陕北现代化煤炭开采区土地沙漠化影响及原因——以大柳塔—活鸡兔矿区为例

为了弄清楚陕北现代化煤炭开采对沙漠与黄土交界处土地沙漠化和地质环境的影响,以神府煤田的大柳塔—活鸡兔矿区为例,采用遥感解译、大比例尺地面调查以及GIS技术,对矿区近20年来煤炭开采区沙漠化土地及地质环境的演化特征进行分析,探讨了土地沙漠化的影响因素。结果表明:近20年来研究区土地沙漠化总体呈好转趋势,1986—1996年是矿区沙漠化好转的主要时期,主要因为该时期煤炭开采规模较小,采空塌陷区增加缓慢;20世纪80年代中期以来,矿区因煤矿采空所形成的塌陷区面积不断扩大,但采空塌陷至少对严重和中度沙漠化土地的影响微弱;1996年以来,随着煤炭开采力度不断加大,采空塌陷区面积呈指数增长,但土地沙漠化仍处于一个相对稳定的时期;煤炭资源开发造成大面积地面塌陷和裂隙、地下水水位下降、泉水流量减少甚至干涸,以及地表径流减少等,会导致区域生物多样性的减少和湿地植被的演替,使生态环境更加脆弱。因此,影响矿区土地沙漠化的主要因素是气候变化和其他人为因素,而不是矿区生态特征和采空塌陷因素。设立重要的生态环境和水资源保护区是保护有限的水资源和生物资源必要手段,也是减轻土地沙漠化的重要途径。     

综合物探方法在采空塌陷区地质灾害勘查中的应用

运用工程物探勘查技术,方便、快捷地获得采空塌陷区的空间信息,了解采空塌陷区的范围及地层变形破坏部位,以及采空区地层稳定性及塌陷发展趋势,为后期地质灾害治理工程提供重要基础资料信息。采用综合物探手段能相互印证,相互补充,可明显地提高物探资料的准确度。本文采用高密度电阻率法、浅层地震方法,对凤台县采空塌陷区进行勘查。勘查的实例表明,与传统勘探技术相比,工程物探勘查技术在采空塌陷区地质灾害勘查中具有较高的分辨能力,同时也具有较高的勘探效率和较低的勘探成本。每种方法均能够较好地反映出工作区的实际地质情况,为实际工作的开展提供依据。     

基于微震裂缝参数反演的深部矿井"两带"结构规律

微地震监测可以有效监测煤矿在采煤作业中裂缝事件的发育过程,探讨深部矿井采煤作业进程的微地震地质参数,能够有效确定煤矿放顶煤作业中断裂带与垮落带("两带")的发育高度.采用矩张量反演计算推导深部矿井在采煤作业中引起微地震事件的震源机制,在此基础上求解推导放顶煤采煤法诱发的"两带"裂缝事件点的地质特征参数.通过计算得到剪切型裂缝的方位角分布规律和深部矿井采煤工作面实测的应力分布,构建放顶煤采煤法下采煤工作面顶板的剪切型应力裂缝模型,分析微地震发展演化与"两带"活动规律,对解释采煤工作面的周期来压、"两带"边坡角、采煤工作面应力场的特征分布等重要理论问题和保证矿山安全生产具有重要意义.     

信号交叉口起动波的运动学模型

为寻求一种符合实际且参数意义明确的信号交叉口起动波模型,根据起动波传播的运动学特性建立了起动波的运动学模型。设计了数据采集方案和数据处理方法。利用长春市实际调查数据标定了模型,并得到了波速计算值。按照起动波传播特性,由实际调查数据计算了波速观测值。结果表明,运动学起动波模型的波速理论值与实际观测值的相对误差约为5％。该模型不依赖于传统交通波模型,参数意义明确,标定方法简单,波速计算值与观测值接近,为城市交通信号控制提供更可靠的理论依据。     

信号交叉口起动波的运动学模型

为寻求一种符合实际且参数意义明确的信号交叉口起动波模型,根据起动波传播的运动学特性建立了起动波的运动学模型。设计了数据采集方案和数据处理方法。利用长春市实际调查数据标定了模型,并得到了波速计算值。按照起动波传播特性,由实际调查数据计算了波速观测值。结果表明,运动学起动波模型的波速理论值与实际观测值的相对误差约为5%。该模型不依赖于传统交通波模型,参数意义明确,标定方法简单,波速计算值与观测值接近,为城市交通信号控制提供更可靠的理论依据。     

沿层微测井插值方法反演复杂地区近地表模型

复杂地区近地表低降速带速度和厚度剧烈的横向变化会导致严重的静校正问题.为了解决这类静校正问题,提出利用调查点的微测井信息,沿近地表构造变化趋势构建近地表模型,并将其作为层析成像反演技术的初始模型,来改善反演的准确性.通过修改模型并进行多次迭代来最终得到准确的近地表模型,然后利用该近地表模型计算出静校正量.实际应用表明,该方法能够有效解决复杂地形地区的静校正问题.     

