DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 岩石风化是重要的地表过程之一，风化壳主要是由化学风化作用形成的由残积物所组成的覆盖于地表的外壳，是气候、岩性、构造和时间等因素的函数 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。风化壳剖面形态各异，风化产物也不尽相同，化学元素的迁移和富集规律也存在巨大差别 [ 4 ]。风化作用是地球上最为常见的表生地质作用之一，从矿床学的角度来看，很多重要的矿床(如铝土矿、红土型金、镍、稀土矿和表生富集的Fe、Mn、Co、Cu矿等)都与风化作用有着密切的联系 [ 1 ]，在地貌学、环境学、材料防护和文物保护方面都有着重要的理论和实际意义。 花岗岩的主要造岩矿物是石英和长石，而黑云母是花岗岩中含量最高的暗色造岩矿物，其微量元素含量以及元素变化率远高于其他造岩矿物。其化学成分特征能提供关于岩浆起源、岩石成因、构造环境、成岩成矿物理化学条件、后期热液作用以及成矿元素富集特征等方面的重要信息，是研究成岩成矿作用过程、成岩温度和压力条件的理想对象 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]，其化学式为(K{(Mg， Fe) 3 [AlSi 3 O 10 ](OH) 2 })，类质同象代替广泛，所以不同岩石中产出的黑云母，其化学组成尤其是微量元素差别很大。黑云母作为典型的硅酸盐矿物，在地质时间尺度上，其风化与大气CO 2 来源和土壤、水体中营养元素供给、以及酸沉降的中和有着密切的联系 [ 9 ] [ 10 ]。大多学者研究花岗岩中的黑云母多集中于岩石成因及成矿作用等方面 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]，研究黑云母的风化机制者多是在微生物细菌与真菌对黑云母风化作用方面有所涉及，且他们所采用的黑云母样品为岩石中新鲜的黑云母样品 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]，而本文所研究的黑云母为暖温带花岗岩岩体风化壳中不同部位的黑云母，其样品是自然风化状态下的黑云母，具有一定的研究意义。 有学者研究表明，气候条件通过气温和降水量这两个指标对化学风化的地球化学环境起重要影响意义，其中降水因素的制约作用在化学风化过程中更为明显 [ 17 ]。处于我国亚热带季风气候区的南方花岗岩风化壳因高温湿热而风化强烈，多呈红色风化壳 [ 18 ]，黑云母在花岗岩中较易风化，其中的黑云母几乎被风化殆尽；而处于高寒地区的花岗岩风化以物理风化为主，化学风化作用较弱 [ 19 ]，风化壳中黑云母的地球化学特征变化缓慢，基本保持新鲜状态。而本文研究的院格庄花岗岩风化壳位于山东半岛，是我国东部中生代花岗质岩石较为发育的地区，水土流失量较小，风化壳剖面保持了较好的完整性，为典型暖温带季风型大陆性气候，其花岗岩风化壳大都风化程度中等，黑云母从微风化到中等风化直至较强风化均有一定发育，风化过程清晰，对其微量元素在风化过程中的迁移富集研究有助于了解不同矿物对地表化学过程的不同影响。风化壳中大部分微量元素来自于暗色矿物(黑云母、角闪石等)的贡献，对地下水、土壤、河流的元素分配起到很重要的作用。因此本文利用院格庄花岗岩风化壳不同风化层位中的黑云母单矿物的地球化学特征，来揭示其部分微量元素的迁移变化特征。
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user: 2. 地质背景 院格庄花岗岩岩体位于山东半岛烟台市莱山区以南，呈椭圆状，北西—南东方向延伸，面积约90 km 2 ，本区属于属暖温带季风型大陆性气候区，水热状况年际变化较小，年内变化大，年均降水量524.9 mm，年均气温13.4℃，岩体风化剥蚀很深，分布在丘陵环绕的小型山间盆地中。 院格庄岩体大地构造位置(见图1)处于郯庐断裂带以东，苏鲁超高压变质带以西，胶莱盆地以北，胶北地体的北部，牟乳成矿带西部，属于胶东地盾栖霞复背斜的核部 [ 20 ]，区内地层复杂，断裂构造发育，中酸性–酸性岩浆活动频繁。院格庄岩体侵位于古元古界荆山群和粉子山群，并与元古期㟙山花岗岩呈侵入接触。外围出露元古界胶东群的变粒岩，大理岩，上侏罗统莱阳组砾岩，以及少量第四系河流和滨海相松散沉积物 [ 21 ] [ 22 ]。 该岩体由淡灰色粗粒似斑状花岗岩组成，岩相均一稳定，大致可分两个岩相带，即中心相的粗粒似斑状黑云母石英二长花岗岩和边缘相的似斑状中粒黑云母二长花岗岩，并均含暗色微粒包体 [ 22 ] [ 23 ]。院格庄岩体黑云母 40 Ar− 39 Ar等时年龄为(116.8 ± 1.4) Ma，锆石年龄为(113.4 ± 2.5) Ma [ 24 ]，即成岩时代为早白垩世，由此可把院格庄岩体归入岩浆活动燕山晚期的第一阶段艾山阶段。院格庄花岗岩岩体的基质中主要矿物组成为石英含量24.6%~29.5%，钾长石30.50%~31.9%，酸性斜长石(An 25~28) 31.7%~34.5%，黑云母1.7%~10.0%，普通角闪石0.5%~6.7%，以及钾长石斑晶占16%~20%，粒径15~90 mm，基质粒径1~5 mm [ 23 ]。 图1. 院格庄花岗岩岩体地质略图及剖面与样品位置图。编号中YGbr0~9为风化壳中样品，YGwrr1~2为残余岩块
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user: 3. 样品采集及方法 3.1. 野外调查及样品采集 对院格庄岩体进行详细的野外考察的基础上，选取剖面出露完整的花岗岩风化壳进行观测采样，地点为一处废弃的采石场(121˚23'04''E~121˚23'07''E， 37˚19'04''N~37˚19'18''N)，此剖面高度大约为16 m，野外可明显分辨未风化基岩(0 m以下，出露坚硬的花岗岩基岩)、浅灰色弱风化层(0~4 m，多为粗砾石到砂质中细砾，含粗砾状残余岩块)，灰黄色中风化层(4~12 m多为砾质粗砂、中粗砂，含黏土)和黄褐色强风化层(12~16 m砂质黏土和黏土质砂)，层位是渐变的，约2~3 m取一个样品，共采集样品10个(包括基岩与残余岩块)，本文共采用其中9个样品，编号为YGbr0~YGw7，样品位置见图1。 3.2. 实验方法 对进入实验室的野外样品按照规范进行逐一处理。整个实验流程包括对风化壳样品进行干筛、水筛、重液分离、磁选法、研磨法、黑云母光学显微镜下鉴定分选、黑云母样品的ICP-MS、ICP-OES测试等。具体步骤如下： 3.2.1. 黑云母分选 1) 首先使用CJ-1型密封式制样粉碎机，将基岩(YGbr0)、残余岩块(YGwrr1~2)三个样品进行岩石粉碎。先挑选一块基岩用小锤子锤碎至小块，装入粉碎机中的料钵中，待放置好样品之后关闭粉碎机盖子，由于基岩较硬，仪器通电之后需将时间继电器的时间大致调至14 s再进行岩石粉碎，结束后将样品装袋标记；YGwrr1和YGwrr2是弱风化带所取得样品，较为破碎，只需将时间继电器的时间大致调至11 s，再进行岩石粉碎，反复操作完成后装好样品做好标记用于水筛。