岩石材料冲击开坑行为研究

岩石材料的含孔隙、含水等细观特性对其宏观动力学性能有十分重要的影响,进而影响岩石材料的冲击开坑等动力学行为。采用实验研究和数值仿真分析相结合的方法,围绕含水岩石和干燥岩石的动态力学性能,研究岩石材料的冲击飞溅特性和成坑形态。基于高速破片发射平台,开展岩石材料的冲击开坑实验,分析对比含水岩石和干燥岩石在高速冲击下的开坑效应,以及冲击后成坑形态和喷溅效果。基于实验结果,进行了高速冲击开坑数值模拟研究。研究结果表明:在高速冲击开坑中,含水岩石的坑深小于干燥岩石,其形成的圆锥角度和喷溅速度均大于干燥岩石;岩石的细观特性可以很好地反映宏观力学响应,水的存在弱化了孔隙的作用,对岩石材料的动态力学性能有显著的影响。     

岩石声波频谱分析

将声谱技术用于岩石力学,研究岩石特性是目前国内外前沿性课题。本文叙述了采用我们研究建立的岩石声谱分析宽带声测、数字处理微机系统和声谱测试技术,对七、八十块岩石试件进行声波频谱分析的初步试验成果。结果表明:不同岩石有不同频谱,它反映了岩石特性;声谱分析是研究岩石力学的一种新而有效的测试技术。     

不同岩石物性对超声波传播的影响

通过测量超声波在岩石样品中的传播速度,研究了岩石的结构构造、密度、孔隙度和弹性模量等物理特性对超声波传播的影响.实验结果表明:岩石的结构构造、密度和孔隙度对超声波波速影响较大,而动态弹性模量与超声波速度的关系则反应了岩石可承受形变的能力,超声波在岩石中的传播速度受多种岩石物性的影响,但也具有一定的传播规律.     

岩石密度及磁化率与反射光谱特征关系研究

通过对三大岩类中15种岩石样本（样本总数目达208块）进行取样测定,获得其密度、磁化率以及波段350～2 500 nm的反射光谱数据。以研究岩石物性（密度及磁化率）与其不同波段反射率相关性,求取了相关系数曲线。根据试验结果曲线,进一步对具有岩石反射率定性及定量探讨岩石密度及磁化率前景的岩石种类及波段进行了总结,并且对几种岩石相关系数曲线的特征进行了归纳。认为通过岩石反射率间接获取岩石密度及磁化率的研究思路具有一定意义及可行性。     

基于八面体理论的岩石循环加-卸载本构模型及修正

探究岩石的受力特点及破坏特性是研究岩石地下工程安全性的关键,诸多学者都期望能在岩石本构模型的研究上取得突破性进展。在此背景下,提出了一种能够描述循环加-卸载条件下岩石的本构模型。首先,假设岩石的微元强度服从八面体剪应力理论并且微元破坏服从Weibull概率公式,将岩石本构中的损伤变量以及岩石微元强度表达式里包含的损伤因子进行本构变换,得到关于应力、应变等其他表现加-卸载下岩石损伤本构模型的参数,表示出岩石微元强度和损伤变量,再将得到的岩石微元强度和损伤变量代入所提出的岩石本构模型中,并进行等式变换得到一个函数表达式。通过将其与实验数据进行拟合对比分析,得出修正后的拟合参数,将其代入函数式中,得到损伤本构模型的修正式。最后将拟合参数进行必要的敏感性分析,得出各拟合参数的实际物理意义。     

岩石特性对超声波传播速度的影响

通过声速测定实验仪及数字示波器等装置测量了超声波在岩石中的传播速度,并对岩石成分、孔隙度、吸水量以及岩石温度等参数对超声波传播速度的影响进行了分析.结果表明,岩石孔隙度对超声波传播速度影响较大.同时,超声波传播速度随着岩石吸水量和环境温度的升高,传播速度呈现增大趋势.     

