光扫描技术、工程勘察技术数字化、定向钻孔测试设备研发及综合勘察技术、地质遥感解译、岩土数值模拟等方面。科技研发主要集中在复杂边坡、深厚覆盖层、岩体结构、特殊性岩土等方面,在以下方面取得研究进展:层状岩质边坡复杂变形破坏机理、失稳模式及治理措施;水库滑坡及塌岸稳定分析、安全防控措施研究及其工程应用;倾倒岩体变形破坏与分类;工程岩体缓倾角结构面;基于量化指标的高拱坝建基岩体可利用标准和建基面选择;超高面板坝巨厚砂砾石料层"深井法"勘察与可利用性评价技术;深厚覆盖层坝基工程特性;城市地下铁道工程富水砂卵石地层勘察与评价;西北地区大型风力发电场盐渍土工程地质特性等。     

陡倾结构面影响下巨型地下洞室穹顶开挖围岩稳定性分析

白鹤滩水电站地下洞室群规模宏大且围岩地质条件复杂,左岸尾调室洞径达48 m,埋深330 m,受中高地应力、陡倾裂隙、断层等影响,大型穹顶开挖面临着局部高应力区围岩脆性破坏和结构面控制下围岩松弛区变形稳定问题。采用3DEC数值分析软件对多组结构面控制下左岸尾调室开挖过程中围岩变形特征及应力集中程度进行数值模拟,采用三维空间等值面技术分别比较了开挖过程中围岩变形分布特征和应力集中分布特征。研究表明,受大主应力及结构面组合影响,围岩高应力破坏风险不高;但陡倾结构面的存在对穹顶围岩变形有较大影响,围岩变形最大的区域发生在穹顶NW向侧翼区域;陡倾结构面交叉切割使得穹顶局部部位浅层岩体松弛更加突出,易发生松弛坍塌破坏。研究工作的成果可为类似深埋地下工程施工及支护方案的确定提供参考。     

一种新型翻边结构

介绍了一种新型的翻边结构及设计思路,并分析了常规的翻边结构,可为翻边模具设计提供参考。该新型翻边结构可以改善制件翻边后的面品问题,缩短模具调试周期,提高生产效率。     

基于反泄露傅里叶变换和凸集映射的OVT域数据重建方法

基于偏移距矢量面元(Offset Vector Tile,OVT)的地震数据处理方法可以较好地提高复杂地质体的成像精度。但由于采集成本和地理地质条件等因素的影响,常导致采集不规则,CMP覆盖次数不均匀,在OVT域内数据很难实现理想的规则采集。因此,数据重建技术是OVT域关键的处理技术之一。本文通过分析OVT域的数据特征,提出利用反泄漏傅里叶变换(anti-leakage Fourier transform,ALFT)和凸集映射(Projection Onto a Convex Set,POCS)联合进行OVT域数据重建的方法。利用反泄漏傅里叶变换可使重建结果在有限频宽内保持数据信号不受损失同时亦可压制高频信号的假频问题。通过模型数据随机抽稀后的重建结果与原始数据的对比分析,验证了本文所提方法的有效性和可行性。将该方法应用到南方某实际三维地震资料的处理中,数据重建前后的叠加剖面与偏移结果的效果对比,亦表明本方法在提高断层成像精度方面具有良好的效果。     

轮轨高频动力作用模拟中接触模型的影响分析

轮轨高频动力分析模型目前多沿用了传统的赫兹接触模型,其在高速轮轨系统上的适用性尚未得到验证。针对赫兹接触工况,建立基于多体动力学的车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型,其中轮轨法向接触由赫兹弹簧表征,作为对比也建立基于显式有限元的三维高速轮轨瞬态滚动接触有限元模型,采用可考虑三维接触几何的"面-面"接触算法精确求解轮轨接触。对比150～500km/h速度范围内典型钢轨短波波磨(波长20～140mm、波深0.01～0.20mm)激励下的高频轮轨力结果,发现三种模型预测的幅值存在显著差异,但未发生轮轨脱离时(波磨尚浅),三种模型预测的幅值均与波深线性正相关。具体而言,相较于瞬态滚动接触模型,车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型预测的垂向轮轨力更大,其特征幅值的最大差值分别为静轮重的39.2%和88.4%,三种模型预测波长30mm波磨的临界波深(恰好发生轮轨脱离)相应地高于0.2mm、0.14mm和0.05mm。开展高速、高频轮轨动力分析时,传统的赫兹接触弹簧会带来不可忽略的计算误差。     

基于主成分分栏法的VR眼镜面贴适合性改进

为改进虚拟现实(VR)眼镜面贴的佩戴适合性,使其更适合我国用户的头面部,在2 200名我国成年人头部扫描模型数据库的基础上,对11项眼睛及面部测量特征进行了数据提取和统计,并使用主成分分栏法构建了我国成年人眼睛及面部可穿戴产品主成分分栏和5个尺寸类别的参考头型;基于参考头型对经过三维重建的VR眼镜面贴进行适合性改进设计,并将改进前后的面贴进行统一加工,制作适合性检验原型;基于主成分分栏,定向招募具有代表性的被试者,并对改进前后的VR眼镜面贴进行适合性检验,结合主观和客观检验结果分析面贴的适合性,发现改进后的面贴适合性相比改进前有明显改善。基于主成分分栏法改进VR眼镜面贴适合性的方法具有一定可行性,对改进可穿戴产品的适合性研究有参考意义。     

广西箭猪坡矿床首次发现的石英脉型锡矿体特征及 锡石微量元素地球化学意义

箭猪坡矿床是丹池成矿带南端的一个以铅锌锑为主的矿床，随着2012-2014年在箭猪坡矿床钻孔中石英脉型锡矿体的首次发现，打开了箭猪坡矿床新的找矿空间。新发现的锡矿体矿石矿物组合类型主要为锡石+闪锌矿+脆硫锑铅矿+黄铁矿+石英及锡石+脆硫锑铅矿+石英+方解石。箭猪坡矿床锡石呈自形-半自形粒状，锡石粒径多在0.1～0.2mm，少数0.02～0.05mm，分布在含硫化物的石英脉裂隙中。物相分析显示箭猪坡矿床锡主要赋存在锡石中，锡石物相占83.33%～100%。阴极发光（CL）图像显示箭猪坡矿床中的锡石经历了两期结晶作用：早期锡石（Ⅰ）和晚期锡石(Ⅱ），早期锡石CL荧光亮度较小，呈暗灰色至黑色；晚期CL荧光亮度较大，呈白色至浅灰色。锡石单矿物SnO2含量91.623%～96.288%，平均94.03%，杂质主要有Fe、W、In等，其中FeO含量0.02%～0.52%，WO3含量多在0.02～1.34%，In2O3含量在0.476%～0.954%，Sn与FeO、In2O3呈负相关，锡石中FeO、WO3、Ta2O5、Nb2O5、MnO含量指示箭猪坡锡形成于中低-中温热液环境，成矿热液来源于高度分异演化的花岗质岩浆。通过与大厂矿田西矿带上部脉状锡矿体的类比分析，具有相似的成矿条件及矿物组合，推测所揭露到的脉状锡矿（化）体相当于西矿带上部脉状锡矿（化）体，而下部的网脉状、似层状锡矿体尚未揭露到，由此预测箭猪坡矿床深部找矿空间及找矿潜力大。