摘要：三维地质结构模型是地质空间内地质构造和地质体对象边界的数字化表征模型。随着地质数据矢量栅格一体化集成和地质数据空间查询分析需求增多,构建统一表达地质结构的一体化空间数据模型成为三维地质信息科学领域需要解决的基础性问题之一。针对规则网格、PillarGrid和SBRT模型等难以实现复杂地质结构的精细表达问题,本研究提出InterfaceGrid数据模型,充分考虑地质结构和属性的地下分布具有极强的非均匀性、不连续性和空间多尺度性,且表现出纵向分层特性和多属性场耦合的相关性。基于InterfaceGrid设计理论模型和数据结构,构建统一描述三维地质结构的InterfaceGrid数据模型,实现复杂地质结构的矢量栅格一体化表达。基于GeoAtom地原子理论构建InterfaceGrid的形式化表达框架,提出InterfaceGrid的构建流程,以及基于InterfaceGrid模型设计数据更新和空间查询算法。采用GPU光线投射和自适应采样策略实现地质网格的体可视化和在线浏览,结果显示,与SBRT模型相比较,InterfaceGrid能够更加真实地描述地质边界情况,提高了三维地质结构模型的准确性。在全球岩石圈三维网格化构建应用InterfaceGrid,验证了InterfaceGrid在大规模地质数据组织管理中的适用性,相比较PillarGrid数据量减少约1/3,更加适合基于大数据量的网络地学应用服务。

摘要：鄂尔多斯东胜煤田为侏罗系含煤地层,诸多深部矿区2-2煤层和3-1煤层全区可采,并且煤层间距较小。以营盘壕煤矿为地质原型,通过FLAC3D和UDEC数值模拟软件构建研究区域数值模型,围绕2-2煤层和3-1煤层开采引起的地表移动变形及应力场演化规律进行研究。结果表明:多煤层重复采动将引起沉陷盆地中心投影向下煤层采空区方向移动,进而逼近煤层初采中心投影,并最终越过之;两煤层连续开采后,地表最大下沉值小于两煤层单独开采最大下沉值之和,煤层复采下沉系数小于初采下沉系数;煤柱错距与地表移动参数关联密切,错距系数与地表下沉系数、水平移动系数和主要影响角正切分别呈对数正态函数、凹抛物线和凸抛物线函数关系,并且与宽深比作为共同因子对煤层初采及复采表征参数的比值产生耦合影响;另外,同时随着错距的增大,地表沉陷盆地范围先减小后增大的趋势发展,水平移动近盆地等值线由椭圆形向梭子形演化;综合卸压错距经验公式、地表损伤程度及煤柱卸压效果确定的研究区域多煤层开采最优错距为30 m。

摘要：相较于平原地区,黄土梁峁地形下的煤层开采地表移动特征存在明显不同。为分析并揭示梁峁地形下煤层开采地表沉陷异常形变机理,结合现场实测与数值模拟手段,以山西某矿1313工作面为研究对象,对黄土梁峁地形大采高综放开采引起的地表沉陷进行了现场实测,分析了地表移动特征及相关参数取值;利用Rhino软件建立考虑地形的三维模型,导入离散单元法软件3DEC进行数值模拟计算,分析了开采过程中的岩层移动以及梁峁内部塑性破坏演变。研究表明:1313工作面地表移动剧烈,地表下沉起动距小于30 m,超前影响距为73 m,超前影响角为68.7°,走向边界角与上山边界角为40.3°,走向移动角与上山移动角为37.8°,以水平拉伸变形2 mm/m为移动边界的危险移动范围明显大于以下沉值10 mm确定的地表移动盆地范围;利用数值模拟分析黄土梁峁采动滑移过程发现,当工作面自开切眼沿走向回采30 m时,采空区周围岩体应力平衡被打破,顶板在自重以及上覆岩层的载荷作用下产生剪切破坏,采空区周边岩体发生塑性屈服,当工作面回采到120 m时,煤层处于非充分开采阶段,梁峁底部岩体剪切破坏带出现贯通现象,坡体在重力作用下发生向邻空侧的剪切滑移,相较于地表坡度15°的截面,地表坡度18°和22°的截面X轴负方向最大水平移动提升了107.3%与246.5%。

