论华夏成矿省——贺陈毓川院士九十华诞

笔者等对《中国矿产地质志·华南洋—滨太平洋构造演化与成矿》一书(2020)厘定的战略矿产资源居于重要地位的华夏成矿省作些简要论述:①该成矿省处于古华南洋成矿域与滨太平洋成矿域强烈复合地带,历经早前寒武世克拉通—华南洋—华南裂谷系—陆表海—大陆的发展演化,又受到多期造山特别是空前强烈的燕山期陆内活化造山,并且是一个世界级钨地球化学块体,构成了优越的成矿基因;②主要成矿特征:包括华南洋及其陆缘弧盆残体成矿,南华间冰期与冰后期大规模沉积成矿,多期大规模S型岩浆以钨为首的有色、铀、贵金属、非金属成矿,I型岩浆以铜为首的铁、有色、贵金属成矿以及钦杭成矿带超大矿床集群与“深地”找矿之眼等;③燕山运动岩浆与成矿“核幔式”时空演化规律以及多体系复合构造格局与陆洋左行扭动与洋壳俯冲为主导并有板内挤压、地壳蠕散相复合的动力学机制。

基于离散元法的旋耕过程土壤运动行为分析

土壤与耕作部件间的相互作用规律是设计和选用土壤耕作部件的基础。研究土壤和耕作部件间的相互作用规律就是要研究耕作部件对土壤产生的作用和它们之间的作用力,首先必须探讨耕作部件工作时土壤运动规律和施加于土壤的作用力。为此本文建立基于离散元方法的旋耕工作模型;对比分析实验与仿真的土壤位移:在土槽实验中采用示踪块方法测量土壤位移,仿真中通过追踪表层土壤颗粒的运动获得仿真位移;利用实验和仿真数据对土壤位移和运动机理进行分析。结果表明:土壤水平和侧向位移都随着转速增加呈现增加的趋势;土壤的水平运动位移总是大于同转速下的侧向位移。浅层土壤颗粒的运动位移最大,中层土壤次之,深层土壤最小。较深位置的土壤,距离旋转中心越近的土壤颗粒水平位移和侧向位移越大。在旋耕刀切土范围内的土壤,有向相反方向运动趋势的浅、中、深层颗粒比例分别为26.2%、72.1%、48.4%。在水平力作用下,大部分土壤颗粒随着旋耕刀切土有向后运动的行为;土壤在开始时刻的侧向受力和侧向运动方向,由颗粒的侧向位置是否偏离侧切刃轴线决定,位于侧切刃轴线左侧的颗粒,则其侧向力向左,反之亦然;土壤在垂直方向先随着刀具入土向下运动,然后滑出刀刃边界被抛起。本文建立的仿真模型得到的土壤水平位移和侧向位移与相应实验值的误差为24.9%和15.3%。本文运用离散元法进行旋耕过程中土壤宏观和细观运动行为的分析,有助于理解旋耕刀与土壤的相互作用机理,为旋耕机械的设计与优化提供理论依据。

采空区上覆岩层移动破坏动态力学模型的应用

采用采动岩体动态力学模型，对采动引起的覆岩移动破坏的时空规律进行了研究，结合兴隆庄矿５３０６工作面的地质、开采条件，对采动引起的断裂带发育发展规律，岩体内部离层发生发展规律、地表下沉规律等问题进行了分析，并对观测结果作出了较以前的各种理论模型更为符合实际的解释，该模型可在实际工作中得到很好地应用．

3-RSR/SP并联车载天线机构运动及力学特性分析

提出了一种新型3-RSR/SP并联式车载天线机构,基于螺旋理论分析机构自由度,发现在不同状态下机构自由度可变;建立机构的静力平衡方程和变形协调方程,并绘制不同工况下机构各构件所受力与机构位姿之间关系曲线;与3-RSR并联机构进行对比,所提出的机构驱动力矩较小,验证了其中间支链具有静力卸载作用。考虑车载天线的实际工况,通过拉格朗日方程法分别建立机构在基座固定和基座运动两种情况下的动力学模型,并绘制与之相应的机构驱动力矩变化曲线,表明基座运动对驱动力矩影响较大。所提出的构型有助于拓宽并联机构在天线领域的应用,特性分析对后续样机研制具有一定参考价值。