其余风化壳样品没有残余岩块则不用粉碎。2) 将从野外采取的10个样品利用1~3.5 φ粒径的标准筛进行自来水水筛(直至水的颜色变得清澈)，筛出0.5~0.09 mm粒级碎屑矿物，用数显鼓箱进行48 h烘干后利用万分之一电子天平称取出100~200 g称重并记录。3) 利用隔距磁选法，将黑云母和带磁性的矿物吸出，大部分石英长石矿物被分选出去，数次重复后再次将样品称重记录。4) 用重液二碘甲烷(CH 2 I 2 ， 3.32 g/cm 3 )和三溴甲烷(CHBr 3 ， 2.89 g/cm 3 )调配成密度为3.10 g/cm 3 分选重液，对磁选矿物进行黑云母重液分选，比重液调配详细方法见文献 [ 25 ]，上浮于比重液的矿物大部分为黑云母，进行酒精冲洗之后将样品烘干装袋备用于镜下鉴定。5) 在双目实体显微镜下，对浮选出的黑云母粗矿样品手工挑选出纯净黑云母。常微量测试样品，每个样挑选黑云母50 mg以上。 3.2.2. 黑云母样品的测试 准确称取50 mg黑云母样品于聚四氟乙烯溶样内胆中，加几滴高纯水润湿后，加入1.50 ml高纯HNO 3 、1.50 ml高纯HF，摇匀，加盖及钢套密闭，放入烘箱中于190℃分解48 h以上。冷却后取出溶样内胆，置于电热板上蒸干后，加入1.5 ml的HNO 3 蒸至湿盐状，加入3 ml体积分数为50%的HNO 3 和0.5 mlRh (1.0 × 10 −6 )内标溶液，加盖及钢套密闭，放入烘箱中于150℃分解8 h以上，以保证对样品的完全提取。冷却后用去离子水定容至50.00 g，上ICP-OES (全谱直读电感耦合等离子体光谱仪，型号ICAP6300)测定(Ba、Sr、Zr)。从待测溶液中取出10.00 g，用去离子水稀释至20.00 g，用IPC-MS (电感耦合等离子体质谱仪，型号：ThermoXSeries2)测微量元素(Li、Be、Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rb、Y、Nb、Mo、Cd、Cs、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Tl、Pb、Th、U)。
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user: 5. 讨论 5.1. 影响风化黑云母微量元素分布特征的主要原因 近地表环境中，黑云母的风化受温度、水、酸碱度等因素和云母种类的影响，伴随着风化的进行，黑云母风化后转变为其他矿物类型，黑云母矿物会发生成分和结构与性质上的变化 [ 37 ]。风化黑云母大部分微量元素在壳顶出现含量明显的减少或富集现象，原因可能是由于黑云母在H 2 O、CO 2 、O 2 以及生物生命活动分泌的各种无机酸、有机酸和腐殖酸的参与下发生复杂化学反应，导致原矿物分解，溶解物质以及新生风化矿物(不容残余)的形成从而使得黑云母发生质的变化 [ 38 ]。在壳顶砂土层存水性弱，部分可溶性元素随水流向下迁移，从而富集在次表层。此风化壳壳顶生长着大量植被，其腐殖质对微量元素(如Cu、Zn等)的吸收，导致部分元素在壳顶富集，黑云母风化后释放出的K元素也是植物生长所需的营养元素，其化学风化率是物理剥蚀和化学水解的耦合过程 [ 39 ]，水解反应过程如下 [ 40 ]： 2 K ( Mg ，   Fe ) 3 AlSi 3 O 10 ( OH ) 2 + 8 H + + 7 H 2 O → Al 2 SiO 2 O 5 ( OH ) 4 + 2 K + + 4 Mg 2 + + 2 Fe ( OH ) 3 + 4 H 4 SiO 4 (1) 黑云母高岭石硅酸 微量元素间的比值也常用来判别土壤发育程度的手段，Ba与Sr、Pb与Zn、Ti与Nb、Cr与Sc、Ta与Hf、Zr与Nb等这些元素在成岩过程中地球化学行为相近，在风化作用下这些元素产生分异，在风化壳和土壤中随着风化程度的增强呈规律性变化，Rb/Sr、Ba/Sr等是应用较为广泛的指标 [ 26 ] [ 27 ] [ 41 ]。Dasch曾对花岗岩在风化作用下Rb、Sr迁移规律进行了研究，认为Rb/Sr比值随风化作用的进行显著增大 [ 42 ]，但是在院格庄花岗岩风化壳中黑云母的Rb/Sr随着风化程度增强其值稳定减小，是因为黑云母中Rb元素随着风化程度的增强产生了淋失，Sr元产生了显著的富集。黑云母在风化过程中Sr的富集是由多种原因造成，可能是黑云母在风化过程中吸收了长石溶解在土壤中的Sr [ 43 ]，另一方面是由于在风化过程中Sr元素容易被黏土类矿物所吸附，而黑云母风化后有粘土化趋势，也有可能是黑云母中含有磷灰石包裹体 [ 29 ] [ 44 ] 导致Sr元素的富集趋势；矿物风化过程中微量元素的变化与常量元素间应存在一定的相关性，在自然界中Rb、Cs、Ba元素与K元素是共生关系，随K元素一起风化淋失；Nb与Ta的原子结构相似，地球化学行为相似，黑云母风化过程中Nb活动性较Ta大，两者的变化趋势相同表现出两者关系密切，燕山晚期花岗岩有60%的Nb分布在黑云中，后期因络合物稳定性不同，以及F、OH、CO 2 、pH等环境因素的改变而沉积于不同的阶段 [ 29 ]。 5.2. 影响风化黑云母稀土元素分布特征的主要原因 稀土元素具有特殊的化学性质，通常认为在风化过程中基本上不活动，其所携带的原岩信息一般不会丢失，故被广泛应用于沉积物物源的示踪研究 [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]。但研究发现稀土元素在表生条件下具有一定的活动性 [ 33 ] [ 48 ]，在风化成壤剖面中常出现典型的稀土元素富集、迁移和分异作用 [ 49 ]。 花岗岩风化过程中，由于REE的再分配导致黑云母在风化过程中REE波动增长，表层富集，这是由多重因素作用的结果 [ 50 ]，其一，黑云母经风化后可能演化为黏土类矿物 [ 14 ]，而稀土元素主要集中在黏土类矿物中；其二，黑云母属于2:1型(Si/Al)晶体结构，表面和晶层都可吸附黏土离子 [ 51 ]；其三，燕山期花岗岩风化壳本身是稀土元素富集和分异的的重要载体 [ 52 ]，而处于此岩体风化壳中的黑云母，很好的继承了母岩中微量元素分布的特征。黑云母REE的这种分布特征表明风化过程中REE是活动的，风化壳不同部位的黏土矿物含量不同，REE的水解和粘土矿物吸附的能力也不同，从而导致REE含量在黑云母风化过程中出现波动变化，笔者认为区域地质与气候条件是导致表层黑云母REE富集的主要原因。 轻稀土元素(LREE)在风化表层明显富集，与山东省花岗岩风化壳稀土元素分布特征一致 [ 53 ]，烟台市处于暖温带气候，土壤pH值为6.5~7，多为弱酸性，有明显的淋溶作用，粘化作用以及生物积累作用 [ 54 ]，风化壳的pH值一定程度上反应稀土元素的含量，实际上也影响着稀土元素的迁移与富集 [ 55 ]。风化作用越强，LREE的水解能力和吸附率相对HREE也就更强，导致LREE活动性弱而更多地留在表层，而HREE在风化壳上层的酸性环境下易形成重碳酸盐和有机络合物，优先被溶解并向下迁移 [ 56 ]，受此气候影响风化壳中轻稀土元素明显富集。稀土元素在自然界中多以+3形式存在，但是Ce元素却具Ce 3+ 和Ce 4+ ，Ce 4+ 的特点是电价高，离子半径小，离子点位高，水解能力强(pH ≈ 3.5开始水解)，在溶液中溶解度较小 [ 29 ] [ 55 ]，此花岗岩风化壳越靠近壳顶pH就越小，酸性也越强，所以黑云母中Ce元素含量在壳顶强烈富集。微量元素的变化特征与风化壳所处地质条件、矿物化学成分、气候、土壤pH、以及氧化还原环境密切相关，但在院格庄花岗岩风化壳所处的地域环境来看气候是主要因素。