火成岩光谱吸收深度与矿物组分黑云母含量关系研究

岩石的矿物组成成分是影响其反射光谱特征的主要因素之一,是产生各类岩石特征谱带的重要原因。本文选择美国喷气推进实验室提供的岩石样本(包括组成岩石样本的各类矿物百分含量和用Analytical Spectral Devices (ASD)地物光谱仪测得0.35～2.50 μm波长范围内岩石样本光谱反射率)、岩石所包含的各类矿物的光谱反射率为基础数据,根据岩石和所含矿物的光谱线性混合模型,首先进行了岩石及其矿物成分线性混合模拟实验,实验结果表明基于线性混合光谱理论的岩石矿物模拟模型能够较好的模拟岩石光谱曲线,并且能够保留各个矿物组分的吸收特征。然后从火成岩的岩石光谱中选出含有黑云母矿物的八个样本,研究岩石样本中黑云母含量及其在2.332 μm处反射光谱吸收深度的特征,用线性和非线性等多种常用统计模型拟合了岩石光谱吸收深度与矿物组分黑云母含量之间的响应关系,最后本文将增长型(Growth)和指数曲线型(Exponential)两个模型相结合获得新的拟合模型,利用该模型拟合了岩石光谱吸收深度与矿物组分黑云母含量之间的统计响应关系,拟合结果表明二者的相关系数达到0.998 4,标准偏差为0.57 2,虽然利用Growth和Exponential模型拟合的标准偏差小于两个模型结合后的新模型拟合的标准偏差,但新模型的相关系数有了显著提高,这说明新模型拟合效果更接近样本的实测值。     

粗糙度对岩石热红外光谱解混影响的实验研究

现有的岩石热红外光谱解混,大多针对颗粒岩石,无法满足自然界块状岩石高精度光谱解混的要求。研究将粗糙度作为影响光谱发射率与解混精度的考虑因素,研究块状岩石的热红外光谱解混问题。以自然岩石表面形态为依据,设计了三个粗糙度等级;顾及到岩石的结构情况,采用矿物块体拼接的方法模拟制作了3种块状岩石;通过相同和不同粗糙度的解混实验,来研究自然界块状岩石的表面粗糙度对岩石光谱特征和光谱解混的影响规律。结果表明,当矿物端元与岩石在相同粗糙度下光谱线性解混时,效果较好;而在不同粗糙度下解混时,60个解混结果中有48.3%误差超过5%,最大达到25.3%。基于此,建议在实际岩矿高光谱定量遥感中,应该充分考虑粗糙度对光谱解混的影响。     

近红外光谱对天然岩石中矿物成分含量测定的研究

使用近红外光谱仪获取由高岭土、白云母和蒙脱石三种岩石矿物粉末混合成的模拟天然岩石样本的近红外漫反射光谱信息,通过标准归一化(standard normal variable)的方法对光谱数据进行预处理,采用随机森林(random forest)进行数学建模,对岩石样本的组成成分进行预测,预测得到三种岩石成分最小均方根误差分别为：0.088 0,0.095 6,0.121 2。实验结果表明应用近红外漫反射光谱来测定天然岩石中各种矿物成分的含量是可行的,为今后岩石成分的快速检测提供了理论依据。     

二维水槽中岩石坠落激发表面波的生成机制

针对二维水槽中岩石坠落激发表面波的生成机制进行数值和实验室研究,其中数值模型使用边界元方法求解完全非线性势流函数,实验室研究测得不同时刻的波面位移并用于检验数值模型.研究表明,数值结果和实验结果比对良好,这种基于势流函数理论的数值模型能够有效模拟水中岩石坠落激发表面波的生成过程.进一步数值研究了生成波最大位移随岩石大小、密度、初始位置和下落角度的变化,结果发现：岩石大小和密度对生成波最大位移的影响非常重要,而岩石初始位置和下落角度对生成波最大位移的影响较为显著.当岩石大小变大,密度变大,岩石初始位置更靠近 关键词： 水中岩石坠落 波浪生成 边界元方法 波浪破碎     

