CSAMT深埋长大隧道破碎岩体靶向勘察研究

铁路深埋长大隧道因其埋深大、里程长,同时伴随复杂多变的地质问题,致使地质勘察难以查明、查细,特别是对深埋长大隧道破碎岩体空间分布的精准定位一直是工程勘察中的难题。基于CSAMT三维正反演理论,研究建立了针对深埋长大隧道中破碎岩体靶向勘察模式,从而实现“点-线-面”的精准勘察。通过开展基于四面体网格的CSAMT三维正演和有限内存拟牛顿法的三维反演研究,以及二、三维模型分析对比,验证三维CSAMT在铁路隧道勘察中的优势。在滇西地区某深埋长大隧道TBM掘进工区开展三维“点-线-面”靶向勘察试验,结果表明该勘察体系可靠且精度高,精准探明了TBM卡机工区段前方的花岗岩蚀变带影响范围及其空间展布形态,确定了断层破碎带的影响范围及其空间展布形态,有效提高深埋长大隧道勘察精度。布置靶向测线从“点-线-面”进行三维CSAMT勘察这一思路,对深埋长大隧道的勘察工作提供一定的应用参考价值。

氦气地质理论认识、资源勘查评价与全产业链一体化评价关键技术

鉴于我国氦气产业链理论技术需求,针对国内外尚无系统的氦气地质理论认识,缺乏针对性的氦气资源评价方法、参数取值标准,缺乏氦气含量综合准确检测、有利富集区优选方法,无成本指标优化体系及全产业链一体化评价方法等卡点和难点,本文运用地质、地球化学、重磁电震、投资经济等多学科方法及实验技术,集中力量攻克氦气成藏机理、资源评价及资产评价的关键技术瓶颈。研发形成1项地质理论认识和3项关键技术:基于典型富氦气藏解剖、地下流体中“氦-气-水”相平衡及相-势耦合分析,研究提出氦气“水溶相、气容相、游离相”3种主要赋存状态、“集流、渗流、扩散”3种运移机理、“近氦源、邻断裂、低压区、高部位”4项分布富集控制因素,初步建立了基于“优质氦源、高效输导、适宜载体”的氦气“生-运-聚”地质理论认识。针对国内氦气含量检测技术参差不齐、部分准确度差、与国外数据差别大、无针对性的氦气资源评价方法等系列难题,以氦气源及氦气含量为核心,研发氦气含量综合准确检测技术,构建4类10种氦气资源评价方法,解决了氦气资源分级分类评价的技术瓶颈。针对基底氦源分布、岩性识别、通源断裂刻画及含氦储层评价难题,创建了归一化重磁下延方案,研发了基于深度学习的多尺度断裂智能识别技术和不同氦气含量下的气藏声学性质模拟方法,为氦源岩分布预测、通源断裂刻画、含氦储层测井解释评价及预测奠定了基础。通过建立多元控氦的富氦区带与目标优选技术,解决了富氦区带与目标优选难题。针对国内贫氦实际情况,以提氦装置投资和操作成本最小化为目标,采用响应面法建立优化目标与各主要工艺参数的非线性回归模型,建立了氦气全产业链一体化评价技术,初步解决了天然气低成本提氦工艺流程优化的技术需求。研究成果为我国长期、安全、规模利用氦气资源资产提供了有效支撑。

煤矿冲击地压高效精准防控难点及技术创新

冲击地压孕灾和致灾机理复杂、影响因素众多,煤矿地质环境复杂多变及隐伏构造的存在,卸压前后应力集中和冲击风险程度的变化难以定量评估,监测预警难以实现靶向预警和动态防控冲击地压等问题,导致当前煤矿冲击地压问题仍非常严重。在精准评价和防冲设计、采掘中靶向预警和动态防控等方面提出对应的解决途径,阐述了产学研结合获得的一些重要研究进展。结果表明,通过校企联合强化矿井冲击地压机理研究,结合多种方法提高冲击危险性评价的准确性,基于动静载冲击破坏模型和临界准则量化防冲措施参数,采掘中紧密结合地质和开采条件实现靶向预警和动态防控等,是实现冲击地压高效、精准防控的重要解决途径。三参量致灾理论和巷道瞬态触发—连锁破坏冲击模型、基于人工智能巷道抗震能力评估及卸压—支护优化设计、煤层应力随钻感知和精准卸压调控、冲击地压靶向监测预警技术、采掘全过程冲击地压跟踪治理技术等一系列创新成果,破解了复杂致灾环境下冲击地压防控难题,为冲击矿井安全高效开采提供了有力保障。