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user: 6. 结论 1) 处于暖温带的院格庄花岗岩风化壳中的黑云母微量元素Ba、Rb、Li、V、Ni、Cr、Co等元素的含量随着风化程度的增强呈减少趋势，Sr、Pb、Be、Cu等元素含量呈强烈的富集趋势，尤其风化后期高度富集，Zr、Hf、Nb、Ta、U等元素含量变化较为剧烈；Ba、Rb、Cs流失率较高，Co、V、Ni、Cr等元素的流失率次之，Sr元素的富集率远高于其他元素；次表层中黑云母微量元素的富集率和迁移率大于壳顶。 2) Rb/Sr、Li/Sc、Rb/Cs、Ba/Sr比值在母岩中较大，在风化壳中比值较小，随着黑云母风化程度的增强比值明显减小，Rb/Sr比值在风化壳中变化范围为1~8，Li/Sc变化范围为5~17，Rb/Cs变化范围为7~17，Ba/Sr变化范围为4~11，这些微量元素比值在风化过程中变化相对较为稳定，可以作为有效的花岗岩风化壳化学风化程度判别指标。 3) ΣREE与ΣLREE和ΣHREE随着风化程度的增强总体上呈富集趋势，在风化后期显著富集，在表层含量富集到最大值；轻稀土(LREE)元素明显富集，内部分异状况较大，而重稀土元素内部分异状况较小；整体上Eu相对轻微亏损，而δCe在初期和后期风化阶段出现中等负异常，风化中期出现正异常。
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user: 摘要 复合材料具有高减重效率及比强度、比刚度高的优点，已经广泛地应用于航空结构件。为了计算层合板复合材料的层间应力，必须按层建立三维有限元模型。应用有限元软件进行锥壳复材的模型建立，通过PCL编程实现材料特性的自动建立方法。为层压复合材料板层间应力的计算提供一种快捷、准确、有效的模型建立途径。
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user: 1. 引言 基于经典层压板理论的复合材料板壳分析主要用于分析层压板的面内应力分布，无法考虑各子层之间的相互作用 [ 1 ]。由于结构形式的多样性，以及层压板铺层顺序和方向的任意性，三维数值分析似乎是唯一能够胜任层间应力分析的方法 [ 2 ]。采用有限元软件进行实体建模，采用实体单元进行离散化 [ 3 ]，计算在温度环境下受面内压载荷作用某锥壳复合材料结构的层间应力。
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user: 2. 复合材料锥壳全参数化设计 为了计算层合板复合材料的层间应力，每层必须以实体单元进行网格划分，由于铺层方向的不同，局部坐标系的X轴要与铺层方向一致，这就导致需要建立一系列局部坐标系，材料特性按照局部坐标系逐一描述。 锥壳复合材料结构不同于平板结构，相同层按照剖分密度也需要建立局部坐标系，只有这样，才能满足严格的材料特性输入要求。有鉴于此，用PCL二次开发工具建立了材料特性的自动输入，大大提高了模型建立时间。 根据锥壳复合材料结构的参数形式，设计了图1所示的结构参数输入菜单。主要的PCL函数 [ 4 ] 是： a) uil_primary.get_menubar_id() //菜单标识 b) ui_menu_create() //创建菜单 c) ui_cascadeitem_create() //创建菜单条目 d) ui_item_create() //创建子菜单 e) ui_exec_function() //显示菜单条目 复合材料锥壳参数输入窗体 根据锥壳复合材料结构的参数描述，应用PCL语言编写了输入窗体。该程序需要应用有限元软件提供的窗体筐架定义(appforms.p， appstrings.p， uiforms.p)，同时所编写的PCL程序需要应用CPP编译转换为CPP程序，以此就包含了窗体筐架定义参数。主要的PCL函数是： a) ui_form_create() //建立窗体 b) ui_labelicon_create()//建立标识符 c) ui_databox_create( )//数据输入 d) ui_form_display() //显示窗体 e) ui_form_hide() //隐藏窗体 f) ui_writec() //消息输出 g) ui_wid_get() //获取输入数据 图1. 复合材料锥壳的参数输入菜单窗体
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user: 3. 锥壳层合板复合材料模型建立方法 3.1. 模型建立 锥壳层合板复合材料共22层，单层厚度0.12 mm，铺层方向参见表1。由于每层厚度很小，网格尺寸受到限制，因此选取结构四分之一，根据结构循环对称，四分之一结构便利于约束的施加。网格划分：周向120等份，径向35等份。有限元模型见图2。 图2. 层1、9、12、20有限元模型 3.2. 局部坐标建立方法 由于铺层方向包含45˚铺层形式，无法按照柱坐标进行描述，必须采用局部直角坐标。根据铺层方向，首先依据铺层方向建立4个基准局部坐标系(表1)，其它局部直角坐标系按照按周向120等份旋转而成，即： a) 铺层方向为0˚时，coord 1，coord 5：123；单元特性：D1-**； b) 铺层方向为45˚时，coord 2，coord 124：242；单元特性：D2-**； c) 铺层方向为90˚时，coord 3，coord 243：361；单元特性：D3-**； d) 铺层方向为−45˚时，coord 4，coord 362：480；单元特性：D4-**。 这样，共建立了480个局部坐标系(图3)。 图3. 局部坐标系显示 3.3. 材料特性的建立 480个局部坐标系就意味着需要选择480次单元，虽然按照表1的描述可以清楚地完成材料特性的建立，但是，由于单元太多，逐一选择需花费太多时间而且容易出错。通过PCL编程实现材料特性的自动建立方法。 