Earth Sciences Research Journal

Fluid inclusion study of shear zone hosted lode gold type deposits: El Bagre mining district, Antioquia-Colombia

ABSTRACT The El Bagre mining district is located in the northeastern zone of the Antioquia department of Colombia, in the lower Cauca-Nechi river basin. The shear zone hosted lode-gold type deposits are located in the northern part of the El Bagre mining district. The characteristics of ore-forming fluids were investigated using fluid inclusion petrography and microthermometry analysis. Two stages, were identified in this study, namely a quartz-pyrite pre-mineralization stage (1) and a reactivation-sulfide-telluride mineralization stage (2). Microthermometry analysis revealed the presence of two types of fluid inclusions. Primary aqueous-carbonic inclusions (type I) are trapped in massive quartz, are characterized by the presence of clathrate, with salinities between 1.5 and 8.3 wt% NaCl equiv. and homogenization temperatures (to liquid) between 238.1° and 297.1°C. Secondary aqueous saline inclusions (type II) are trapped in reactivated quartz (type IIA) and crosscutting calcite veins (type IIB). The salinity displays a positive correlation trend from low to relatively high salinity, with 3.82 wt% NaCl equiv. (type IIB) to 9.21 wt% NaCl equiv. (type IIA). Homogenization to a liquid phase occurred between 150.8° and 210.6°C for the type IIA inclusions and between 130.3° and 190.4°C for the type IIB inclusions. Based on these results, the shear zone hosted lode-gold type deposits from the El Bagre mining district, show characteristics of orogenic gold deposits.

RESUMEN El distrito minero de El Bagre está localizado al noreste del departamento de Antioquia-Colombia, en la cuenca baja de los ríos Cauca-Nechi. Los depósitos vetiformes hospedados en zonas de cizalla están localizados en el sector norte del distrito minero El Bagre. Las características de los fluidos mineralizantes se investigaron con un análisis petrográfico y microtermométrico de inclusiones fluidas. Se identificaron dos etapas en este estudio, nombradas cuarzo-pirita premineralización (etapa 1) y reactivación-sulfuro-telururos mineralizante (etapa 2). El análisis microtermométrico reveló la presencia de dos tipos de inclusiones fluidas. Inclusiones acuo-carbónicas primarias (tipo I) atrapadas en cuarzo masivo, caracterizadas por la presencia de clatratos, con salinidades entre 1.5 y 8.3 w%t NaCL equiv. y temperaturas de homogenización entre 238.1° y 297.1°C. Las inclusiones acuosas secundarias (tipo II) están atrapadas en cuarzo reactivado (tipo IIA) y venas de calcita (tipo IIB). Las estimaciones de salinidad muestran una tendencia de correlación positiva con miembros de baja a relativamente alta salinidad, con 3.82 wt% NaCl equiv. (tipo IIB) a 9.21 wt% NaCl equiv. (tipo IIA). La homogenización a una fase líquida ocurrió entre 150.8°C y 210.6°C para las inclusiones tipo IIA y entre 130.3° y 190.4°C para el tipo IIB. Con base en estos resultados, los depósitos vetiformes hospedados en zonas de cizalla al interior del distrito El Bagre, muestran características de depósitos de oro orogénico.

Monitoring Method of Longitudinal Land Subsidence and Deformation in Seismic Geological Disasters

ABSTRACT Monitoring of longitudinal land subsidence and deformation in seismic and geological hazards plays an important role in preventing and curing land collapse, land subsidence, and ground cracks. In this paper, a distributed monitoring model experiment on vertical land subsidence and deformation of seismic and geological hazards is carried out by Brillouin optical frequency-domain analysis technology (BOTDA). By using the self-made indoor longitudinal land subsidence and deformation simulation box, different intensity seismic ground is simulated by air bag. Distributed optical fibers are used to monitor the longitudinal land subsidence and deformation during different intensity seismic and geological disasters. According to different intensity seismic and geological disasters, distributed sensing optical fibers cooperate with the ground to compress or stretch longitudinally and obtain the data of longitudinal land subsidence and deformation. The correction coefficient is introduced to modify the monitoring data of confining pressure-sensing optical fiber and complete the precise monitoring of vertical land subsidence and deformation in seismic and geological hazards. The experimental results show that this method can monitor the vertical ground subsidence and deformation of seismic and geological hazards under different conditions, and the monitoring efficiency and cost are superior to GPS and inertial monitoring methods, and the practical application value is high.