多种交通流状态下的交通波模型

为方便描述多种车流状态下的交通波速度传播过程,基于车辆跟驰的物理机制和车辆运动学特性推导出交通波速度传播统一模型.采用高点视频拍摄和视频车辆轨迹提取的数据采集方法获取实际调查数据,得到了停车波和起动波的波速计算值.通过与实测数据比较,结果表明交通波模型的波速计算值与实测值的相对误差为5%左右,证实了模型的有效性.通过对模型进行分析,得出车辆速度和车头间距对交通波波速的影响区别,为城市交通控制与管理提供了理论依据.     

不同内径两相脉冲爆震模型机爆震波速的试验研究

利用激光喷雾粒度分析仪分别研究了直射喷嘴与气动喷嘴的雾化情况,直射喷嘴的粒度一般比气动喷嘴大2~5倍。结合以汽油、空气为燃料和氧化剂的3种不同管径脉冲爆震模型机多循环试验,发现汽油粒度对模型机的爆震波速有较大的影响,粒度减小,波速增大,但是均低于C-J理论值。3种内径的模型机所测爆震波速差别不明显,说明对于内径较大的模型机来说,内径对波速没有明显的影响。在模型机爆震范围内,当量比对爆震波速的影响不大,爆震波的峰值压力大小与爆震波速之间没有明显的联系。     

特高压交流系统损耗率综合计算方法及误差分析

根据关口实测电量计算了近3年特高压交流示范工程实际电能损耗,并综合考虑电阻损耗和电晕损耗,将负荷曲线分段等效,提出了一种基于PSASP潮流计算的损耗率理论综合计算方法.该方法通过计算最大负荷利用时间和等效电阻损耗小时数,可以将瞬时性的功率损耗率修正为电能损耗率.理论计算值与实际值对比结果表明:该方法准确度较高,在工程上具有一定的意义,最后分析了两者之间误差的来源.     

CSP工艺中连铸热过程的数值模拟

依据CSP连铸工艺中结晶器内钢液凝固、二冷区内铸坯与喷淋水和轧辊及空冷区内铸坯的传热特点,采用了(1)符合实际的等效比热模型;(2)实物模型实验的二冷区冷却公式;(3)能表达结晶与坯壳表面气隙传热的等效导热系数,建立了能真实反映连铸热过程中铸坯温度数字化的数学模型.通过对模型的求解,计算分析了铸坯温度坯壳厚度随连铸过程的变化规律,模型的应用对提高产品质量、优化生产工艺有一定的实际意义.     

超高韧性水泥基复合材料的波传播试验研究

为了研究超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）中应力波的传播特性,采用Hopkinson杆加载UHTCC试件,测得UHTCC在0.2、0.3、0.4、0.5 MPa冲击气压下的应力波信号. 通过对比入射杆波形,验证相同加载条件下加载波形的一致性. 分别采用两点法和峰值法计算每种冲击气压下UHTCC中应力波的波速,结果显示,两点法适用性较广,计算结果较稳定,利用峰值法测波速则需要入射杆和试件波阻抗相近. 计算结果显示,UHTCC中应力波波速、衰减系数随冲击气压均无明显变化,平均波速为3.060 km/s,平均衰减系数为2.777 m^?1. 可以利用朱-王-唐本构模型参数表达材料中应力波的波速和衰减,也可以利用实测的波速和衰减系数将UHTCC的朱-王-唐冲击本构模型表示为只含单个准静态参数的方程,从而提供通过试验直接确定UHTCC动态本构的方法.     

基于FrontISTR的大规模地震数值模拟软件的研发

基于开源并行有限元程序开发平台FrontISTR,研制了大规模地震数值模拟的计算软件EduS/FrontISTR。文章介绍了该计算软件模拟地震断层及震源的方法,并将数值模拟的地壳变动和地震波传播的时序曲线同理论解进行比较,得到同理论解一致的结果。该软件嵌入日本全土地震灾害非均匀的地下结构(J-SHIS)和松原地震波速度模型融合的数据库, 同时能够考虑地表地形及海底的形状。以日本东北部海域发生的Mw9.0特级大地震为例,用EduS/FrontISTR软件进行了地壳变动和地震波传播数值模拟,准确地再现了新泻—神户地区的应变集中现象,精确展现了大地震发生后地震波的传播过程,其结果与观测结果良好吻合。该数值模拟计算程序可为地震发生后的震源附近区域提供有效的地震波数据,有助于灾后工程结构的安全评估。     

网络蠕虫传播的分段模型研究

为了更好地表达网络蠕虫传播情况,提出了一种新的蠕虫传播分段模型。根据蠕虫不同阶段的不同特征,将蠕虫传播过程分为3个阶段,对每个阶段分别建模;通过与蠕虫实际传播数据对比,所提出的蠕虫传播分段模型符合蠕虫传播的实际情况,验证了蠕虫传播分段模型的正确性;根据模型的参数,提出了控制蠕虫,减少蠕虫破坏的安全策略     

