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期刊信息/Journal information
吉林大学学报（地球科学版）
吉林大学学报（地球科学版）

林学钰

双月刊

1671-5888

jdxbdxb@jlu.edu.cn

0431-88502374

130026

长春市西民主大街938号

吉林大学学报（地球科学版）/Journal Journal of Jilin University(Earth Science Edition)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《吉林大学学报（地球科学版）》力求以繁荣和发展地质学科科技与教育事业为重点，推动科技事业发展，培养新生力量，把期刊办成国内外学术交流的重要园地。本刊主要刊登地质学、地球物理学、地质资源与地质工程、水利工程、土木工程、测绘科学等学科领域中的最新科研成果。 　 《吉林大学学报（地球科学版）》为中文地质学类核心期刊，被国内外10余家数据库和文摘刊物收录和摘引，为《中国科技论文统计与分析》和《中国科学引文数据库》源刊，其被引频次和影响因子在综合类期刊中居于前列。本刊连续多年被吉林省评为一级期刊，多次获国家、省部级优秀科技期刊奖。
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    吉林敦化地区万宝岩组碎屑锆石U-Pb-Hf同位素组成:对区域构造演化的制约

    关子成裴福萍魏敬洋李鹏屹...
    1264-1279页
    查看更多>>摘要：为制约古亚洲洋在吉林东部地区的最终闭合时间,本文选取吉林省敦化地区万宝岩组变质粉砂岩为研究对象,开展系统的碎屑锆石微量元素组成和U-Pb-Hf同位素研究,确定了万宝岩组的沉积时限和物源区特征,并通过碎屑锆石微量元素获得晚古生代地壳厚度的变化规律,探讨了华北板块北缘东段晚古生代的构造演化历史.万宝岩组由互层的大理岩、变质粉砂岩和变质细砂岩组成,碎屑锆石定年结果显示,万宝岩组最年轻峰值年龄约为316 Ma,此外还存在355、398、1 842和2 360 Ma的峰值年龄.其中,古生代碎屑锆石(409～312 Ma)以具有负的εHf(t)值(-15.32～-1.60)及新太古代—古元古代的TDM2年龄(2 293～1 480 Ma)为特征,侵入万宝岩组闪长岩体的时期为276 Ma.综合研究认为,敦化地区万宝岩组沉积时限为312～276 Ma,即早二叠世时期,其沉积时限和岩石组合特征可与延边地区的庙岭组相对比.万宝岩组中的古生代碎屑锆石来自华北板块太古宙—古元古代结晶基底物质的部分熔融.结合其中古元古代碎屑锆石(62.9％)的大量出现,暗示敦化地区或/和附近地区存在华北板块前寒武纪的结晶基底.通过地壳厚度计算表明,敦化地区和内蒙古地区晚古生代的地壳厚度变化趋势一致,说明二者晚古生代的演化历史趋于同步.约245 Ma地壳厚度达到最大(80 km),暗示了古亚洲洋的最终闭合.

    华北板块北缘晚古生代碎屑锆石U-Pb-Hf同位素地壳厚度万宝岩组古亚洲洋

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    基于正交-响应面法的砂土细观参数标定

    刘红帅张东涛
    1280-1290页
    查看更多>>摘要：颗粒离散元的模拟精度主要取决于所标定细观参数的准确性,为提升细观参数的标定精度和效率,本文首先采用抗转动线性接触模型模拟砂土三轴压缩试验;再利用正交试验中的方差分析法筛选出宏观参数的控制性细观参数;然后建立宏观参数与控制性细观参数的响应面方程,依据室内三轴试验确定的砂土宏观参数,代入所建的响应面方程求解得到控制性细观参数;最后结合三轴试验结果验证所标定细观参数的准确性.结果表明:宏观参数包括弹性模量、泊松比、峰值摩擦角和剪胀角,其中弹性模量的控制性细观参数为有效模量和摩擦系数,泊松比的控制性细观参数为刚度比与摩擦系数,峰值摩擦角和剪胀角的控制性细观参数都为摩擦系数;通过三轴试验得出宏观参数取值,弹性模量为83.83 MPa、泊松比为0.45、峰值摩擦角为34.47°、剪胀角为8.93°;进一步标定细观参数取值,有效模量为153.35 MPa,刚度比为2.16,摩擦系数为0.45;利用标定的细观参数进行三轴试验模拟,结果与室内试验结果在低围压(100 kPa)下峰值强度相差7.2％,在高围压(300、500 kPa)下误差都控制在了±15.0％以内,证明了所提出的标定方法具有准确性和可靠性.