RESUMEN El monitoreo del hundimiento longitudinal de la tierra y la deformación en los riesgos sísmicos y geológicos juega un papel importante en la prevención y corrección del colapso, el hundimiento de la tierra y las grietas del suelo. En este documento, la tecnología de análisis de dominio de frecuencia óptica de Brillouin (BOTDA) sirve para llevar a cabo un experimento de modelo de monitoreo distribuido sobre hundimiento vertical de la tierra y deformación de riesgos sísmicos y geológicos. Mediante el uso de la caja de simulación de deformación del terreno longitudinal interior de fabricación propia se simula un suelo sísmico de diferente intensidad mediante una bolsa de aire. Las fibras ópticas distribuidas se utilizan para controlar el hundimiento y la deformación del terreno longitudinal durante desastres sísmicos y geológicos de diferente intensidad. De acuerdo con estos movimientos, las fibras ópticas de detección distribuida cooperan con el suelo para comprimir o estirar longitudinalmente y obtener los datos de hundimiento y deformación del terreno longitudinal. El coeficiente de corrección se introduce para modificar los datos de monitoreo de la fibra óptica de detección de presión de confinamiento, y completar el monitoreo preciso del hundimiento y deformación vertical de la tierra. Los resultados experimentales muestran que este método puede monitorear el hundimiento vertical del suelo y la deformación de los riesgos sísmicos y geológicos en diferentes condiciones. La la eficiencia y el costo del monitoreo son superiores a los métodos de monitoreo inercial y GPS, y el valor práctico de la aplicación es alto.

Spatial Distribution Characteristics and Optimum Layout of Urban and Rural Areas in Different Geomorphological Types

ABSTRACT Taking Jinghe River Basin in the Loess geomorphological area and Guangnan County in the karst geomorphological area as the study area, the spatial distribution characteristics of urban and rural areas of different geomorphological types are analyzed. By using GIS and related statistical analysis software, this paper summarizes three basic urban and rural types: river channel type, plateau surface type, and loess terrace horizon prototype in the Loess Landscape Jinghe River Basin. It is known that most towns in the loess plateau gully area are in the Jinghe River Basin. According to the spatial distribution characteristics of urban and rural areas, the optimal layout based on the main structure of five districts, nine River corridors, and four plates is proposed. Using the DEM module of ArcGIS to divide the elevation and gradient of Guangnan County, we know that the density of urban and rural settlements in Guangnan County is low and the spatial distribution is dispersed, and the distribution of urban and rural settlements shows a strong elevation orientation. The distribution of urban and rural settlements has a normal distribution relationship with the elevation. The largest number of urban and rural settlements is between 2.1° and 25°. According to the present situation of settlement distribution, this paper puts forward some optimization strategies, such as appropriate settlement scale, settlement space development monitoring, and so on.