辽宁省本溪县红旗沟地区成矿条件分析及找矿靶区预测

通过对辽宁省本溪县红旗沟地区区域典型矿床成矿相关岩体的成矿属性及构造、围岩等成矿条件对比分析,认为研究区内热液石英脉型金(铜)矿床、矽卡岩型、斑岩型铜金钼多金属矿床、与基性岩有关的铜金钴镍金属矿床的极具找矿潜力。运用有利成矿条件信息的赋值统计方法,对研究区进行金铜钼等找矿靶区预测工作。

云南哀牢山金矿带北西段地质特征与找矿靶区

云南哀牢山金矿带北西段牛街地区三条金矿化蚀变带矿体呈层状赋存于下古生界绢云石英微晶片岩构造破碎带中,总体呈北西-南东向展布,倾向北东,厚度0.69m~4.11m,Au品位1.10ω×10^(-6)~4.20ω×10^(-6),矿床成因为浅变质碎屑岩型。构造破碎带、富矿层位、侵入岩体及硅化-褐铁矿化(黄铁矿化)带同时有物、化探异常叠合部位是寻找金矿有利地段,圈定了三个找矿靶区。

穿越多种典型地层的跨海超大直径泥水盾构选型及针对性设计——以青岛胶州湾第二海底隧道为例

为缓解海底隧道盾构段施工中存在的关键问题,以青岛胶州湾第二海底隧道TJ-06标段为实际工程背景,针对“深蓝号”超大直径泥水平衡式盾构长距离、高水压穿越上软下硬土岩复合地层、全断面凝灰岩、断层破碎带、全断面花岗岩时的刀盘刀具磨损、刀具破岩能力不足、泥水舱滞排、刀盘泥饼堵塞和盾尾密封失效与主驱动密封失效等关键问题与难点进行针对性设计与研究,采取减小刀间距、优化刀具布置与形式、采用大直径短螺旋后接颚式破碎机排渣模式、加强并优化刀盘与泥水舱的冲刷等设计方案,实现了降低能耗、减少刀具损坏、缓解泥水舱滞排、提高施工效率,并极大地确保了施工安全的实施效果。

2种焙火工艺下武夷岩茶的物质转化

【目的】比较急火快攻和文火慢炖2种焙火工艺对武夷岩茶感官特征和物质转化的影响,为岩茶制作工艺优化和标准化生产提供参考依据。【方法】采用急火快攻和文火慢炖2种焙火工艺对武夷肉桂毛茶进行焙火加工,以毛茶为对照,通过感官审评、靶向定量和非靶向代谢组学方法,对2种焙火工艺样品的儿茶素、咖啡碱和游离氨基酸含量变化,黄酮及其糖苷、酯类化合物、氨基酸衍生物、有机酸、核苷类及其衍生物构成进行研究。【结果】感官审评结果显示,急火快攻工艺加工的武夷岩茶滋味的刺激性明显强于文火慢炖茶。急火快攻和文火慢炖2种焙火工艺加工的武夷岩茶没食子酸含量(0.82和1.01 mg/g)、表儿茶素没食子酸酯含量(2.60和2.40 mg/g)、游离氨基酸总量(2.78和5.35 mg/g)与毛茶存在显著差异(P<0.05,下同),2种烘焙工艺间的咖啡碱含量(11.69和13.29 mg/g)、没食子酸含量、表儿茶素含量(1.90和1.30 mg/g)和游离氨基酸总量差异显著。对存在极显著(P<0.01)差异的6897个物质特征峰进行KEGG代谢通路富集分析,共富集到107条代谢通路,鉴定到的焙火工艺所致差异代谢物涉及黄酮及其糖苷、酯类化合物、氨基酸衍生物、有机酸、核苷类及其衍生物等;所构建的偏最小二乘法判别模型,可通过无色花青素、二氢杨梅素、天竺葵素、山柰酚-3-O-龙胆双糖苷-7-O-鼠李糖苷、槲皮素-3-鼠李糖苷-7-鼠李糖苷、无色飞燕草素等黄酮及其糖苷类物质较好地区分出2种焙火工艺。【结论】急火快攻和文火慢炖2种焙火工艺导致武夷岩茶在咖啡碱、没食子酸、黄酮及其糖苷类、游离氨基酸组分上产生差异,表现在感官上急火快攻工艺的茶刺激性略强于文火慢炖,其中黄酮及其糖苷类组成的差异是造成刺激性差异的关键。