    砂土离散元法细观参数正交试验响应面法宏观参数弹性模量泊松比

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    层状土中静压桩连续贯入现场试验与数值模拟

    吴泽坤何来胜白晓宇麻栋栋...
    1291-1304页
    查看更多>>摘要：为探讨层状土中静压桩连续贯入过程的沉贯特性,依托上海市某桩基工程开展静压桩贯入过程现场试验,探究沉桩阻力随贯入深度的演变规律,并结合ABAQUS数值模拟,明确静压桩贯入过程中沉桩阻力、桩周土体竖向应力、径向应力以及径向位移的变化规律.结果表明:层状土的软硬程度制约着沉桩阻力的大小;当桩端贯入浅部粉质黏土层和淤泥质黏土层时,沉桩阻力增长较慢甚至出现减小趋势,当桩端贯入到深部砂质粉土层、粉质黏土层和粉砂层时,沉桩阻力增长较快,其中在砂质粉土层中增长率最高可达174％;桩周土体中竖向应力和径向应力与土层性质密切相关,竖向应力和径向应力最大值均出现在桩端贯入至黏质粉土层时,分别为558.0、1 178.0 kPa,当桩端贯入到下部较软的淤泥质黏土层时,最大竖向应力和径向应力均出现明显退化现象,径向应力退化率达到52％;径向位移随径向距离的增加而减小,其变化规律基本反映了土层性质的变化特征.

    静压桩现场试验沉桩阻力数值模拟竖向应力径向应力径向位移

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    IR-90全液压铁钻工夹持定位精度及其影响因素

    李昊轩王清岩钟蔚岭盛洁...
    1305-1315页
    查看更多>>摘要：铁钻工为先进的钻井辅助作业设备,但国内铁钻工在自动化程度、夹持定位精度和工作平稳性方面有较多不足.为了解决此问题,本文设计了一种新型的铁钻工结构及其液压控制系统.首先通过机-液联合仿真分析,研究了铁钻工上卸扣过程中钻杆轴线的偏移角度和径向力变化;然后在此基础上对铁钻工的控制系统进行优化,采用同步分流马达和PID(比例积分微分)控制,进一步分析液压缸增加输入流量对固定钳和动钳的液压缸同步性能、夹持定位精度及接头螺纹径向力的影响.结果表明:采用PID控制时比同步分流马达夹持效果更好,当单个液压缸输入流量为18 L/min时,固定钳夹紧钻杆时钻杆轴线绕x、y轴偏角能控制在0.10°和0.06°以内,响应速度在6.8 s左右,上下钻杆重心沿x和y轴方向的距离可以分别控制在1.93和2.85 mm之内,保证了固定钳和动钳的夹持定位精度以及动作快速性和稳定性.接头螺纹径向力曲线也表明了铁钻工冲扣时钻杆接头间产生的不平衡径向力(17.2 kN)远大于旋扣时(641.0 N),更易导致钻头磨损.