Table 1 Laying direction， group number and unit numbe 层号 铺层方向/˚ 单元编号 局部坐标系 Ceng-1 45 1:4200 Coord 2 Ceng-2 −45 4201:8400 Coord 4 Ceng-3 90 8401:12600 Coord 3 Ceng-4 0 12601:16800 Coord 1 Ceng-5 90 16801:21000 Coord 3 Ceng-6 −45 21001:25200 Coord 4 Ceng-7 0 25201:29400 Coord 1 Ceng-8 90 29401:33600 Coord 3 Ceng-9 45 33601:37800 Coord 2 Ceng-10 0 37801:42000 Coord 1 Ceng-11 90 42001:46200 Coord 3 Ceng-12 45 46201:50400 Coord 2 Ceng-13 −45 50401:54600 Coord 4 Ceng-14 90 54601:58800 Coord 3 Ceng-15 0 58801:63000 Coord 1 Ceng-16 90 63001:67200 Coord 3 Ceng-17 −45 67201:71400 Coord 4 Ceng-18 0 71401:75600 Coord 1 Ceng-19 90 75601:79800 Coord 3 Ceng-20 45 79801:84000 Coord 2 Ceng-21 0 84001:88200 Coord 1 Ceng-22 90 88201:92400 Coord 3 表1. 铺层方向、组号及单元编号 3.3.1. PCL程序实现 由有限元模型可以看出，每层形式完全相同，单元编号非常规律，这正是程序实现的基本条件。按照有限元软件提供的PCL函数elementprops_create编写，elementprops_create具体描述如下： elementprops_create (D1-1， 71， 25， 30， 1， 1， 7， [13， 21]， [5， 9]， [m:m1-1， Coord 4]， Element 16766:16800 29366:29400 41966:42000 62966:63000 75566:75600 88166:88200) 对于上述函数，粗体字为编程时需要更改的内容。按照表1的单元编号，以其所在层位置进行相应的替换。图4给出层4、7、15、21的第一剖分区域单元的首末单元编号的自动选择。 图4. 层4、7、15、21的单元的首末单元编号 3.3.2. PCL执行 PCL执行共有两步：第一步，在有限元软件平台的最底端命令输入窗口输入：!!input tx_shengcheng.pcl；第二步，在有限元软件平台的最底端命令输入窗口输入：tx_shengcheng。这样就完成了材料性能输入，图5给出了D1-100特性数据描述，其中粗线圆内容为自动选择，粗线方框内容为自动形成。
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user: 4. 算例 图6给出锥壳复合材料整体位移云图，各层位移虽有差异，但差异很小，而且变形形式与整体位移完全相同；图7给出锥壳复合材料整体等效应力云图。表2给出工况2层间应力计算结果。由表2可以看出：各层剪应力很小，最大剪应力为1.43E−3 MPa，发生在第1层与第2层之间；各层主应力小于0.1 MPa，最大主应力为9.66E−2 MPa，发生在第21层与第22层之间。 图5. D1-100特性数据描述 图6. 工况2整体位移云图 图7. 工况2整体等效应力云图 Table 2 Calculation results of interlaminar stres 组号 τ yz /MPa τ zx /MPa σ z /MPa Ceng-1 6.05E−4 1.43E−3 9.01E−2 Ceng-2 6.76E−4 8.98E−4 5.82E−2 Ceng-3 6.76E−4 6.44E−4 5.99E−2 Ceng-4 4.91E−4 6.44E−4 6.02E−2 Ceng-5 5.99E−4 6.07E−4 6.02E−2 Ceng-6 5.99E−4 8.56E−4 5.91E−2 Ceng-7 5.57E−4 8.53E−4 6.01E−2 Ceng-8 5.11E−4 7.51E−4 6.01E−2 Ceng-9 5.07E−4 7.23E−4 5.89E−2 Ceng-10 5.07E−4 7.23E−4 6.01E−2 Ceng-11 4.58E−4 6.49E−4 6.01E−2 Ceng-12 5.90E−4 6.41E−4 5.92E−2 Ceng-13 7.89E−4 6.41E−4 5.86E−2 Ceng-14 7.89E−4 6.92E−4 6.00E−2 Ceng-15 4.97E−4 6.92E−4 6.03E−2 Ceng-16 5.60E−4 6.81E−4 6.03E−2 Ceng-17 5.86E−4 7.91E−4 5.92E−2 Ceng-18 5.86E−4 7.91E−4 6.02E−2 Ceng-19 4.25E−4 6.35E−4 6.02E−2 Ceng-20 4.25E−4 9.42E−4 5.87E−2 Ceng-21 2.89E−4 9.42E−4 5.99E−2 Ceng-22 2.01E−4 6.82E−4 9.66E−2 表2. 层间应力计算结果
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user: 5. 结论 根据锥壳层合板复合材料的特点，以实体单元建立有限元模型，建立了一系列局部坐标系，通过PCL编程自动实现材料特性的自动建立，为层压复合材料板层间应力的计算提供一种快捷、准确、有效的模型建立途径。
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user: 摘要 随着现代工程建设的高效性、信息化和工业化程度等方面要求的不断提高，BIM技术在建筑结构设计流程中的作用也不断地展现。与此同时，新型装配式建筑形式的出现，有效地带动了工业化建筑的发展，运用BIM技术对装配式结构设计流程管理不断成为研究的热门课题之一。本文通过对国内外BIM技术和装配式结构的发展历程、研究现状、相关技术等方面进行了探讨和分析，总结了国内外近年来主要的研究成果，对BIM技术在装配式设计过程中的应用进行了探讨。
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user: 1. 引言 装配式建筑对提升我国建筑业生产效率、节能减排等具有重要意义 [ 1 ]，是国家“十三五”战略规划之一。发展装配式建筑是建造方式的重大变革，是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]，有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业新动能、推动化解过剩产能 [ 5 ]。2016年9月，国务院发布实施《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》后，装配式建筑等新技术得到广泛应用 [ 6 ] [ 7 ]。2017年11月和2020年9月住建部先后确认了第一批、第二批装配式建筑范例城市和装配式建筑产业基地，进一步推动了装配式在我国建筑业的发展 [ 8 ]。 建筑信息模型(Building Information Model， BIM)的出现在一定程度上促进了建筑工业化的进程，使得工程设计、工程建设、材料运输与施工等流程的效率和成本消耗得到了一定程度的控制，通过加快工业化与信息化密切结合，达到工程建设的可持续化发展的目的 [ 9 ]。 本文通过对国内外装配式建筑结构设计发展历程及研究现状进行分析总结，对比出传统现浇式建筑与基于BIM技术的装配式建筑优劣势，对装配式建筑发展的经验进行总结，归纳出未来发展趋势，为该领域研究提供新思路。