摘要：针对当前计算机教学辅助系统中存在的组卷难度和题型比例不合理等问题,以测量学课程为例,提出了多约束条件的组合优化模型,解决了自动化组卷的多指标参数问题,为实现科学的组卷策略提供参考依据。该模型综合考虑试卷的总分、难度、曝光率、题型比例、章节知识量、培养目标等多个方面的要求进行量化加权,建立了智能化组卷的总约束方程,构建了多参数约束的组合优化模型。采用计算机模拟仿真的方法建立了题库,分析了三种启发式搜索算法求解模型的解算精度和效率。结果表明,利用遗传算法实现的自动化组卷的整体精度和效率更高,在总分、难度、曝光率、题型比例、章节知识量和培养目标方面的平均偏差分别为0.2%.0.074、0.1%6.1%、8.2%和9.6%,迭代次数在230次以内基本能够达到最优解。

摘要：引黄河泥沙充填复垦采煤沉陷地是减轻黄河淤积和提升矿区复垦率的有效途径,有助于改善区域生态环境。该文以黄河主要淤积河段及沿岸150km范围内的23个国家规划矿区为研究区,分别采用沙量平衡法和开采沉陷预计法估算了黄河流域矿区充填复垦泥沙的供给量和需求量,初步分析了适宜引黄充填复垦矿区并设计了概略输沙路径。研究结果表明:1950—2013年,黄河主要淤积河段的总泥沙淤积量约为144.31亿t;截至2013年,各规划矿区充填复垦总需沙量约为225.12亿t;综合考虑泥沙供需状况和输沙距离2个因素,包头、义马、焦作、郑州、肥城、黄河北、淄博7个近距离矿区和乌海、平顶山、晋城、鹤壁、新汶5个中距离矿区适宜黄河泥沙充填复垦,需沙量和需调用水量分别为90.19和148.81亿t;各适宜充填复垦矿区的概略输沙路径长度处于21.98～109.02km,总长度约为643km。研究成果可为黄河泥沙充填复垦技术推广提供前期专题性基础数据,为后续可行性研究、规划设计及充填复垦等相关政策制定提供参考。

摘要：2018年8月24日,甘肃省临夏县韩集镇北山出现明显裂缝、局部下滑并形成滑坡群,紧邻坡脚和坡体上的房屋、基础设施遭到破坏。滑坡群在降雨、地震等影响下存在继续滑动的可能,对集镇和省道交通安全具有潜在威胁,因此开展滑坡群稳定性评价十分迫切。采用野外调查、极限平衡分析和有限元数值模拟方法,对北山滑坡群的各次级滑坡稳定性进行了系统评价,认为连续降雨或强降雨是造成北山出现大面积变形和形成多个次级滑坡的主要诱发因素,滑坡区地形、坡体结构和不合理的人类工程活动为滑坡的形成创造了条件。应用GeoStudio软件对滑坡群不同块体进行定量稳定性评价,结果表明:在自重工况下,滑坡群稳定性较好;在降雨工况下,除H10滑坡外,其余次级滑坡均可能进一步失稳破坏;若区内受到超越其地震基本烈度的地震作用,滑坡群稳定系数将迅速降低,各次级滑坡均可能出现快速失稳现象。根据滑坡群不同次级滑坡的变形特点和成灾模式,建议有针对性地采取坡脚挡土墙、削坡减载、锚杆框架、截排水渠、吊沟及排水抗滑设计等综合治理措施。为保证滑坡影响范围内的居民、建筑及交通安全,应加强滑坡群风险管控,在滑坡治理前需加强监测预警,动态掌握滑体的稳定状态。

摘要：为准确掌握地下开采造成的地表点在任意方向上的移动变形状态及主变形值大小,基于概率积分法基本原理分析了地表点在开采影响下的移动变形状态,建立了地表主变形及其方向的计算方法;采用"应变花"思想,构建了已知任意2个不同方向地表倾斜、水平移动计算地表任意方向的倾斜、水平移动及其主变形值和方向的计算模型以及已知任意3个不同方向的曲率、水平变形值计算该点在平面上任意方向的曲率、水平变形、扭曲、剪切及其主变形值和方向的公式。以2个计算案例说明了公式的使用方法及采用地表移动最大值进行建筑物影响等级判断的重要性。"应变花"算法可以计算地表点任意方向的平面变形状态,易于与现有开采沉陷预计程序结合,对准确掌握开采地表移动变形情况、建(构)筑物损害评估及采空区上方抗变形建筑物设计具有指导意义。