    铁钻工定位精度机-液联合仿真分析不平衡径向力钻井

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    南京江北新区地铁盾构开挖引发地面沉降三维数值模拟预测

    徐成华何政宇刘刚施威...
    1316-1325页
    查看更多>>摘要：为研究地铁盾构施工引起的地面沉降问题,首先以Biot固结理论为基础,将土体本构关系拓展为黏弹塑性,考虑土体渗透性的动态变化,建立了地铁盾构引发地面沉降的三维全耦合数值模型;然后以南京地铁11号线江北新区马骡圩站至石塘公园站盾构施工区间为例,模拟预测了该盾构区间的沉降量,并完成了模型的校准;最后利用该模型模拟预测了地铁盾构开挖所引起的地面沉降规律,并模拟了盾构拱顶上方土体和盾构底部下方土体的参数变化.结果表明:实测地面沉降量与计算值吻合较好,模型可靠;以模型第二区间段为例,东线轴线处沉降量在52.41～54.52 mm范围内,西线沉降量在53.28～55.60 mm范围内;东线盾构隧道沉降以隧道轴线为中心对称分布,西线隧道开挖后,最终引起累积地面沉降量在轴线之间较大;随着开挖的进行,上方土体孔隙度、渗透系数及泊松比变小,变形模量增大,下方土体变化则相反.

    地面沉降Biot固结理论盾构施工三维全耦合地铁隧道

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    新水情背景下北京平原朝阳—通州沉降区地面沉降特征及其影响

    韩红闪朱琳郭高轩李炳华...
    1326-1338页
    查看更多>>摘要：地面沉降是北京地区突出的地质灾害,严重威胁经济、环境和社会的可持续发展.为了研究地面沉降的时空特征及其影响,本文以北京平原朝阳—通州沉降区为研究对象,先基于Sentinel-1 A/B卫星降轨数据,利用PS-InSAR(persistent scatters InSAR)技术获取了研究区2019年1月-2021年12月地面沉降特征,再采用动态时间规整(DTW)算法定量分析了地面沉降与不同层位地下水位之间的响应关系,并进一步量化了不同深度地下水抽取诱发地面沉降的贡献率.结果表明:1)2019-2021年朝阳—通州地区地面沉降连片发展,年均沉降速率超过50 mm/a的沉降严重地区主要分布在朝阳区东部和通州区北部,其中最大沉降速率达到91 mm/a.2)朝阳—通州地区可压缩层厚度区域分布差异,为地面沉降的发生与发展提供了有利的地质条件.整体上来看可压缩层厚度大小与地面沉降速率成正比,研究区地面沉降速率大于80 mm/a的永久散射体(PS)点所在位置处的可压缩层厚度均大于180 m,且主要处于可压缩层厚度200～220 m的地区.3)地面沉降与不同层位地下水位时间序列响应不同,埋深为50～180 m的承压含水层水位与地面沉降响应程度相对较高,其中92.00和121.42 m深度下地下水位与地面沉降时序的响应程度最高,反映出该层位的地下水位变化是造成沉降的主要诱发因素.

    地面沉降PS-InSARDTW朝阳—通州地下水位影响因素北京

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    微裂缝对灰岩地层固体废弃物回注能力的影响

    魏德葆纪佑军王泽根蒋国斌...
    1339-1349页
    查看更多>>摘要：微裂缝在不同程度上提高了灰岩地层孔隙的渗透性.为了厘清回注过程中微裂缝不同发育情况对钻屑废弃物回注能力的影响机制,确保钻屑回注安全实施,首先采用X射线CT(计算机断层摄影)扫描某气田采集到的灰岩岩心进行数字重构,得到其基质模型,研究废弃物颗粒在孔隙中的运移和沉积机制;然后基于数值算法构建裂缝-基质模型,引入裂缝连通系数与裂缝走向因子定量表征裂缝的连通性和走向,揭示裂缝开度对回注地层渗透率以及废弃物回注能力的影响.结果表明:随着裂缝走向因子增大,横向迂曲度呈减小趋势,减小幅度最大为35.21％,纵向迂曲度呈增大趋势,增大幅度最大为21.59％;f(裂缝连通系数)越大,裂缝-基质模型越容易出现优势通道效应(f≥0.7时尤为显著),渗透率和颗粒逃逸率也越大,其中,在裂缝开度为80μm时,渗透率相比基质模型增大了 0.671 3 μm2,颗粒逃逸率相比基质模型增大了 15.06％.