RESUMEN Este estudio analiza las características de distribución espacial de áreas urbanas y rurales de diferentes tipos geomorfológicos al tomar como área de estudio la cuenca del río Jinghe, en el área geomorfológica de Loess, y el condado de Guangnan, en el área geomorfológica kárstica. Mediante el uso de Sistemas de Información Geográfica y aplicaciones de análisis estadístico relacionado, este documento resume tres tipos básicos urbanos y rurales: tipo de canal de río, tipo de superficie de meseta y prototipo de horizonte de terraza de loess en la cuenca del río Jesshe. En esta cuenca se encuentran asentamientos humanos principalmente ubicados sobre depósitos de loess. De acuerdo con las características de distribución espacial de las áreas urbanas y rurales, este estudio propone un diseño óptimo basado en la estructura principal de cinco distritos, nueve corredores fluviales y cuatro placas. Al usar el módulo DEM de ArcGIS para dividir la elevación y el gradiente del condado de Guangnan se estableció que la densidad de los asentamientos urbanos y rurales en este condado es baja, la distribución espacial es dispersa y la distribución de los asentamientos urbanos y rurales muestra una fuerte orientación de elevación. La distribución de los asentamientos urbanos y rurales tiene una relación de distribución normal con la elevación. El mayor número de asentamientos urbanos y rurales está entre 2.1° y 25°. De acuerdo con la situación actual de la distribución de asentamientos, este documento presenta algunas estrategias de optimización, como la escala de asentamiento apropiada, el monitoreo del desarrollo del espacio de asentamiento, entre otros.

Eruption Cycle of Volcanic Rocks Based on Virtual Reality Technology

ABSTRACT The eruption cycle of volcanic rocks based on virtual reality technology is studied to reveal the spatial distribution of volcanic rocks and the genetic relationship between different lithologic assemblages, and effectively guide volcanic exploration. Taking Xujiaweizi fault depression and Yingshan depression in Songliao Basin as the research area, the monocular vision method of virtual reality technology is used to collect data from the study area. Then, the three-dimensional dynamic scene of the study area was constructed. Based on this, combined with the research steps and division basis of the volcanic eruption cycle, the eruption cycle of the volcanic region in the study area is studied. According to the characteristics of volcanic activity, volcanic facies sequence, and rock rhythm combination in Xujiaweizi fault depression, the first and three sections of Yingcheng formation are divided into three eruption periods according to the contact relationship between sedimentary strata and volcanic rocks in the eruptive intermittent period. Y1C1, Y1C2, Y1C3, Y3C1, Y3C2, and Y3C3 are respectively from bottom to top. Yingshan volcanic rocks in Yingshan depression are divided into three cycles and six periods. Each stage has significant stages and differences, and the eruption intensity is different. The overall performance is gradually enhanced, and the internal cycle is characterized by the first strong and then weak.

RESUMEN Este estudio analiza el ciclo de erupción de las rocas volcánicas basado en tecnología de realidad virtual con el fin de revelar la distribución espacial de las rocas volcánicas y la relación genética entre diferentes conjuntos litológicos y, además, guiar efectivamente la exploración volcánica. Se definió la depresión de falla Xujiaweizi y la depresión de Yingshan en la cuenca Songliao como el área de investigación. El método de visión monocular de la tecnología de realidad virtual se utilizó para recopilar datos del área de estudio, y se construyó la escena dinámica tridimensional del área de estudio. Con base a esto, además de los pasos de investigación y la base de división del ciclo de erupción volcánica, se estudia el ciclo de erupción volcánica del área. De acuerdo con las características de la actividad volcánica, la secuencia de facies volcánicas y la combinación de ritmo de roca en la depresión de la falla Xujiaweizi, las tres secciones de la formación Yingcheng se dividen en tres períodos de erupción de acuerdo con la relación de contacto entre los estratos sedimentarios y las rocas volcánicas en el período eruptivo intermitente. Y1C1, Y1C2, Y1C3, Y3C1, Y3C2 y Y3C3 están, respectivamente, de abajo hacia arriba. Las rocas volcánicas de Yingshan, en la depresión de Yingshan, se dividen en tres ciclos y seis períodos. Cada etapa tiene diferencias significativas y la intensidad de la erupción es diferente. El rendimiento general se mejora gradualmente y el ciclo interno se caracteriza por primero fuerte y luego débil.