温室中岩床蓄热性的分析

本文针对被动式太阳温室岩床蓄热系统,分析了岩床孔隙率、粒径和材料对岩床蓄热的影响。岩床应分层铺设, 岩床上部孔隙率、粒径相对较大;超过一定深度后,铺设孔隙率、粒径小的岩石;热容量(pc)和导热系数影响岩床平均温 度日变幅和热惯性。     

原位能量色散X射线荧光分析中岩样基体效应及其修正研究

原位能量色散X射线荧光现场分析岩样矿物成分时,岩样基体效应会对测量结果产生影响。本文以Cu元素作为待测元素,研究了17种不同岩样基体对原位能量色散X射线荧光分析Cu元素特征X射线强度的影响及其修正方法。采用蒙特卡罗方法模拟获得了Cu元素含量相同的17种不同岩样测量谱线,综合各类岩石元素构成的相似性,并依据模拟谱线Cu元素Kα射线强度与谱线参数之间的相关性,反映了原位能量色散X射线荧光分析岩样Cu元素的基体效应并不完全受岩体元素构成或岩石分类的控制,需要依据岩石样分析谱线参数的相关性进行归类讨论。针对基体影响Cu元素特征射线强度相似的15种岩样进一步研究,并对Cu元素特征X射线与谱线主要参数的主成分进行分析,发现散射本底、X光管靶材料特征X射线及其非相干散射峰强度能够很好的描述Cu元素特征X射线强度受岩样基体影响的变化,据此可以对基体效应影响相似的岩体进行Cu元素测量结果修正。采用本文方法同样也能为不同岩性岩体其他待测元素基体效应的修正提供参考。     

三轴应力下花岗岩加载破坏的能量演化和损伤特征

为揭示不同围压下硬岩在破坏过程中的力学性质和能量演化规律,基于RMT-150B岩石力学试验系统对花岗岩试样进行不同围压条件下常规三轴压缩试验。研究结果表明:岩样的峰值应力和围压具有较强的线性关系,利用Mohr-Coulomb强度准则求出花岗岩的黏聚力为23.548 MPa,内摩擦角为57.629°。围压对花岗岩加载破坏过程中能量演化的影响显著,岩石的峰值能量、弹性应变能以及耗散能都随着围压的增大而增大,且两者呈线性增加关系。根据岩石的线性储能规律,提出了确定岩石应力阈值的方法。围压越大,起裂应力和扩容应力越大,且岩样起裂点处与扩容点处的能量也越大;当围压较低时,岩石破坏前储存的能量较少,破坏时能量释放速率低,岩样表现为典型低劈裂破坏;在高围压情况下,能量快速释放,岩样表现为剪切破坏。基于能量演化规律,提出了岩石损伤演化模型,得到了花岗岩的损伤变量D在不同围压下加载破坏过程中的演化规律。     

岩石样品表面流体的核磁共振谱线

已经知道,磁化率对核磁共振(NMR)化学位移的测量有明显影响^[1,2],而且,磁化率效应与样品管的形状及取向(即与静磁场的夹角)等因素有关^[3-7].为了测准样品的化学位移,有多种方法可以消除磁化率的影响。样品形状引起的非均匀磁化会限制核磁共振成像的空间分辨率^[8,9].近来又发展了克服磁化率影响的非畸变成像方法^[10].但是,磁化率引起的多孔固体样品孔隙中和外壁上流体的核磁共振诸线的差异却尚未看到文献报道。本文首次报道岩石样品核磁共振实验中观测到的岩样外表流体产生的谱线,初步讨论了它们与岩石渗流性质的关系。     

两类非对称涡流动所诱导的摇滚运动

文章详细讨论了两类非对称涡流动诱发的模型摇滚运动.第1类是针对旋成体机身组合体模型, 其摇滚运动是由前体非对称涡流动诱发的, 运功形态呈现不确定性, 由模型头尖部的扰动触发形成.文章提出了快速旋转头尖部扰动的控制技术, 以抑制该类模型的大攻角摇滚运动.第2类是针对非常规机身的组合体模型, 其摇滚运动的主控流动是非常规机身和机翼的前缘分离涡流动, 这些流动是由组合体模型的边界条件确定的, 从而运动形态具有很好的确定性.所以, 这类模型的自由摇滚运动必须通过改变边界条件来改变诱发摇滚运动的流动, 以达到抑制模型自由摇滚运动的目的.最后, 文章还讨论了这类运动是由非对称的机翼涡涡强主控的.      