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user: 3. 国内外装配式结构设计研究现状 Wisson D. G. Smith [ 36 ] 通过总结英国的装配式建造的发展过程，认为装配式建筑有别于传统的建筑形式，是在专业的生产工厂预制加工并提供服务的一种新型建造方式，而BIM在承包商的项目管理中的相关效用包括减少错误和返工。 Alistair G.F. Gibb [ 37 ] 认为装配式建筑是建筑业和工业融合的产物，将装配式建筑定义为新型的建造过程，此过程涵盖了设计、生产制作、运输以及安装阶段。 Richard [ 38 ] 认为装配式建筑主要是通过建筑标准化，构配件生产工厂化，施工机械化和组织管理科学化，进而提高劳动生产率，降低工程成本的建造系统。 Hass [ 39 ] 教授通过对系统分类，得到16种装配式建筑类型，并提出预制类型涵盖主体结构和非主体结构预制的观点。 Bell [ 40 ] 从装配式建筑空间维度的出发，将装配式建筑分为容纳体积预制(volumetric prefabrication)、非容纳体积预制(volumetric prefabrication)以及混合式容纳体积预制三种类型。 Dong [ 41 ] 在Bell研究的基础之上对装配式建筑进行重新分类，共分为两种类型即2D和3D。2D类型主要包含构件于面板，其主要特征是这些构件和面板先期在预制生产车间经过切割、浇筑、养护后成型后，通过物流运输系统运送到施工现场。3D类型意为三维空间立体部品部件，主要包含一体化厨房以及盥洗室等。 Shahzad [ 42 ] 等学者将装配式建筑构件划分为预制构件、嵌入式预制构件、模块化预制构件以及整体式预制。 袁鹏飞 [ 43 ] 针对保障房工业化建设水平的评价进行研究，力图充分发挥装配式建筑优势，满足保障房标准化高、成本低的要求。从建筑设计标准化、构配件部品生产工厂化、施工建造装配化、生产经营信息管理化、绿色节能化五个方面进行了评价体系的建立，指标框架清晰。 姚刚 [ 44 ] 从基于BIM的工业化住宅协同设计角度出发，对工业化住宅协同设计的关键要素进行了详细的研究，并对各要素间的冲突点进行了消解研究，最终提出了协同设计的整体流程，研究作为BIM在装配式建筑中应用的理论内容，有重要的参考意义。 吴琨 [ 45 ] 等研究了如何将预制装配式技术应用到传统风格建筑的设计和施工中，给出了传统风格建筑关键节点及关键构件的装配式节点的构造处理；郄禄文 [ 46 ] 等借助Revit强大参数化建模功能对装配式混凝土剪力墙结构中拆分设计进行研究，提出了基于Revit的装配式混凝土剪力墙构件拆分设计的流程。。
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user: 4. 相关技术的对比分析 4.1. 传统建筑与基于BIM的装配式建筑对比分析 由于装配式构件大多数是在工厂完成的，现场施工时仅需要通过吊装和搭接处理等完成，施工效率较高，在能源的使用和消耗方面也比较低，有效改善了传统工程建设的粗放型与劳动密集型的生产模式，是当前和未来工程建设的重要发展趋势。以往工程建设的主要模式和现代大规模工程建设的形式和工业程度存在着很大差别，见表3。 Table 3 Comparison of the main forms of traditional engineering construction and prefabricated constructio 区别 传统建筑 基于BIM的装配式建筑 消耗资源情况 耗费能源、占地大、不可持续利用 节约资源、占地小、可持续利用 生产效率 现场人工作业多、机械使用率低、建设速度慢 劳动力需求低、机械化程度高、建设速度快 环境保护 噪声大、环境污染严重 装配式构件工厂生产、噪声低、污染小 生产力占用情况 工作强度大、现场人员占有量大 工业化生产、机械化程度高、技术人员素质要求高 设计内容 各专业设计内容符合相关规范要求 除现浇设计内容外，需对构件节点、连接做法等细节进行深化设计，且将各专业设计内容整合在一起 设计流程 立项→设计→施工→使用 立项→策划→设计→生产→施工→装修-→使用→更新 多专业协同 各专业密切配合后各自深化 各专业在同一平台上深化设计工作 协同工具 CAD、相关插件 Revit、Archive、Midas、Lumion 图纸表达 二维 二维+三维 工地验收 施工现场验收 对构件厂和施工现场均进行验收 表3. 传统工程建设的主要形式和装配式建设的对比 4.2. BIM、SEM、RFID与IBMS对比分析 BIM是建筑信息模型的简称，BIM技术是利用各种BIM软件，例如Revit利用系统族或自制族将工程建设各个构件组合成一个构件库。然后对这些族添加各种材料，图形信息，以及构件组装先后信息等各种信息。构建多维信息模型，模型信息动态变化，建设各个阶段丰富信息，改进信息，实现实时动态控制 [ 47 ]，见图1。 图1. 基于BIM的装配式建筑管理模型 结构方程模型(Structural Equation Modeling， SEM)作为一种多元统计技术，能够同时处理多个原因、多个结果的关系，容许变量存在测量误差，并且能够测量整体模型的拟合程度。因此，考虑到装配式建筑成本影响因素间可能具有的复杂交互关系，选取结构方程模型作为工具进行研究，概念模型见图2。 图2. 基于SEM的装配式建筑概念模型 射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术，俗称电子标签，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。将RFID标签附着于目标物上，通过扫描读写器读取数据(见图3)。RFID技术可识别高速移动的物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。每个标签具有唯一的电子编码，进而识别目标对象。阅读器用来读取标签信息，天线传递射频信号。 图3. 基于RFID的装配式建筑信息平台 智能建筑管理系统(Intelligent Building Management System， IBMS)主要包括楼宇自控系统、消防系统和监控系统等，对相关系统应进行优化设计，可提升运维管理能力(见图4)。IBMS通过统一的管理平台，对建筑物设备进行自动控制与管理，实现对空调、给排水和供电设备综合管理与控制，确保建筑物实现节能、经济和生态效益，满足决策管理工作需求。通过对相关管理措施应用，可提升建筑运维管理的智能化与信息化，使得建筑管理工作更加安全、高效。 图4. IBMS系统结构图