Hydrogeological Modeling in Tropical Regions via FeFlow

ABSTRACT This paper presents the analysis of a regional groundwater model via Feflow in tropical regions using two techniques: pilot points (PP) and constant zones (CZ). These methodologies allow the proper identification of biased parameters and heterogeneities of hydraulic properties. For this purpose, we developed a numerical density-variable model that is limited to reinterpreted data from real measurements. For the CZ, the initial parameters are considered constant; in contrast, in the PP technique, the initial parameters are assigned according to interpolations using in-situ point measurements. The developed model was applied in an area under the influence of the Inter-tropical Convergence Zone, located in the middle valley of Magdalena (MMV). This area is important in the development of Colombia due to its contribution to Gross Domestic Product, and it has been subject to significant changes in land use, as a result of intense economic activities. The established model shows a link between the observed state variable (hydraulic head) and hydraulic conductivity (K) proving the importance of spatial heterogeneity in K. The model is calibrated in order to establish K, the porosity and the specific storage capacity, reducing the mean square error of the state variable dependable on the observation points. The results show that the PP system approach provides a better heterogeneity representation and shows that each parameter is sensitive, and does not depend on other parameters. This research compiles the first breakthrough toward a methodology to assertively restrict a highly parameterized inverse regional model in a tropical basin.

RESUMEN La modelación hidrogeológica se realiza comunmente por la solución de problemas inversos y la estimación de técnicas de parámetros no lineales. A pesar de este escenario común, el uso de estas directrices se limita al muestreo adecuado de los datos de campo. Este muestreo implica una variedad de datos que generalmente tienen poca disponibilidad, especialmente en regiones donde la variabilidad geográfica y climática no permite una medición constante. En este artículo presentamos el análisis de un modelo de flujo subterráneo regional con base en dos técnicas: puntos piloto (PP) y zonas constantes (CZ). Estas metodologías permiten identificar correctamente si hay parámetros sesgados y heterogeneidad de las propiedades hidráulicas. Para este propósito desarrollamos un modelo numérico de densidad variable que está limitado con datos reinterpretados de mediciones reales. Para la técnica CZ, los parámetros iniciales se asignan de acuerdo con su capa, y cada capa se considera constante para los valores de los parámetros; en contraste con la técnica de PP, los parámetros iniciales se asignan de acuerdo con las interpolaciones de mediciones de puntos in situ. El modelo desarrollado se aplicó en un área bajo la influencia de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) ubicada en el valle medio de Magdalena (MMV). Esta área es importante para el desarrollo del país debido a su contribución al PIB y ha estado sujeta a cambios significativos en el uso de la tierra, como resultado de intensas actividades económicas como la agricultura, la energía hidroeléctrica y la producción de petróleo y gas. El modelo establecido muestra un vínculo escaso con la variable de estado observada (cabeza hidráulica -K); esto demuestra la importancia de la heterogeneidad espacial en K. El modelo se calibra para establecer K (como una variable anisotrópica que varía espacialmente), la porosidad (n) y la capacidad de almacenamiento específica (Ss) en el PP y CZ, y que reduce un error de "cuadrado medio" de la variable de estado dependiente de los puntos de observación. Los resultados muestran que el enfoque del sistema PP proporciona una mejor representación de heterogeneidad y muestra que cada parámetro es sensible y no depende de otros parámetros, lo que da a los resultados de la evaluación independencia de los hechos y autenticidad. Esta investigación compila una metodología para restringir asertivamente un modelo inverso altamente parametrizado con datos de campo para estimar parámetros de acuíferos que varían espacialmente a escala regional.