我国深部冲击地压防控工程技术难题及发展方向

随着煤矿开采深度不断加大,我国深部冲击地压发生及其防治变得常态化,为了提高深部冲击地压防控技术成效,从深部冲击地压防控现场工程技术难题出发,结合灾害防治工程实践数据统计,分析了我国深部冲击地压防控因自身地质赋存地应力高,人为开采扰动范围大,灾害防治过程围岩卸压后应力恢复快,冲击地压防治成效低下原因归结于防冲卸压工程实施与浅部开采相比,面临“三高一低”防控技术新要求,包括高强度的大尺寸钻孔卸压,以解决厚硬煤层不容易塌孔问题;小间距高密度施工钻孔,以解决钻孔卸压范围不联通问题;多轮反复高频度施工,以解决深部煤层卸压后应力恢复快问题;采掘工作面进尺低速度推进,以解决开采扰动强度大问题。针对深部冲击地压“三高一低”防控新要求模式,为了进一步提高冲击地压防控安全可靠性,以常规源头防控冲击地压采用优化开拓开采部署的局限性为背景,提出了深部冲击地压上覆岩层结构与载荷主动调控区域防控冲击地压技术,并提出了进一步需要解决的科学问题;以近年来几起典型的冲击地压事故存在防治方案“漏靶”问题为背景,开发了深部冲击地压采掘空间局部靶向防控技术,并指出了下一步还需要解决的科学难题;以煤矿冲击地压防治措施实施后,难以评判安全性问题为背景,提出了深部冲击地压防治卸压达标评判技术,并指出了下一步还需要解决的科学难题;以煤炭行业大力推广开采智能化,治灾仍需靠人工,人员处于高危环境作业问题,探索了深部冲击地压防治过程智慧智能化新兴研究方向及其面临的科学难题。最后,客观的指出,冲击地压防控绝不纯粹是理论与技术问题,人类对专业问题的认知也是酿成事故的重要原因之一,结合现场工程实践,讨论了冲击地压概念、冲击地压机理是否清楚、冲击地压能否预测、冲击地压能否防治以及冲击地压矿井怎么办等行业焦点专业问题,指出冲击地压工程难题是人类与自然界作斗争,需要从业人员客观认知,客观接受并深入研究,成效是显著的。

地质物化探综合方法在甘肃北山红柳沟铜镍矿的应用

红柳沟基性-超基性岩体是笔者开展1∶5万矿产地质调查期间新发现和厘定的含铜镍矿化岩体,它位于塔里木板块北缘北山裂谷带,夹持于大山头-岗流脑子和方山口-庙庙井-双鹰山断裂带之间,北西距黑山大型铜镍矿床约30 km,是一个非常重要的铜镍成矿区。运用地物化遥等综合找矿技术方法,在充分系统研究地质背景的前提下,利用1∶5万水系沉积物和磁法测量对空白区进行扫面,圈定异常,进而开展大比例尺地质测量和激电中梯及激电剖面测量工作,进一步圈定出成矿区内若干有利的成矿地段,择优开展槽探和钻探工程验证,新发现红柳沟Ⅲ、Ⅳ号铜镍矿点,取得了较好的找矿效果,说明综合运用物化探找矿方法是可行、有效的,对进一步指导该区及区域上的铜镍找矿工作具有借鉴意义。

