不同空间方位异常体的直流电阻率法分析

在运用电流电阻率法进行勘探时,对异常构造的实际位置准确定位以及位置偏差的校准,都能够提高其勘探效果.为了研究直流电阻率法对低阻板状异常体在空间方位上的变化,利用COMSOL软件进行三维半空间的直流电阻率法模拟研究.首先采用点电源对COMSOL软件模拟的数值解与解析解进行误差分析;然后采用单极-偶极和偶极-偶极装置对板状...     

矿山压力对煤层底板破坏深度的数值分析

随着煤炭资源开采深度加大,带压开采已经成为我国深部矿井普遍应用的一种采煤方法,这样面临的煤层底板突水问题变得更加集中。突水系数理论作为评价带压开采煤层底板突水危险性的主要依据,因矿山压力导致煤层底板破坏深度的确定对得出可靠的突水系数值显得尤为重要。本文根据城郊煤矿的开采实践,利用F-RFPA2D软件对煤层底板破坏深度进行数值模拟分析,动态再现煤层底板破坏过程,并得出在不同矿山压力过程中对煤层底板的破坏深度。     

孔内多点源直流电阻率三维正演研究

为验证孔内多点源地面三维观测方法的有效性,通过孔内多点源地表电位场理论公式推导、有限差分数值计算研究了多种地电模型的地表响应.结果表明,钻孔内多点源直流电阻率三维观测思路可行,能够很好地识别地下异常体的平面位置及电阻率高低.可见在工程勘察中,可以在钻孔内布置多个点电源地表三维观测,判定钻孔附近地下岩土层结构及含水区分布情况,为钻孔周围的勘察空白区提供补充,丰富工程勘察资料.     

直流电阻率平衡区域分解算法的 计算效率影响因素分析

区域分解算法作为求解大规模科学与工程问题的一种有效计算手段,已经在地球物理电磁法领域取得了一定的应用,但影响区域分解算法计算效率的因素复杂,前人的研究缺乏对计算效率影响因素的系统讨论和研究。将目前应用广泛的平衡区域分解算法引入到直流电阻率三维正演中,首先对三维模型进行有限差分离散得到线性方程组,然后将求解区域分解为多个不重叠的子域,使用Schur补偿算法将线性方程解耦为子域和共享边界的方程,最后对边界方程进行平衡预处理,并对子域和共享边界的方程进行迭代求解,实现了直流电阻率三维正演,通过与2层水平介质模型的解析解对比验证了算法的准确性和可行性。着重对影响平衡区域分解算法计算效率的因素进行了讨论分析,结果表明子域数目、子域问题和边界方程的解法以及网格大小都会对计算效率产生不同程度的影响。平衡区域分解算法的计算速度随子域数目先减小后增大,随网格增大呈指数增加。采用的3种子域问题和边界方程的解法中,预处理共轭梯度法效率最高,稳定双共轭梯度法次之,最速下降法效率最低。     

煤层开采对底板的破坏规律及其水害防治技术

为了研究团柏煤矿煤层开采对底板岩层的破坏规律,制定相应的防底板突水方案,通过现场实测和数值模拟相结合的研究方法,分析煤层开采对底板破坏规律。结果表明:底板的破坏程度、破坏区域与含水层空间关系是决定矿井底板水害发生与否的关键因素,团柏煤矿10煤开采对底板的破坏范围为12 m~15 m,基于煤矿水文地质条件和研究成果提出了该煤层开采时底板突水隐患的预防和治理对策。研究结果对矿井开采设计与矿井防治水工作具有重要的指导意义。     

基于Matlab的直流电阻率三维数值模拟及可视化

针对直流电阻率法的三维正演问题,采用积分方程法的数值解法,特别地,对板状体三维模型做了具体的网格剖分,在Matlab下编程实现了求解其电位分布的算法.根据电位分布分别采用中间梯度法,三极剖面法和联合剖面法计算了地面的视电阻率分布.结果表明,视电阻率异常图充分显示了积分方程求解的正确性.对于该结果,在Matlab中采用GUI编程生成了更为方便的人机交互式正演界面,该界面具有直观、高效的特点.     