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user: 5. BIM技术在装配式结构设计中的应用分析 BIM模型是一个动态的三维数据模型，具有可视化、模拟性、协调性、优化性、可出图性、一体化、参数化和信息完备性等特点。因此把BIM技术作为辅助手段可以解决装配式建筑生产建造过程的关键技术问题(见表4)。 Table 4 Application of BIM in structural design of prefabricated Building BIM参与过程 应用 关键技术问题 相关文献 规划阶段 信息整合、场地布置 运用BIM技术把模型导入地图进行场地规划和建模，以帮助决策者实现合理的建筑规划 涂劲松 [ 47 ] 、Amir [ 48 ] 、赵霞 [ 49 ] 设计阶段 参数化建模、协同设计、建筑能耗分析与模拟 利用BIM可以进行正向的三维设计，这样可以极大地提高建筑设计效率，减少甚至消除二维设计所带来的错、漏、碰、缺现象。建立构件标准族库，与构件生产厂商对接，可实现人工智能拼装设计、智能生产和建造。 黄立新 [ 50 ] 、Gilbert [ 51 ] 、Afsari [ 52 ] 生产施工阶段 数字化加工、成本管理、施工进度管理 运用BIM技术可以实现设计方将所有的设计数据以及参数通过条形码的形式直接转化为装配式结构加工参数，实现设计信息和生产系统的直接对接，避免生产错误、提高预制构件生产的自动化程度和生产效率。 乔长江 [ 53 ] 、朱丽玲 [ 54 ] 、吴平 [ 55 ] 工程造价 估算、概算、施工预算、进度款支付、竣工结算 利用BIM技术进行精准建模在造价预算方面可以实现准确校核、查验、快速提取工程量，减少工程造价人员的计算强度，提高工程造价精度和效率。 李静 [ 56 ] 、张树捷 [ 57 ] 、方芳 [ 58 ] 运维阶段 信息集成平台 BIM技术与装配式建筑的结合可以在工程的全生命周期中进行跟踪维护，与模型对接后可以实现自动监测，可以防止重大安全隐患的发生，以实现BIM技术在工程全寿命周期阶段的管理应用。 项兴彬 [ 59 ] 、王信信 [ 60 ] 、王茹 [ 61 ] 表4. BIM在装配式建筑结构设计中的应用 图5. 传统建筑与BIM装配式建筑结构设计对比图 装配式建筑建造过程与传统现浇式建筑相比具有明显不同(见图5)，其使用的建造技术也发生了根本性的变化，这些变化贯穿于装配式建筑设计、生产、物流和装配等整个建造过程。基于BIM的装配式建筑项目信息管理平台有利于加强各参建单位之间协同工作，对项目工程量信息进行精确处理，对项目相关信息进行集成管理同时可以对项目数据信息进行积累与共享，加快装配式建筑实现标准化、工业化和产业化，改变传统建造方式，实现节能环保和经济效益。
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user: 6. 结论与展望 装配式结构作为当前国内外大力发展的重要结构形式之一，有效地提高了建筑工程产业的工业化进程，为建筑工程建设的高效率和经济性提供了可能。BIM技术在装配式结构设计、施工、建设运营等阶段的应用，有效提高了装配式结构的适用性、高效性和各专业之间的协调性。通过BIM技术能够全面实现设计管理、3D施工模拟、运营管理等，为工程项目的顺利建设提供了保障。本文通过BIM技术和装配式结构国内外研究现状、理论基础等的研究，并借助BIM技术在项目设计流程中的分析，为实体工程项目的实施提供了技术支持。 随着信息化技术的不断发展，一方面，可以将BIM技术与无线射频识别(REID)技术、物联网、全球定位系统(GPS)等信息技术相结合，将装配式建筑整个建造过程形成一个可以系统，自动、实时对预制构件进行识别、定位、监控的体系，将更有效的对装配式建筑造价进行控制。另一方面，BIM技术在装配式建筑应用过程中的信息传递与共享的信息交换方法还需进一步深入研究，在一定程度上影响了BIM技术优势的发挥，所以，未来应该在这一方面进行积极探索。
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user: 摘要 锡尔特盆地属于克拉通内裂谷盆地，作为北非重要的含油气盆地，近年来仍然不断有新的勘探发现，仍然具有巨大的勘探潜力。通过对北非中生代锡尔特盆地的地质背景、石油地质条件以及含油气系统特征等进行综合分析，认为盆地构造类型多样，烃源岩条件优越，可将含油气系统划分为东部、中部以及西部三个构造单元含油气系统，每个区域有其优越的优势，具有较强的油气勘探潜力。
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user: 1. 引言 锡尔特盆地油气资源丰富，田纳新等人(2008)以锡尔特盆地的地质背景、地质条件以及油气系统分布特征为基础，指出锡尔特盆地纵向上可以划分为前地堑和地堑充填阶段两大套含油层系 [ 1 ]。汪焰等人(2014)详细对比了同属于北非裂谷盆地的锡尔特盆地和佩拉杰盆地的构造沉积演化历史和含油气系统要素特征，分析了2个相似构造背景盆地的油气，发现规模和资源潜力巨大差异的具体原因 [ 2 ]。赵伟等人(2016)以盆地质概况、构造格局、油气成藏条件以及盆地成藏规律为基础对位于东非裂谷西支北段的Albertine地堑进行分析，认为此区域剩余勘探潜力很大 [ 3 ]。杨克绳等人(2010)以肯尼亚安札裂谷盆地与苏丹穆格莱德裂谷盆地相似地质条件为依据，通过对两个裂谷盆地形成演化和构造特征的分析，结合重、磁、地震及钻井资料进行综合评价，重点应用老地震资料重新寻找突破点 [ 4 ]。但现有结果集中在地质资料缺乏且不系统，限制了对盆地构造及沉积充填演化的整体分析，进而限制了对此区域盆地的油气勘探研究；因此有必要系统地进行分析研究，故本文着重通过对北非中生代锡尔特裂谷盆地的地质背景、石油地质条件、油气系统特征及有利方向进行研究分析，探索北非中生代锡尔特裂谷盆地的油气勘探开发前景。