Rho/ROCK信号通路参与年龄相关性黄斑变性调控机制的研究现状

年龄相关性黄斑变性(AMD)已被认为是最严重的眼科疾病之一。遗传、老化、氧化应激和炎症等在AMD发生发展中起着重要作用,而且Rho激酶在很多细胞周期过程中发挥着重要作用,Rho/ROCK通路的异常激活参与了AMD的发病过程。本文对Rho/ROCK信号通路的结构、活化、功能、调控AMD的病理机制以及靶向Rho/ROCK通路治疗AMD的潜力进行综述。

可变形异型弹体撞击高强度岩石实验

发射弹体作为激励物破碎高强度岩石实现样品采集在近地小行星(NEA)取样方案中备受关注。为研究可变形异型弹体撞击高强度岩石的弹靶作用过程及岩石破碎机理,设计花瓣形贯穿式、花瓣形非贯穿式与圆卵形贯穿式3类弹体,基于57 mm轻气炮和14.5 mm弹道枪开展低速(71.4~280.0 m/s)与高速(453.0~612.0 m/s)撞击单轴抗压强度180 MPa高强度玄武岩实验,获得不同构型和入射速度下弹体变形模式、反射速度及反射动能比、岩石破碎区直径、开坑深度及碎岩质量变化规律。实验结果表明:低速撞击下,两类花瓣形弹体的反射速度较圆卵形弹体降低了约21.9%~42.8%,且具有更低的反射动能比;高速撞击下,花瓣形非贯穿式弹体的弹靶作用过程为多点同步撞击与泰勒杆式撞击两段式过程,其碎岩质量约为花瓣形贯穿式弹体的3倍。研究结果为可变形异型弹体构型设计、高强度岩石破碎机理研究提供实验验证与研究思路。

聚能杆式射流侵彻混凝土和岩石靶体试验与数值模拟

为研究聚能杆式射流成型及其对混凝土和岩石靶体的侵彻破坏特性,分别开展了大隔板聚能装药射流成型X光试验及侵彻混凝土和岩石靶试验。同时,利用ANSYS/AUTODYN有限元软件,针对大隔板聚能装药爆轰波演化过程、杆式射流成型及侵彻混凝土和岩石过程进行了数值模拟,结合试验结果分析了聚能杆式射流对混凝土和岩石靶体的侵彻毁伤特性。研究结果表明:大隔板聚能装药炸药采用Lee-Tarver状态方程能够较为准确的描述爆轰波的传播过程,射流参数(侵彻体长度、射流长度、射流头部速度和射流直径)与试验相比最大误差为12.8%。大隔板聚能装药起爆后可形成大长径比的杆式射流,侵彻后的混凝土和岩石靶中均有明显的开坑区,但侵彻混凝土过程中扩孔作用不明显。其中,侵彻试验中混凝土靶形成的侵彻深度和侵彻孔径相较于岩石靶分别提高了46.7%和48.1%,而岩石靶表面破坏程度和开坑区域均大于混凝土靶。与混凝土靶相比,由于射流侵彻岩石靶过程中裂纹的不断扩展,形成的裂纹长度和宽度均大于混凝土靶,因此靶体损伤范围较大,内部破坏严重。

基于遥感技术的贵德盆地多元信息干热岩靶区预测

为探明贵德盆地干热岩资源位置及分布范围,首先利用Landsat 8 TIRS(thermal infrared sensor)热红外数据,通过单窗算法和劈窗算法对贵德盆地地表温度进行遥感识别,确定了高温异常区位置;然后基于干热岩形成条件构建了包括地层、岩体、断裂、环形构造、线性构造、水热蚀变异常、地表温度异常、温泉、地热钻探、区域重力异常、区域航磁异常、电磁勘探信息等12个因子的多元信息干热岩靶区预测模型,并对贵德盆地干热岩靶区进行了预测。研究结果表明:1)贵德盆地干热岩以新近系、三叠系和第四系为保热盖层,大型北西向晚三叠世中酸性隐伏花岗岩为储热岩体,北北西向瓦里贡山深大断裂及花岗岩体为导热通道,下地幔软流圈供热和壳内部分熔融层供热为主要热源,岩石放射性产热为叠加热源;2)盆地内隐伏岩体预测区、地表温度异常区、水热蚀变异常区均具有沿北西—南东方向分布的特点,且分布位置相互印证;3)经过模型确定贵德盆地内存在一个沿北西—南东方向分布的大型干热岩带,面积约820 km^(2)。