Study on the Evolution Monitoring of Topographic and Hydrological Characteristics of Small Watershed Based on Remote Sensing and GIS

ABSTRACT Soil and water conservation is one of the key measures to improve the ecological environment of small watersheds and maintain the healthy life of the region. With the current method used to monitor the evolution of topographic and hydrological characteristics of a small watershed, the edge keeping index of the image and the signal-to-noise ratio of the image are low, the monitoring results are inaccurate, and there are some problems such as low edge keeping ability, poor denoising effect, and low monitoring accuracy. A monitoring method based on remote sensing and GIS for the evolution of topographic and hydrological characteristics of small watersheds is proposed. The hyperspectral data was transformed by the Principal Component Analysis (PCA). Group principal component images, use sparse representation method based on adaptive dictionary and dual-tree complex wavelet transform method to denoise principal component images with a small amount of information were the objectives of the paper; also the use the multi-scale wavelet transform to detect image edge; build a binary model of a pixel, extract vegetation index, and terrain factor based on a binary model of the pixel, and realize terrain and hydrological characteristics of the small watershed. The experimental results show that the proposed method has the high edge-preserving ability, good denoising effect, and high monitoring accuracy.

RESUMEN La conservación del suelo y el agua es una de las medidas clave para mejorar el entorno ecológico de las pequeñas cuencas y mantener la vida de la región sana. Con el método actual para monitorear la evolución de las características topográficas e hidrológicas de las cuencas hidrográficas pequeñas, el índice de mantenimiento de bordes de la imagen y la relación señal/ruido de la imagen son bajos, los resultados del monitoreo son inexactos y hay algunos problemas como la capacidad baja del mantenimiento de bordes, un efecto de eliminación de ruido deficiente y una precisión de monitoreo baja. En este trabajo se propone un método de monitoreo basado en teledetección y en Sistemas de Información Geográfica para determinar la evolución de las características topográficas e hidrológicas de pequeñas cuencas hidrográficas. Los datos hiperespectrales fueron transformados por el método de Análisis de Componentes Principales (PCA). Agrupar las imágenes de componentes principales, utilizar un método de representación disperso basado en un diccionario adaptativo y un método de transformación de wavelet complejo de árbol dual para reemplazar las imágenes de componentes principales con una pequeña cantidad de información fueron los principales objetivos de este trabajo; también usar la transformación de wavelet multiescala para detectar el borde de la imagen; construir un modelo binario de píxeles, extraer el índice de vegetación y el factor de terreno basado en el modelo binario de píxeles, y realizar las características del terreno y las características hidrológicas de las pequeñas cuencas. Los resultados experimentales muestran que el método propuesto tiene una alta capacidad de preservación de bordes, buen efecto de eliminación de ruido y alta precisión de monitoreo.

Trend characteristics of rainy days and evaporation at a tropical rainforest region in East Malaysia, Borneo

ABSTRACT Impact of climate change over the hydrological system in a region can be identified through statistical characterization of hydrometeorological parameters such as rainfall, temperature, humidity and evaporation. In order to understand the influence of climate change, statistical trend characteristics of rainy days, non-rainy days and evaporation rate in the Limbang River Basin (LRB) in Sarawak, Malaysia, Northern Borneo was assessed in the present research. Annual rainfall and monthly evaporation data, over a period of 46 years, (1970 - 2015) corresponding to three rain gauging stations, the Limbang DID, Ukong and Long Napir were used in the research. Linear regression model, Mann Kendall and Sen's slope estimator techniques were applied to detect the statistical trends in rainy days and evaporation. A statistically significant increasing trend in annual rainy days was found at all the stations. Non-rainy days showed a statistically significant decreasing trend at Limbang DID and Ukong. Monthly evaporation rates showed an overall increasing trend and the greatest increasing trend in evaporation was observed in September (2.55 mm/year) for the Limbang DID and in December (2.61 mm/year) for Ukong. Evaporation measured at the Ukong station also showed a non-significant decrease during June and September. A comparison of the evaporation controlling meteorological variables such as rainfall, temperature and relative humidity indicates inter-influence at various strengths. Along with local precipitation characteristics, wind and fluctuation of atmospheric temperature over the region plays a vital role in increased rate of evaporation from the region. Overall, the analysis identified a statistically significant increasing trend in rainy days and evaporation in the LRB. The results of the present research can be used as critical planning data for micro and macro hydroelectric projects in the river basin.