黄骅拗陷孔店凸起形成演化的动力学机制

通过对黄骅拗陷孔店凸起及其周边区域地震剖面的分析,获得对孔店凸起构造格架特征和上覆地层特征的认识,从而探讨孔店凸起的构造演化史,将孔店凸起沉降曲线和基底沉降曲线、拉张量和拉张率曲线进行对比分析,然后结合孔店凸起的形态特征及其周边的构造格架,探讨孔店凸起发展演化的动力学机制。孔店凸起经历了隆升—沉降—再次隆升—再次沉降4个阶段:孔一下亚段沉积期开始孕育,形成低凸起,到孔一上亚段沉积期发生较大规模的隆升,经历了沙河街期短暂的沉降之后,在东营期孔店凸起再次发生隆升,新近纪以来,孔店凸起随着基底沉降再次进入沉降阶段。初步确认孔店凸起的形成与演化是沧东断层和徐西断层伸展运动和走滑运动共同作用的结果,并与主干断层(沧东断层)产状有一定关系。

中国东部盆地喜山运动Ⅱ幕研究现状及问题

渐新世末至早中新世,喜山运动Ⅱ幕促使中国东部新生代含油气盆地由断陷沉降向整体坳陷转变,造成古/新近系地层的广泛不整合、盆内次级断层发育以及局部地区的正反转构造等特征;并且造成不整合面附近地层的沉积体系发育特征由渐新世末的滨浅湖、冲积扇和河流—三角洲相沉积为主到中新世的冲积扇—辫状河相沉积为主的转变。文中重点探讨了喜山运动Ⅱ幕活动时限、剥蚀程度、对油气成藏影响以及动力学机制等仍需解决的几个关键问题。其中剥蚀恢复研究是解决这些问题的关键,综合利用声波时差、磷灰石裂变径迹以及镜质体反射率等多种剥蚀恢复手段可以有效地研究喜山运动II幕的剥蚀程度。喜山运动II幕的成因主要存在板块碰撞导致的走滑挤压模式和岩石圈弹性回返模式的争议。

福建及沿海地区地震活动力源探讨

综合地震震源机制解和地壳形变观测资料的研究,求得福建及其沿海地区现代震源应力场,认为这与台湾地区、台湾海峡应力场相互衔接,主压应力轴优势方位为NW-SE向,力轴仰角较小,应力场近于水平挤压,形变场反映近期福建沿海亦受北西方向,接近与海岸垂直的挤压力。进一步分析该区域内的断裂构造特征和地震活动强度由东至西逐渐减弱的规律,认为菲律宾海板块与欧亚板块的相互作用力不仅是台湾强震力源所在,而且其影响向西扩展,福建及其沿海地区地震活动主要力源仍然是来自这两大板块的相互作用力。

燃爆压裂中压挡液柱运动规律的动力学模型

针对燃爆压裂过程中压挡液柱受冲击运动机理的复杂性,假设火药燃气与压挡液柱存在完全气液接触界面,采用拉格朗日的微元分析方法,建立了由连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程组成的压挡液柱运动规律动力学模型,并给出了该模型与火药燃爆模型的耦合数值解法。经程序编制和实例计算表明,在综合考虑火药燃气对液柱的宏观推动作用、冲击压缩作用、液柱自身的动能分布及管壁对其摩擦阻力的影响后,火药燃烧过程中气液界面上升高度有限(实例计算不足0.1m),可起到很好的持压作用;但全过程中最高液柱位移较大(18.9m),水力振荡增效作用明显。研究成果对提高燃爆压裂的数值模拟精度具有一定促进作用。