Optimized fuzzy C-means clustering algorithm for the interpretation of the near-infrared spectra of rocks

The rock near-infrared spectrum contains information of its composition and structure. The interpretation of rock near-infrared spectrum is one of the important approaches in the qualitative and quantitative analyses of the alteration minerals in rock. The rock near-infrared spectra are classified using optimized fuzzy C-means clustering algorithm, and the main mineral composition is obtained for different rock samples through the analysis of cluster centers. The minimum Spectral Correlation Coefficient is used as the objective function to classify the simulation data. In this study, the classification method was first tested for parameter setting using simulation data, which was the mixture of several standard mineral spectra quantified in terms of reflectivity in the near-infrared band. Classification accuracies under different fuzzy index values are compared. When the fuzzy index value is 1.5, the classification accuracy of the simulation samples is 83%. The initial values of different cluster centers were shown to affect the classification result. In the practical application, the initial values of cluster centers need to be rationally chosen based on the knowledge of mineral spectroscopy. This method is applied in the clustering analysis of the rock near-infrared spectra, which were also quantified in terms of reflectivity in the near-infrared band. These actual rock near-infrared spectra were measured by a spectrometer, while the classification results were compared with X-ray diffraction analysis to show the effectiveness of our algorithm. Our study has shown that, with the optimized fuzzy C-means clustering algorithm, the interpretation of rock near-infrared spectra can help us obtain information of the mineral composition and structure more effectively in terms of accuracy and speed. This method is suitable for the rapid processing of massive rock near-infrared spectra and may become an important technology in geological survey and geological prospecting.     

超高压淹没射流破岩规律实验研究

 超高压水射流在石油工业中的应用主要是超高压射流联合机械破岩。对超高压淹没射流破岩规律的研究,其目的在于为超高压PDC钻头的研制提供依据。研究发现：影响超高压射流破岩的主要因素有压力、喷距、喷嘴移动速度和喷射角度等,射流压力越高破岩效果越好,最优喷距随着压力的升高而升高,200 MPa时最优喷距达到32.5倍喷嘴直径,150 MPa时破岩效率最高,喷射角度在12.5°时破岩效果最好。     

The influence of music and stress on musicians’ hearing

Hearing and hearing disorders among classical and rock/jazz musicians was investigated. Pure tone audiometry was done in 140 classical and 139 rock/jazz musicians. The rock/jazz musicians answered a questionnaire concerning hearing disorders and psychosocial exposure. All results were compared to age appropriate reference materials. Hearing thresholds showed a notch configuration in both classical and rock/jazz musicians indicating the inclusion of high sound levels but an overall well-preserved hearing thresholds. Female musicians had significantly better hearing thresholds in the high-frequency area than males. Rock/jazz musicians showed slight worse hearing thresholds as compared to classical musicians. When assessing hearing disorders, a large number of rock/jazz musicians suffered from different hearing disorders (74%). Hearing loss, tinnitus and hyperacusis were the most common disorders and were significantly more frequent in comparison with different reference populations. Among classical musicians, no extended negative progress of the pure tone hearing threshold values was found in spite of the continued 16 years of musical noise exposure. In rock/jazz musicians, there was no relationships between psychosocial factors at work and hearing disorders. The rock/jazz musicians reported low stress and high degree of energy. On the average, the rock/jazz musicians reported higher control, lower stress and higher energy than a reference material of white-collar workers.