    钻屑回注灰岩微裂缝连通性走向浆液渗流基质模型

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    现代黄河三角洲沉积物粒度特征及其来源

    于霁怀介冬梅李平
    1350-1361页
    查看更多>>摘要：现代黄河三角洲位于海陆交互地带,为我国重要的生态保护区,同时也是石油开采地.受河流、潮流、人类活动影响,现代黄河三角洲沉积物粒度组成复杂,物质来源多样.本文共采集了黄河三角洲表层沉积物样品219个,首先采用粒度分析方法分析了现代黄河三角洲沉积物的粒度特征以及沉积物来源,然后采用参数端元模型分析方法对沉积物的物质来源进行了划分,最后采用聚类分析方法分析了表层沉积物类型.结果表明:现代黄河三角洲沉积物粒度组成以粉砂(体积分数71.10％)和砂(27.62％)为主,大部分沉积物粒度分选中等,粒度分布曲线呈近对称分布.沉积物划分为EM1、EM2、EM3三个沉积端元,分别代表三种不同物质来源,其中EM1代表旧河流沉积作用,EM2代表海洋潮流沉积作用,EM3代表现黄河河流沉积作用.将表层沉积物分成三种沉积物类型,结合聚类分析结果将黄河三角洲分为三类沉积环境,其中:第一类主要分布在黄河三角洲等西部河流的中上游,包括马新河、沾利河、草桥沟、挑河,主要为旧河流沉积,水动力较弱;第二类主要分布在刁口河、神仙沟、现黄河(清水沟)等东部河流,现黄河河流沉积作用较强;第三类主要分布在黄河三角洲北部沿岸及潮滩,受海洋潮流作用较强,海岸受到侵蚀.此外,人类活动对黄河三角洲岸线变化也产生了一定影响.

    黄河三角洲表层沉积物粒度端元物源分析

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    面向渗漏探测的堤防磁场分布特性分析

    宋俊磊周丹肖国强周华敏...
    1362-1372页
    查看更多>>摘要：快速确定堤防渗漏隐患的位置信息,对堤防的治理具有重要意义.然而在渗漏通道弱磁数据处理过程中,堤防正常场计算往往需要花费较长时间,严重制约着渗漏隐患的定位效率.为解决上述问题,本文基于有限单元法开展了磁电阻率法探测堤防渗漏的建模仿真工作,探究了不同尺寸堤防内稳定电流场及其外部磁场的分布特性,并构建了一定数量的模型数据库.研究结果表明,磁感应强度y分量在测域中部的整体波动相较于x分量和z分量更大,其值随堤防上宽的增加呈下降趋势,而随斜坡角度的增大或堤防主体高度的增加呈上升趋势.依据本文总结的分布特性,可以预测数据库中缺失的堤防正常场,堤防模型的预测平均相对误差为9.63％.

    堤防渗漏磁电阻率法稳定电流场分布磁场分布

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    基于时域有限差分法的电性源感应-极化效应三维数值模拟

    嵇艳鞠邓昌伟王宇航刘航...
    1373-1382页
    查看更多>>摘要：时域电性源电磁探测法是一种可以有效快速探测矿产资源的方法.极化效应会导致电性源电磁响应快速衰减,发生符号反转现象.本文采用Cole-Cole模型描述极化效应,利用整数阶有理逼近算法实现任意分数阶Cole-Cole模型有理化;采用Yee氏网格对仿真区域进行剖分,基于时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)法实现电性源感应-极化效应三维数值模拟.本文对三种典型模型(均匀半空间模型、极化半空间模型和三维极化体模型)的电磁响应进行数值模拟,结果表明:均匀半空间模型的电磁响应与解析解基本吻合,并且相对误差小于10％,证明了三维数值模拟方法的正确性;极化半空间模型与三维极化体模型的电磁响应均在晚期出现了负响应,与极化理论结果相符合.

    电性源Cole-Cole模型有理逼近时域有限差分极化效应

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