青海门源M6.4地震前重力场变化特征及其动力机制分析

利用河西地区2011～2015年相对重力资料,研究2016-01-21青海门源M6.4地震前区域重力场时空演变特征及其动力机制。结果表明,河西重力场持续多年正、负交替变化,地震前震中区域负异常持续增强并形成重力变化高梯度带,重力正负差异变化最大达到110μGal。地震发生在重力变化零等值线附近,该等值线分布与祁连山北缘断裂、冷龙岭断裂走向基本一致。

厚湿陷黄土层下综放开采动态地表移动特征

通过建立地表移动观测站,对厚湿陷性黄土层下综放开采引起的地表沉陷进行了现场实测。根据观测站资料,分析研究了厚湿陷黄土层下开采动态地表移动特征及相关参数;对厚湿陷性黄土层下综放开采引起的地表裂缝特征进行了研究,提出了超前裂缝角及超前裂缝距的概念,分析了地表出现超前裂缝、反向台阶裂缝的原因,并给出了地表裂缝角的大小;得出了起动距、超前影响角、地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角等动态地表移动参数。研究表明:厚湿陷性黄土层下综放开采具有地表移动剧烈、地表下沉速度大,地表非连续变形破坏严重、起动距偏小、裂缝角偏大等特点。

高速凸轮机构输出端运动规律的确定

高速凸轮机构在机械产品中发挥的作用日趋明显。这里并以弹性理论为基础,建立了高速凸轮机构的动力学模型,分析了高速凸轮机构动力学模型的运动方程式,并通过正弦加速度运动规律得到了凸轮机构输出端的动态响应,找到了确定凸轮机构输出端运动规律的方法,为凸轮廓线的设计奠定了基础。

基于Windows条件下受控机构运动与动力分析

基于Windows条件下和受控机构二自由度的特点,建立了受控机构的运动与动力分析模型;提出了在VisualC++环境下,受控机构的运动与动力分析程序。

特厚煤层综放开采地表沉陷规律实测研究

为研究近浅埋深、中厚基岩、特厚煤层综放开采地表沉陷规律,在东坡煤矿914工作面地表建立地表移动观测站进行了观测。经对测得的数据分析,得到一套完整的地表沉陷预计参数和角量参数,分析了该地质采矿条件下角量参数与动态变形特征。结果表明:东坡煤矿下沉系数、水平移动系数、主要影响角正切、开采影响传播角分别为0.74、0.25、2.95、86.5°;在特厚煤层综放开采条件下,地表移动的初始期较短,活跃期内地表下沉速度大,移动剧烈,地表下沉量占总下沉量的比例大。在近浅埋深、中厚基岩条件下,特厚煤层综放开采地表沉陷规律具有其特殊性。

大地测量在研究青藏地壳运动及其机制中的作用

基于对ＧＰＳ和重力测量数据的分析，扼要地介绍了重力与内部构造关系，大地水准面的场源与其动力效应等方面的研究内容和方法。总结了利用重力与形变资料研究青藏地区的现代地壳运动及其动力机制的研究结果。

基于UG NX/Motion的电脑横机成圈机构建模与仿真

针对国产电脑横机与国外产品相比技术差距较为明显,缺乏系统的理论分析等问题,对电脑横机成圈机件进行建模研究,以提升电脑横机的整机性能。基于UG NX/Motion建立了成圈机件的瞬态力学模型,分析三角对导针片垂直方向上冲击力的变化。结合UG NX分析软件对成圈机构进行运动仿真,分析成圈过程中导针片的位移、速度以及加速度的变化情况,以提高织针的运动稳定性。并通过实验研究分析成圈过程中导针片的位移、速度以及加速度变化。结果表明,有限元分析的结果与实际运动情况相一致,验证了成圈机件的瞬态动力学分析的正确性,为电脑横机的设计与优化提供了理论参考。