岩石岩性轻量化网络识别方法及其隧道工程应用

在隧道工程地质勘察中,需要对岩石岩性进行判断和识别,以便开展工程岩体定量分析及工程地质安全评价。鉴于目前岩石岩性识别过程中存在主观性强、周期性长等问题,结合岩石表面岩性特征信息,提出基于MobileNetV3轻量化网络模型的岩石岩性快速识别方法。首先采集工程中常见的20类不同岩性的岩石图像样本并搭建图像数据集,通过构建MobileNetV3网络模型和迁移学习方法对岩石图像进行训练,获得MobileNetV3岩石岩性识别模型;然后,将MobileNetV3岩性识别模型与EfficientNet-B0,Xception和Inception-ResNet-v2网络模型的岩性识别结果进行对比,从而评估其训练效果。此外,采用MobileNet网络替换SSD模型的主干特征提取网络,构建轻量化MobileNet-SSD目标检测模型对岩石图像进行检测与识别。结果表明,MobileNetV3网络模型识别岩石岩性的准确率为98.2%,模型大小仅为12 MB,对测试集上单张图像从输入到输出识别结果的平均时间为812 ms;与其他模型相比,该模型在识别精度、模型大小和识别时间上,都具有一定优势;通过MobileNet-SSD目标检测模型,可以实现对岩石目标的定位以及多种岩石同时识别。将MobileNetV3网络模型应用于隧道掌子面岩石岩性识别中,对不同岩性以及同一岩性不同完整程度的隧道掌子面岩石,模型有较好的识别效果。本研究成果有助于提高卷积神经网络模型的可移植性以及隧道工程离线环境下岩石岩性的快速准确识别。

共和盆地兰采温泉地区地热特征及干热岩靶区

干热岩大力开发有助于我国“双碳”目标的尽早实现,其中放射性生热是干热岩形成的重要因素之一,研究该类型干热岩地质特征和放射性生热特征,对选择该类型干热岩勘查目标区具有重要价值和现实意义。为此,以共和盆地兰采温泉群地区为线索,通过野外地质调查、地表放射性伽马测量、岩石放射性测试等手段,研究了高温温泉形成的地热地质条件和放射性特征,并依据地球物理勘查解译数据初步圈定了干热岩勘查目标靶区。研究结果表明:(1)兰采温泉地区擦拉更复式花岗岩体和羊智河—夏琼断裂与兰采温泉群的形成关系密切;(2)该区出露的中晚三叠世斑状二长花岗岩、钾长花岗岩和斑状钾长花岗岩等岩体的生热率表现出异常高的生热率特征,是正常沉积盖层生热率的5~8倍;(3)基于大地电磁测深勘查解译,羊智河—哲格姜—夏琼断裂破碎带下伏低阻体,推测为侵入时代较晚、温度较高的“体中体”花岗岩体。结论认为,该区具有“体中体”地质结构的晚三叠世高放射性斑状钾长花岗岩体,可作为干热岩勘查的主要目标方向;下一步应查明复式岩体空间分布形态,研究复式花岗岩体与地热流体的关系以及对深部温度场的影响机理,进而为圈定干热岩勘查靶区提供更加确凿的依据。

弹体侵彻岩石-混凝土复合靶数值分析

为研究弹体高速侵彻花岗岩-C60混凝土复合靶板的侵彻规律,通过显示动力学软件LS-DYNA建立了尖卵形弹体侵彻复合靶板的数值仿真模型,分析了不同入射速度,不同靶板倾角下弹体高速侵彻复合靶板作用过程,得出弹体速度、靶板倾角对弹体侵彻复合靶板的影响规律。由仿真结果可得:弹体余速随入射速度的增加呈现先增大后减小的趋势,弹体磨蚀率随入射速度的增加呈现增大的趋势。当弹体入射速度一定时其偏转角随靶板倾角的减小呈现增大的趋势,且弹体侵彻第2层靶板时其偏转角较第1层靶板还有所增加。弹体过载与入射速度呈正相关且与弹体质量磨蚀有关,当弹体弯曲时弹体过载会上升。