一类传染病模型行波解的稳定性

在反应扩散传染病模型研究中,行波解表示一种传染源以常数波速在空间中传播.行波解稳定与否反应了传染病的传播形态会不会发生很大的变化.利用反应扩散方程理论和方法,研究了一类传染病模型行波解的稳定性问题.结果表明:对于c*≥2（R0-1）^1/2,当初值函数在空间C0时,传染病模型具有波速c*的行波解是不稳定的;当初值函数在空间Cσ1,σ2时,波速为c*的行波解是稳定的.这将为传染病防控提供依据.     

月表环境无线电波传播分段预测模型

针对经典无线电波传播模型不适用于月球特殊的传播环境问题,提出一种月表环境下电波传播损耗分段预测模型。该模型首先建立包含自由空间段、月面反射段和月球绕射段的理想分段预测模型,并给出不同区间内传播损耗预测算法,然后考虑传播路径剖面上多重障碍物导致的额外损耗,以及其对分段区间参数的修正方法。将其应用于美国国家航天局提供的月表实际场景,仿真结果表明该模型预测结果与“阿波罗”登月工程获得的实测数据非常吻合,可用于辅助月表无线通信系统的参数设计和性能评估。     

基于非等截面桩体模型的楔形桩动力响应

为完善楔形桩的动力响应及应用理论,假设桩为弹性,将桩身划分为非等截面桩段,桩径线性渐变,采用Winkler模型模拟桩周土,建立基桩振动方程,通过换元变换进行简化,依次求得桩顶纵向振动速度的频域响应和时域响应,并通过控制变量法就相关影响因素展开深入讨论,结果表明:当地基土剪切波速较小时,本文模型计算结果与已有简化模型结果相近,随着土体剪切波速提高时,两者出现显著差别;针对3个楔形桩的几何特征参数,计算表明,桩长L主要影响桩底反射信号强度,桩长越长,反射信号峰越低;桩身半长处桩径R_m和楔角α主要影响C区曲线的位置,R_m越大,α越小,C段会更下沉,同时也会小幅影响桩底反射信号强度;桩身纵波速(弹性模量)越大,桩底反射信号越强,频响曲线的震荡幅度越大.     

范氏气体下单空气枪震源子波模拟

空气枪广泛应用于海洋地震勘探,但野外现场中震源子波的获取非常困难,条件也苛刻。因此利用空气枪震源子波模拟方法得到震源子波信号是一种行之有效的手段。以准静态开放式热力学系统与气泡振荡运动过程理论为基础,同时为了更符合空气枪中的高压气体,引入了范氏气体,建立了单空气枪震源子波模型。通过震源子波模型模拟与实测子波数据对比表明,单空气枪震源子波模型模拟的结果与实测子波能较好的吻合,从而得出了该模型能准确模拟实测子波波形,而且操作上方便实用。     

基于RFPA2D的煤层开采冒裂带发育高度预测分析

根据某矿开采技术条件和岩石力学性能等参数,建立力学模型,运用RFPA2D数值模拟软件进行覆岩导水裂隙带高度预测,用经验公式对覆岩导水裂隙带高度进行了估算.在采空工作面进行实测导水裂隙带高度.结果表明RFPA2D数值模拟所得到的导水裂隙带高度与现场测定结果基本接近,考虑预测偏差率后可以作为煤层冒裂带发育的高度进行矿井防治水的依据.     

长大隧道穿越张性富水软弱带诱发地表塌陷机理与支持荷载研究

结合具体的地质参数,采用太沙基、普氏、弹塑性等传统理论进行计算,获得支护结构所需的承受荷载。在研究富水软弱带塌陷机理的基础上,考虑渗透力、真空吸蚀力、自身重力、摩擦阻力和支撑力5个因素,依据现场地质条件,按照致塌力和抗塌力两大类别构建改进的极限平衡力学模型,从而计算出支护结构所承受荷载。以后期的现场实测结果为验证标准,对上述4种方法的准确性进行校验,结果表明极限平衡力学模型是最优方法。结合具体地质条件,构建富水软弱带的极限平衡力学模型是衬砌荷载计算的新途径,对类似地质条件的隧道支护结构设计具有重要意义。     

多辊冷轧机弹性曲线的幂函数模型研究

采用空压靠法,实测了多辊冷轧机的压下位移以及上下工作辊间压靠力,绘制了轧机的实测弹性曲线。通过对实测弹性曲线规律的分析,经对各种不同非线性模型结构采用单纯形法回归计算,发现幂函数模型结构最符合该实测弹性曲线变化规律,经与常规线性模型结构回归计算结果进行比较,证明该幂函数模型精度较高。采用该幂函数模型可大大提高轧机实际弹性曲线的拟合精度。