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user: 2. 地质背景 2.1. 构造单元 锡尔特盆地(Sirte Basin)位于北非利比亚的中北部，属于非洲大陆撒哈拉克拉通和地中海大陆架之间的克拉通内裂谷盆地。盆地东北紧邻昔兰尼加凸起，西邻古达米斯盆地，西南部与穆祖可盆地相接 [ 5 ]。锡尔特盆地为利比亚最主要的石油产地，其储量可达利比亚全国总储量的80%以上。盆地油气资源以油为主，累计发现油气储量超过76.46 × 108 t油当量，其中石油63.79 × 108 t。盆地深层以及海上区域勘探研究程度较低，具有良好的勘探前景 [ 6 ]。 锡尔特盆地的发育与白垩纪时非洲大陆普遍的伸展作用有关，以北西–南东向垒–堑构造为主 [ 7 ]。锡尔特盆地整体上可划为分东部次盆、中央隆起带、西部次盆及锡尔特湾次盆4个一级构造单元(图1)。 东部次盆包括阿马勒凸起(Amal)、拉克波凸起(Rakb High)、艾季达比亚凹陷(Agedabia Trough)、海迈马特凹陷(Hamaimat Trough)及萨里尔凹陷(Sarir Trough)等(图1)。 中央隆起带由扎哈马凸起(Jahama)、宰勒坦凸起(Zelten)、迈拉达凹陷(Maradah)及贝达凸起(Beda)等组成。 西部次盆由道尔阿尔阿比德凹陷(Dor Al Abid Trough)、塔哥里菲特凹陷(Tagrifet Trough)、霍恩地堑(Hon Graben)及济莱凹陷(Zellah Trough)等组成，其间为沃丹凸起(Waddan Uplift)及哈雷凸起(Haleigh High)所分割。 本次以地震剖面解释为基础，将锡尔特湾次盆分为4个二级构造单元，分别为锡尔特湾凹陷(Gulf Sirte Trough)、深海凹陷(Lower Sirte Slope)、昔兰尼加凸起(Cyrenaica Ridge)以及锡尔特湾凸起(Gulf Sirte Rise)。 图1. 锡尔特盆地构造图 2.2. 区域构造演化 锡尔特盆地经历了前裂陷期(古生代)、裂陷初期(三叠纪–早白垩世)、主裂陷期(晚白垩世至始新世)和裂陷后沉降拗陷期(渐新世至今) 4个阶段的构造演化(图2)。 盆地总体上发育4组断裂体系，构成了复杂的断裂系统 [ 8 ]。1) 北西–南东向主要断裂分布极为广泛，与区域构造走向一致，控制隆起带的展布；2) 北东–南西向断裂多分布于盆地南部及其以南的基底隆起上，基本上形成于海西期；3) 东西向断裂主要分布于盆地的东部及北部的地中海沿岸，形成于晚白垩世；4) 南北向断裂分布于盆地的南部，形成于早白垩世。 盆地东、西构造带断裂特征及演化差异性明显，西部构造带发育于主裂陷期，以形成受断层牵引背斜圈闭为主；东部构造带形成的时间跨度长，既有形成于前裂陷期的构造，也有形成于裂陷期和裂陷后期的构造 [ 9 ]。 图2. 锡尔特盆地柱状图 2.3. 沉积充填 锡尔特盆地地层沉积充填明显受控于受裂谷活动特征和垒–堑相间的构造格局影响，东、西部差异明显(图3)。 白垩纪时期，海平面有所上升，盆地内河流相沉积与浅海相沉积并存，早白垩世努比亚组和萨里尔(Sarir)组最大厚度1400 m，与下伏基底岩石和上覆拉克波群呈不整合接触，作为盆地最主要的砂岩油气储层发育层段 [ 10 ]。 晚白垩世时期，随着海平面持续升高，盆地逐渐进入海侵期，至马斯特里赫特期海侵范围达到最大，盆地沉积充填上白垩统上中下三套地层，下部主要由巴黑(Bahi)组和马拉格组浅海相砂岩沉积组成；中部则为拉克波群由浅海相页岩、砂岩、灰岩和硬石膏层组成，其中锡尔特页岩作为盆地最主要的烃源岩，在凹陷区厚度达1500 m，此外埃泰勒组页岩亦为重要的烃源岩；上部卡拉什组为开阔浅海相灰岩、灰泥岩和页岩 [ 11 ]。上白垩统最大厚度1800 m，与下白垩统努比亚组呈不整合接触。 图3. 锡尔特盆地沉积演化
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user: 3. 石油地质条件 3.1. 烃源岩条件 锡尔特盆地主要发育多套烃源岩。主要烃源岩为上白垩统的锡尔特页岩，其古地理条件主要为陆表海陆棚型，在盆地中广泛分布。锡尔特页岩为海相沉积的深棕色–黑色、光滑、含黄铁矿的易碎页岩，TOC含量为7%，局部可达到12%。在迈拉达凹陷中部。在盆地的主要凹陷中都发育较厚的已进入生烃门限的锡尔特页岩。 其次为下白垩统努比亚组和萨里尔组中的杂色页岩，在锡尔特盆地则为潟湖–湖相环境，在锡尔特湾主要为海湾型陆棚环境。下白垩统努比亚组和萨里尔组中的杂色页岩以夹层的形式存在于努比亚组和萨里尔组砂岩中，构成良好的生储盖组合。该页岩的沉积范围不大，可形成蜡质较多的原油。其TOC值最高可达9%，干酪根以类型II为主，目前已进入成熟期。该套烃源岩主要分布于盆地主裂陷期形成的凹陷中。 3.2. 储层条件 锡尔特盆地是北非地区油气最为富集的盆地之一，盆地内从基底至渐新统，几乎每个层段都发育储层，包括受构造改造的前寒武系基底、寒武系–奥陶系砂岩、下白垩统陆相砂岩以及上白垩统–新生界碳酸盐岩，又以后两类最为重要 [ 11 ]。 下白垩统陆相碎屑岩储层主要为努比亚组和萨里尔组砂岩，是盆地东南部最重要的储层。其沉积环境主要为盆地裂陷初期充填阶段的河流相沉积，孔隙度为4%~27%，平均16%，渗透率为1~4000 mD，平均150 mD。 上白垩统储层发育于巴黑组、马拉格组、利达姆组、塔哥里菲特组、卡拉什组以及瓦哈(Waha)组。 3.3. 盖层条件 盆地内的盖层较为发育，分布于各层系中(表1)，尤其是上白垩统和下始新统普遍发育的页岩泥灰岩和蒸发岩均为良好的盖层。 Table 1 Table of cap formation in Sirte Basi 盖层 岩性 时代 努比亚组(Nubian) 页岩 晚侏罗世牛津期–早白垩世阿尔布期 埃泰勒组(Etel) 页岩、灰岩、硬石膏 晚白垩世土仑期 拉赫马特组(Rachmat) 页岩、灰岩、白云岩 晚白垩世康尼亚克期–坎潘期 塔格里菲特组(Tagrifet) 页岩、灰岩 晚白垩世三冬期–坎潘期 拉克波群(Rakb) 页岩、硬石膏 晚白垩世土仑期–马斯特里赫特期 锡尔特组(Sirte) 页岩、灰岩 晚白垩世三冬期–马斯特里赫特期 卡拉什组(Kaiash) 灰泥岩、页岩 晚白垩世马斯特里赫特期 哈格法组(Hagfa) 页岩 古新世早–中期 达赫拉组(Dahra) 页岩、灰岩 古新世早–中期 特利斯段(Thalith) 页岩、灰岩 古新世早–中期 哈利法组(Khalifa) 页岩、灰岩 古新世丹尼期–坦尼特期 宰勒坦组(Zelten) 页岩、灰岩、硬石膏 古新世丹尼期–坦尼特期 马布鲁克段(Mabruk) 页岩、硬石膏 古新世丹尼期–坦尼特期 贝达组(Beda) 页岩、灰岩 古新世丹尼期–坦尼特期 拉比亚页岩段(Rabia) 页岩、灰岩 古新世坦尼特期 扎巴尔宰勒坦群(Jabal Zelten) 页岩、灰岩 古新世坦尼特期 哈赖什组(Harash) 页岩 古新世丹尼期–坦尼特期 海尔组马蒂段(Kheir Madl) 页岩、灰泥、灰岩 古新世坦尼特期–始新世伊普里斯期 霍恩蒸发岩段(Hon) 页岩、硬石膏 始新世伊普里斯期–鲁帝特期 吉尔组(Gir) 页岩、硬石膏 始新世伊普里斯期–鲁帝特期 贾卢组(Gialo) 灰岩 始新世中期 奥吉拉组(Augila) 页岩、灰岩 始新世普利亚本期 阿里达组(Arida) 页岩 渐新世鲁培尔期 纳贾赫群(Najah) 页岩 渐新世鲁培尔期–中新世梅辛期 表1. 锡尔特盆地盖层统计表 3.4. 圈闭条件 锡尔特盆地在构造演化过程中形成了大量圈闭，圈闭类型以构造圈闭、地层不整合圈闭和岩性圈闭为主，同时也发育复合圈闭(图4)，其中构造圈闭是盆地最重要的圈闭类型。 图4. 锡尔特盆地圈闭类型图 在盆地中形成的构造圈闭主要为背斜圈闭与断层圈闭。盆地主要的背斜圈闭形成的时间为晚白垩世三冬期–马斯特里赫特期(88.5~65 Ma)、古新世–始新世(65~35.5 Ma)和晚始新世到渐新世(38.6~23.3 Ma)。主要的断层圈闭形成时间为晚白垩世–始新世(88.5~38.6 Ma)、晚始新世–早渐新世(35.4~29.3 Ma)和晚渐新世–上新世(29.3~1.64 Ma)。 盆地的主要不整合圈闭形成于晚前寒武纪(2500~570 Ma)，早古生代寒武纪和奥陶纪(570~408.5 Ma)，晚古生代至早白垩世(408.5~97 Ma)。 盆地内存在一种特殊的岩性圈闭–生物礁圈闭，它是礁组合中具有良好孔隙性和渗透率的储集岩体被周围非渗透性岩层和下伏泥质灰岩联合封闭而形成的圈闭 [ 12 ]。该类型圈闭主要发育于盆地东部地区，主要形成于早古生代寒武纪和奥陶纪(570~408.5 Ma)、晚白垩世三冬期–马斯特里赫特期(86.6~74 Ma)、渐新世鲁培尔期(35.4~29.3 Ma)。