遥感与化探在内蒙古乌力吉地区找矿中的应用

内蒙古阿拉善盟的乌力吉地区为荒漠戈壁景观区,面积约40 km^(2)。针对该区的地质景观特点,在找矿工作中尝试遥感与化探方法相结合的勘查方式。首先开展多光谱遥感影像蚀变信息提取工作,从ETM+、ASTER影像中分别提取了羟基、矽卡岩化、碳酸盐化等蚀变异常,并对SiO_(2)含量进行定量反演;然后优先在遥感蚀变异常区内开展1∶1万岩石地球化学测量,在先期划定的遥感异常区内圈定出以Au元素为主的大规模综合异常;在对该遥感-化探综合异常区的异常查证中,在钻孔中圈定出厚度超20 m的金矿体,获得快速找矿的效果,表明采用遥感蚀变提取与化探结合的方法在荒漠戈壁景观区找矿中可以快速缩小找矿靶区,提高找矿效率。

冲击地压风险源能量场立体成像智能判识预警技术

针对冲击地压监测还存在难以识别危险区域及其发展趋势,不能针对性采取卸压、解危措施而导致事故频发的问题,开发能量场立体成像冲击风险源智能判识预警技术及软件系统,功能包括:采动能量场2D和3D成像、覆岩关键层智能识别与运动规律监测、地质风险区智能划分和数据驱动联合预警、各个巷道及煤壁的冲击危险状态定量表征、采掘工作面安全进尺预测等。研究表明:不同尺度岩体临近主破裂前的变形局部化现象是冲击发生前的重要前兆信息。采动能量场预警系统,通过成像2D、3D动态云图及危险性指数、微震密集度等时间域监测,实现了在三维空间精准识别冲击危险状态、危险区域及发展趋势,可形成冲击地压风险源靶向判识、卸压措施动态调整的防冲关键技术;采掘过程中实现靶向精准监测(危险区和危险状态),针对性提前卸压或降低开采强度,干涉冲击地压的孕育过程,从而避免灾害发生。成果破解了复杂多因素致灾环境下冲击地压调控难题,实现了冲击地压监测预警和防控技术创新,为风险源超前识别、实时预警和解危措施效果评估提供了关键技术及装备,为冲击矿井安全高效开采提供了保障。

柴北缘尕丘凹陷大煤沟组烃源岩特征及有利勘探目标分析

为明确柴达木盆地北缘尕丘凹陷烃源岩生烃潜力和有效性,选取尕丘凹陷及周边地区典型烃源岩和原油样品,进行岩石热解峰温、总有机碳质量分数、干酪根镜检类型指数和饱和烃色谱—质谱等分析测试,开展烃源岩地球化学评价和油源对比,分析烃源岩展布和埋藏热演化史、油气源、运聚及保存等条件,明确有利勘探目标区。结果表明:尕丘凹陷发育有机质丰度为优质等级、有机质类型以Ⅱ1型为主的烃源岩;烃源岩总面积为750 km^(2),厚度为50~400 m;尕丘凹陷北部洼陷主体烃源岩埋藏经历两次抬升,目前处于低成熟—成熟阶段,以生油为主,烃源岩生成的原油在马北、绿梁山、圆丘等构造和地区聚集成藏;北部洼陷近洼地区发育的背斜、断背斜等构造圈闭为研究区有利勘探目标。该结果为尕丘凹陷进一步勘探提供依据。

肌球蛋白磷酸化靶向亚基家族与心血管疾病

肌球蛋白磷酸化靶向亚基(MYPT)家族包含5个成员,MYPT可通过其自身磷酸化影响肌球蛋白轻链磷酸酶(MLCP)活性与细胞功能,调控Rho/ROCK通路和NO/cGMP/PKG通路,从而在心血管疾病的发生发展中发挥重要作用。现就MYPT家族成员的结构、与细胞功能及信号通路的关系及其在心血管疾病中的作用机制进行综述,为心血管疾病的研究和治疗提供理论基础。