底板岩层破坏的有限元模拟

本文运用NCAP—2D非线性岩石力学有限元程序对某矿8号煤层开采过程中的底板破坏情况进行了模拟,并对模拟结果进行了分析。     

深部承压水上煤层开采底板的破坏特征

淮南煤田潘谢新区A3煤层受底板承压水威胁,为研究其在深部开采条件下的底板破坏特征,根据井田水文工程地质条件,采用FLAC3D分析软件建立数值计算模型,模拟分析不同承压条件及开采进度时底板的破坏深度和应力重分布特征。结果表明:A3煤层底板的采动效应随开采步距增大发生规律性变化,底板破坏影响深度约16 m,应力重分布的峰值点在停采线前约11 m和开切眼后6~8 m处。煤层回采以后,采区四周发生剪切破坏,中部发生拉伸破坏,容易出现底臌。该研究为潘谢新区深部A组煤的安全开采和矿井水害防治提供了依据。     

基于流固耦合数值模拟煤层底板破坏深度研究

随开采深度的加大,华北煤矿区下组煤开采面临煤层底板奥灰岩溶含水层的突水威胁越来越大。晋煤集团赵庄矿15#煤底板距离奥灰平均23.18 m,且井田范围内突水系数普遍大于0.1 MPa/m,加之岩溶陷落柱和小型高角度断层发育,开采15#煤面临奥灰水威胁较大。在考虑赵庄矿的地质构造,矿山压力、奥灰水压及15#煤层开采等综合因素的基础上,建立起15#煤层底板含水层均布水压流固耦合模型,运用FLAC3D软件模拟分析了开采对底板的破坏情况,结果表明:流固耦合条件下底板的最大破坏深度为23 m,承压水最大导升高度为7 m,模拟成果可为15#煤安全开采提供参考。     

杨柳煤矿10煤层底板的采动破坏特征

煤层底板在煤层采动后会发生变形与破坏,煤层底板破坏特征是判断底板突水与否的重要依据。以杨柳煤矿10煤层底板为研究对象,采用理论计算与数值模拟相结合的方式,分析煤层底板岩层在采动条件下的应力变化特征与岩体破坏特征。结果表明:10煤层底板平均厚度59.16 m,在开采条件下最大破坏深度为13.6 m,底板受下部灰岩水影响的可能性很小。该研究可以为分析煤层底板突水机理与底板水害防治提供理论依据。     

原状黄土固结过程中电阻率参数变化研究

通过测试原状黄土固结过程中的电阻率,研究了固结压力和电流频率对电阻率参数的影响规律。结果表明:原状黄土固结过程中,随着压力的增大,横向电阻率增大,竖向电阻率、平均结构因子、平均形状因子和各项异性系数先减小后增大;随着电流频率的增大,平均结构因子和平均形状因子先快速下降后逐渐趋于平稳,各向异性系数先快速上升后缓慢上升;建议类似研究的电流频率范围采用50 k Hz~1 MHz为宜。     

基于电阻率的混凝土裂缝测量方法

基于四探针电阻率测量技术,依据试验测得的混凝土表观电阻率变化确定裂缝位置.在考虑到干燥环境、潮湿环境和输入电流方向对裂缝导电能力影响的前提下,采用数值模拟技术探讨了表观电阻率随裂缝深度的变化规律,并将实际裂缝简化为等效裂缝,进而提出裂缝等效电路和等效电阻的方法,研究了表观电阻率与裂缝密实度的关系.结果表明,依据电阻率测量方法可以准确地找出裂缝位置,裂缝深度和密实度与表观电阻率变化有较好的相关性;在干燥环境下,输入电流方向垂直于裂缝时表观电阻率随着裂缝深度或裂缝等效电阻率的增加而增大,输入电流方向平行于裂缝时表观电阻率随裂缝深度或裂缝等效电阻率的增加而减小;在潮湿环境下,输入电流方向垂直于裂缝时表观电阻率不随裂缝深度或裂缝等效电阻率的变化而改变,输入电流方向平行于裂缝时表观电阻率随裂缝深度或裂缝等效电阻率的增加而减小.     

电阻率层析成像和高精度磁测在防空洞勘察中的应用

利用电阻率层析成像法对防空洞进行探测,二维层析成像反演结果清楚地显示防空洞的位置和埋深.同时,利用高精度磁测进行了验证,获得防空洞可靠的走向延伸.两种地球物理探测方法的综合运用,在中国科学技术大学校园内的防空洞探测中取得非常满意的效果.     