论华夏成矿省燕山期岩浆成矿大爆发的核幔式扩展模式与动力机制——纪念李四光先生诞辰130周年

中国东南部的华夏成矿省为滨太平洋成矿域最重要的钨锡贵稀多金属非金属成矿省。大量的地质调查与同位素测年资料表明,该区燕山期陆内活化造山引发的岩浆成矿大爆发启于陆内陆壳脆弱地带,中侏罗世(172±Ma)初动于钦杭结合带中段,晚侏罗世激化于南岭地区,早白垩世向外侧大面积扩展,结束于早白垩世末(99±Ma),呈现出以钦杭带中段和南岭地区为核心、以外侧为幔的核幔式扩展模式,制约着区域岩浆活动与成矿特征以及由早而晚、由核及幔、由深到浅、由浅及表的岩浆成矿规律。由于这场运动发生于陆壳硬化程度较高的背景,大规模的岩石圈物质调整与岩浆成矿活动引发的上地壳蠕散效应十分显著,其与欧亚板块和古太平洋板块之间的强烈的左行扭动及弱俯冲作用复合,构成了岩浆成矿核幔式独特的动力机制。

新型上料机升降装置的设计

设计了一种新型上料机,对其升降装置进行运动学和动力学分析,运用计算机仿真技术进行运动仿真。根据分析结果,提出改善升降速度的有效方法。同时,为新型上料机升降装置的设计提供了理论支持,并最终体现在上料机中水平驱动的选择和参数设计等方面。

冲压式打印机共轭凸轮机构的动力学分析与仿真

冲压式打印机用于香皂的最终成型打印,直动共轭凸轮机构是该机器的核心机构之一,该机构动态特性的好坏直接影响香皂成品的外观质量和整机的使用性能。针对此共轭凸轮机构在机器中的具体安装方式建立了动力学模型,并借助Matlab/Simulink仿真,仿真结果能直观地表明机构各参数对动态响应的影响。通过对仿真参数的修改,进行机构的参数优化,得出了该机构的动态设计结果。

P-CVT并列多相传动机构运动弹性动力学分析

在考虑脉动无级变速器(P-CVT)传动机构弹性和机构之间动力弹性耦合的基础上,提出多相传动机构并联工作的新观点,给出了传动机构工作状态的判断方法.基于精确KED方法,建立并列多相传动机构的运动弹性动力学模型.以典型P-CVT作为算例,对输出速度、脉动率和工作状态等动态特性进行分析.结果表明:过渡时间和脉动率随着输出轴的转动惯量增加而分别增加和减少;出现单相工作、多相工作或零相工作等多种工作状态,并联工作机构数目及历时随传动比增加而分别增加.与传统模型相比,提出的数学模型较精确地反映了P-CVT真实运动规律.

浅埋房式采空区下长壁采场动载矿压发生机制

为了揭示浅埋房式采空区对下位煤层开采矿压显现的控制机制,降低工作面过房式采空区的动压显现强度和压架风险,以神东矿区霍洛湾煤矿2-2煤层房式采空区下3-1煤层长壁开采工作面动压特征为研究对象,将3-1煤层覆岩结构分为四类,利用理论分析和相似材料模拟等方法,系统研究了不同覆岩结构类型运动特征、力学模型及对3-1煤层长壁工作面的动压控制机制。结果表明:房式采空区稳定房柱下易形成上下位关键层双悬臂梁结构,双悬臂梁结构协同失稳是形成动载矿压的主要原因;房柱失稳区主关键层形成的不稳定砌体梁结构及靠近大煤柱未失稳的房柱随下位煤层开采滑落失稳是导致长壁工作面动载矿压发生的原因;当3-1煤层工作面上覆前方为房柱失稳区时,工作面推出集中煤柱时的动载矿压是由于大煤柱两侧关键块已提前滑落失稳,两关键块间无作用力,倒梯形岩柱与亚关键层联合失稳作用结果;当3-1煤层工作面上覆前方为房柱稳定区时,工作面推出集中煤柱时,动载矿压是由房柱失稳所致。