摘要：基于概率积分法模拟了赵固一矿西三盘区塌陷情况,借助ArcGIS平台3D分析功能,综合运用回溯法和土方平衡的思想,从固定复垦标高和固定最大挖深两个角度,分析了研究区挖深垫浅复垦工程在有、无充填材料情形下的开挖深度变化情况.结果表明:1)在固定复垦标高下,有、无充填材料情形下的开挖深度和基塘比都与最大挖深呈显著正相关关系,同一最大挖深下有充填材料的开挖深度和基塘比更大;2)从固定最大挖深角度看,在有、无充填材料情形下,开挖深度与复垦标高具有较强的正相关关系,基塘比与复垦标高线性正相关性明显.同一复垦标高下,有充填材料的开挖深度和基塘比相比于无充填材料更大;3)根据研究区工程设计实际情况,分别求取并验证了复垦工程在有、无充填材料情形下的开挖深度分别为3.12 m和2.98 m,相应的复垦后基塘比分别为1.345和1.282.研究结果可以更加精准地指导塌陷地复垦工程施工,对实现土方资源的最佳配置,最大限度地抢救积水土地具有重要意义.

摘要：为有效指导矿区复垦规划设计与复垦工程施工,从表征地形地貌、区位条件、土壤条件和人文条件的4个方面选取10项指标构建了土地复垦适宜性评价体系,基于ArcGIS栅格分析功能,系统运用三角模糊层次分析法、灰色关联度法和改进的极限综合评价法,以赵固一矿为例,实现了对采煤塌陷地超前复垦适宜性评价,并在此基础上对各复垦方向进行等级划定。结果表明:1)将塌陷地按照宜耕、宜园、宜林3个复垦方向,分别划分为4个适宜等级:高度适宜、中度适宜、勉强适宜和不适宜。不同复垦方向对生态环境的适宜程度存在差别,主要表现为林地>园地>耕地;2)基于GIS将研究区划分为属性基本一致的102个评价单元,综合考虑适宜性评价结果及区域自然经济和基础设施条件,将研究区划分为4个复垦分区,10个分区等级:其中耕地适宜区面积1 296.09 hm^2,占总面积的62.95%,主要分布在中西部塌陷地轻中度损毁地带;园地适宜区面积为16.29 hm^2,占比0.79%,零星散布于轻中度损毁区;林地适宜区面积689.49 hm^2,占总面积的33.48%,主要分布于中东部塌陷地轻中度损毁地势起伏较大的区域;不适宜区面积57.15hm^2,占总面积的2.78%,主要集中分布在中部重度积水区北侧边缘区域。该文的评价方法兼顾了不同复垦方向评价指标的贡献度差异和评价者的主观模糊性,采用GIS技术减弱了人为干扰,使评价单元划分更加合理,较传统评价方法具有更好的适用性,评价结果更加科学、可靠。

摘要：矿井瞬变电磁法由于受到全空间效应的影响,无法实现井下的定向探测,目前尚无从根本上解决该问题的方法。对采集信号进行单向屏蔽有望从根本上突破矿井瞬变电磁法定向探测的难题。通过理论计算、仿真模拟对不同材料和不同结构单向屏蔽装置的电磁场响应特征进行定量分析,确定单向屏蔽装置材料及结构设计参数,并通过物理实验验证屏蔽装置的单向电磁屏蔽效果。研究表明:通过仿真模拟得到锥形结构的坡莫合金屏蔽罩相对其他结构屏蔽装置有更好的单向屏蔽效果,能够在有效压制非探测方向干扰信号的同时,突出探测方向的有效信号;在锥形屏蔽罩高度不变的情况下,锥形屏蔽罩顶角越大,单向屏蔽效果越好。此外,仿真模拟得到的屏蔽方案经物理实验证实具有明显的单向屏蔽效果。