2.5维直流电法正演中Fourier逆变换离散波数的最优化选取

从优化模型和计算方法2方面改进点源2.5维直流电法正演中Fourier逆变换离散波数的最优化选取方法.首先利用均匀半空间点源电位的精确解,基于最小二乘法给出计算离散波数的改进非线性最优化问题;然后,利用差分进化(DE)算法进行求解;最后,研究参与计算的电极距数对模拟精度的影响.对具有解析解的典型地电模型,通过与已有文献计算结果进行比较,验证方法的可行性.研究结果表明:增加参与计算的电极距数可有效提高视电阻率曲线近源处的计算精度,并能保证较大电性差异情形下的计算精度;与现有离散波数相比,本文方法得到的波数具有更高的精度和更大的适用范围.     

高密度电法探测煤矿地下水及溶岩空洞效果

电法勘探是利用岩(矿)石间电磁学性质及电化学性质的差异作为基础的一种勘探方法。其应用领域十分广泛,可在空间、陆地、海洋、地下等各种环境内进行。高密度电法具有观测工作简单、工效高、采集的信息量大的优点;能勘测到地质灾害或岩土工程中诸如隐伏溶洞、地下暗河、节理裂隙等地质问题。利用高密度电法勘查煤层顶板的富含水区以及岩溶空洞的范围,能为煤矿企业预防突水事故的发生提供依据。     

高承压水体上开采底板岩层变形特征研究

在承压水体上开采时,煤层底板突水过程是一个复杂的非平衡、非线性的演化过程。结合朱庄煤矿3629工作面实例,利用理论分析、相似材料模拟研究方法探讨了高承压水体上开采底板变形规律,解析煤层底板隔水层在采动矿压及底板含水层水压的复合作用下的破坏深度、应力传播特征、底板突水极限压力,并将解析解应用于朱庄煤矿3629工作面底板突水预测的实际工程中,取得较好的实际应用效果。     

重塑黄土固结过程中电阻率参数变化研究

通过测试重塑黄土固结过程中不同电流频率下的横向和竖向电阻率,分析了其电阻率结构特性参数(平均结构因子、平均形状因子与各向异性系数)的变化规律,结合微结构的变化探讨了其机理。试验结果表明:重塑黄土固结过程中,竖向电阻率随着竖向压力的增加先减小,减小过程集中在初始阶段(0p≤50kPa),超过这一压力范围后,竖向电阻率呈上升趋势;横向电阻率随着竖向压力的增加先增大后减小,最后呈增大趋势;平均结构因子与平均形状因子均随竖向压力的增加先增大后减小,最终呈增大趋势;各向异性系数随竖向压力的增大先快速减小,并最终趋于稳定;各个电流频率下的电阻率参数值变化规律相似,但数值大小有异。     

纳米锆合金晶格畸变对电子行为的影响

研究了锆合金晶格畸变对电子行为的影响,建立了晶格畸变与电阻率之间的关系模型.结果发现,锆合金纳米化后,随晶格畸变增大电阻率增大,晶粒尺寸越小电阻越大.     

Anomalous temperature dependence of the electrical resistivity of molten Sb

Using the d.c. four-probe method, the electrical resistivity of high-purity liquid Sb has been accurately measured as functions of temperature. It is observed that the resistivity of liquid Sb changes abnormally with increasing temperature, which is very different from that of simple liquid metals. Based on the reported structure factor at several temperatures, the results obtained in this work have been discussed and interpreted qualitatively according to Ziman theory. The analysis suggests that the existence of short-range order structure near the melting point can account for the abnormal phenomenon observed in the resistivity of liquid Sb, in which semimetal-metal transaction takes place in the melting process. At the same time, the progress of the structure change of liquid Sb with temperature has also been pointed out     

Microstructural characteristics and electrical resistivity of rapidly solidified Co-Sn alloys

The rapid solidification behavior of Co-Sn alloys was investigated by melt spinning method.The growth morphology of αCo phase in Co-20% Sn hypoeutectic alloy changes senistively with cooling rate.A layer of columnar αCo dendrite forms near the roller side at low colling rates.This region becomes small and disappears as the cooling rate increases and a kind of very fine homogeneous microstructure characterized by the distribution of equiaxed αCo dendrites in γCo3Sn matrix is subsequently produced.For Co-34.2% Sn eutectic alloy,anomalous eutectic forms within the whole range of cooling rates.The increase of cooling rate has two obvious effects on both alloys:one is the microstructure refinement,and the other is that it produces more crystal defects to intensify the seattering of free electrons,leading to a remarkable increase of electrical resistivity,Under the condition that the grain boundary reflection coefficient γ approaches 1,the resistivity of rapidly solidified Co-Sn alloys can be predicted theoretically.