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user: 4. 含油气系统特征 北非锡尔特盆地上白垩统烃源岩分布范围广，烃源岩质量高。其沉积厚度从盆地东部向西部逐渐减薄，导致上白垩世烃源岩平面热演化存在差异，自东北–西南逐渐减小 [ 13 ]。生油窗开始于古新纪中后期–新近纪早期。截止现今，盆地大部份地区处于生油高峰期，仅盆地东北部艾季达比亚凹陷锡尔特页岩因埋深大，已经进入生气窗 [ 14 ]。 由于盆地“东–中–西”构造活动–沉积充填的差异性，盆地内烃源岩严格受构造单元控制而集中分布于各凹陷内，造就了较为特殊的以构造单元为核心的含油气系统。根据构造单元可将锡尔特盆地的含油气系统分为：东部构造单元含油气系统、中部构造单元含油气系统以及西部构造单元含油气系统(图5)。 图5. 锡尔特盆地含油气系统分布图 东部构造单元含油气系统包括的区域有：艾季达比亚凹陷、海迈马特凹陷、萨里尔凹陷以及马拉格凹陷。其含油气系统的烃源岩主要为上白垩统的锡尔特组海相页岩，下白垩统努比亚组和萨里尔组湖相杂色页岩为辅，其生烃类型为油、气混合型，生烃时间一般为古近纪。 中部构造单元含油气系统区域主要分布在迈拉达凹陷一线，烃源岩以上白垩统的锡尔特组海相页岩为主，生烃类型亦为油、气混合型，生烃时间为古近纪。 西部构造单元含油气系统主要分布于锡尔特盆地西部的济莱凹陷区域，烃源岩以上白垩统的锡尔特组海相页岩为主，烃源岩类型为单油型，一般在古近纪生烃 [ 15 ]。 其中锡尔特盆地东南部，临近海迈马特凹陷与萨里尔凹陷，总体处于东部构造单元含油气系统，其烃源岩以上白垩统锡尔特组海相页岩为主，其次还有下白垩统湖相杂色页岩及潜在的三叠系烃源岩作为重要补充，生烃类型为油–气混合型。东部构造带形成的时间跨度长，受主裂陷期–裂后热沉降期的持续构造活动影响，烃源岩有机质成熟度最高，烃源岩条件优越。预示着该区仍具有巨大的油气资源勘探潜力。
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user: 5. 结论 1) 锡尔特盆地的构造演化经历了前裂陷期、裂陷初期、主裂陷期及裂陷后沉降拗陷期4个阶段，强烈的裂陷活动对此地区的成藏形成非常有利；盆地东、西构造带断裂特征及演化差异性明显，西部构造带发育于主裂陷期，以形成受断层牵引背斜圈闭为主；东部构造带形成的时间跨度长，既有形成于前裂陷期的构造，也有形成于裂陷期和裂陷后期的构造。 2) 对于锡尔特盆地而言，主要的储层和盖层形成于裂陷初期、主裂陷期和裂后热沉降期，主要圈闭的形成期有两个：一是晚古生代的加里东期–海西期，另一个是白垩纪–新生代，油气的主要运移和保存期主要是裂后热沉降期。 3) 盆地的构造类型多样，东部构造带形成的时间跨度长，受主裂陷期–裂后热沉降期的持续构造活动影响，烃源岩有机质成熟度最高，烃源岩条件优越。中部生烃类型为油气混合型，烃源岩有机质成熟度较好。西部构造单元含油气系统，有机质成熟度较高，烃源岩类型为单油型，此区域具有较好的油气成藏条件，具有较强的油气勘探潜力。
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user: 摘要 创新发明了一种新型的倒刺锚杆，由母体锚杆和子体倒刺构成，母体锚杆一般采用HRB400或HRB500粗钢筋，子体倒刺为四周带有外扩薄片如倒刺的中空结构，可以通过内置螺纹和母体锚杆螺纹连接固定，也可通过焊接和母体螺杆连接。子体倒刺沿母体锚杆成一定间距布设。成孔后锚杆放入时，倒刺结构的外扩薄片在孔壁约束下，呈微收缩状态紧贴孔壁滑动，到达预定位置后，锚杆在向外拉力作用下，由于孔壁表面呈凹凸糙面，倒刺外扩薄片会顶住孔壁，如果孔壁为硬质岩石，外扩薄片和孔壁之间则为硬接触关系，如果孔壁为软质岩石或土质，外扩薄片则会刺入孔壁，扩大作用范围，提高承载力。基于ABAQUS数值计算软件，研究了倒刺锚杆在硬质岩壁中的力学行为，研究表明：由于倒刺的存在，提高了锚杆的抗拔承载能力，当孔壁为硬质岩石时，外扩薄片和孔壁之间则为硬接触关系，不考虑灌注水泥浆体，倒刺锚杆的抗拔力可达数吨；如果考虑注浆体，倒刺锚杆的抗拔能力会大幅提高，可达几十吨。同时倒刺锚杆制作简便、倒刺结构兼具锚杆对中支架的作用，很有应用发展前景。不足之处在于倒刺锚杆由于倒刺直接和孔壁接触，在作为永久锚杆时，一般只能用于无腐蚀或微腐蚀环境，不宜应用于腐蚀的环境。
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user: 1. 引言 锚杆一般由放置于孔道的直粗钢筋和后注浆体构成，其承载力主要取决于三方面：锚杆钢筋的受拉能力、注浆体和孔壁的粘结能力、锚杆钢筋和注浆体之间的粘结能力 [ 1 ]。在锚杆材质和直径确定即确定锚杆受拉能力的情况下，如何提高注浆体和孔壁的粘结能力以及锚杆钢筋和注浆体之间的粘结能力是提高锚杆承载能力的关键，其中注浆体和孔壁粘结能力更为关键 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。倒刺锚杆正是针对解决这一问题而提出。
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user: 2. 倒刺锚杆结构构造 创新发明了一种新型的倒刺锚杆，由母体锚杆和子体倒刺构成，母体锚杆一般采用HRB400或HRB500粗钢筋，子体倒刺为四周带有外扩薄片如倒刺的中空结构，可以通过内置螺纹和母体锚杆螺纹连接固定，也可通过焊接和母体螺杆连接。子体倒刺沿母体锚杆成一定间距布设。成孔后锚杆放入时，倒刺结构的外扩薄片在孔壁约束下，呈微收缩状态紧贴孔壁滑动，到达预定位置后，锚杆在向外拉力作用下，由于孔壁表面呈凹凸糙面，倒刺外扩薄片会顶住孔壁，如果孔壁为硬质岩石，外扩薄片和孔壁之间则为硬接触关系，如果孔壁为软质岩石或土质，外扩薄片则会刺入孔壁，扩大作用范围，提高承载力。倒刺结构典型的构造示意图间图1、图2所示。倒刺和锚杆组合拼装图见图3、图4所示。CAD尺寸图见图5所示。 图1. 圆型倒刺结构 图2. 方型倒刺结构 图3. 圆形倒刺与锚杆组合 图4. 方形倒刺与锚杆组合 图5. 方形倒刺锚杆几何尺寸图(单位：mm)