RESUMEN El impacto del cambio climático en los sistemas hidrológicos de una región pueden identificarse a través de la caracterización estadística de parámetros hidrometeorológicos como la lluvia, la temperatura, la húmedad y la evaporación. Para entender la influencia del cambio climático este estudio evalúa las tendencias estadísticas en los días lluviosos, en los días no lluviosos y en la tasa de evaporación en la cuenca del Río Limbang, en Sarawak, Malasia, al norte de la isla de Borneo. Para la investigación se utlizó la pluviosidad anual y la información mensual de evaporación en un período de 46 años (1970-2015) para tres estaciones pluviométricas: Limbang DID, Ukong y Long Napir. El modelo de regresión lineal y las técnicas de estimación de inclinación de Mann Kendall y Sen se aplicaron para detectar las tendencias estadísticas en días lluviosos y de evaporación. Para todas las estaciones se encontró un incremento en la tendencia anual de días lluviosos. Los días no lluviosos mostraron una baja estadística significativa en las estaciones de Limbang DID y de Ukong. Los índices mensuales de evaporación mostraron mostraron un incremento generalizado, mientras que la mayor tendencia de incremento se observó en los meses de septiembre (2.55 mm/año) para la estación Limbang DID, y para Ukong en los meses de diciembre (2.61 mm/año). La evaporación medida en la estación de Ukong también muestra una baja no significativa para junio y septiembre. Una comparación de la evaporación y del control de variables meteorológicas como la pluviosidad, la temperatura y la húmedad relativa indica una influencia relacionada en varias intensidades. Las características locales de precipitación, de viento y de fluctuación de temperatura atmosférica sobre la región juega un rol importante en el incremento de la evaporación. El análisis identificó una tendencia de incremento estadística significativa en los días lluviosos y de evaporación en la cuenca del Río Limbang. Los resultados del presente estudio pueden usarse como información de planeación determinante para micro y macroproyectos hidroeléctrios en la cuenca del río.

Establishment of Evaluation Model for Shallow Geothermal Energy Resource Development Potential Based on Characteristic of Geotemperature

ABSTRACT The potential analysis of geothermal energy based on geothermal characteristics requires research of the regional shallow geothermal energy. Then, an evaluation model can be constructed. Taking Weinan City as an example, paper studied the depth and temperature characteristics of the constant zone of subsurface temperature, the vertical variation characteristic of geotemperature, and the horizontal distribution characteristic of geotemperature in Weinan City. Based on the analysis of geotemperature characteristics, the analytic hierarchy process was used to construct the zoning evaluation system of the suitability of ground source, groundwater source, and surface water source. Then, the suitability of Weinan city was comprehensively zoned by the zoning evaluation system. The heat capacity and heat-exchange power of the heat pump system at the groundwater source were calculated based on the zoning results, and the heat-exchange power of the ground-coupled heat pump was obtained. According to the evaluation index, the development potential of shallow geothermal energy resources was evaluated. It can be seen that the heat pump system has great potential for heating in winter and cooling in summer through the experimental analysis model applied in this paper. The area is 50.79 km2. The area of the potential middle region of the buried pipe heat pump is 135.74 km2, and the potential of the pump system is low. The possible area of the ground source heat pump is 82.14 km2. Upon comparing the model results with the current results, it was found that the consistency between the two is high.

RESUMEN Con el fin de construir un modelo de evaluación del potencial de desarrollo de recursos de energía geotérmica poco profunda basado en características geotérmicas es necesario investigar la energía geotérmica superficial regional. Este estudio define la ciudad de Weinan como ejemplo para analizar las características de profundidad y temperatura constante del subsuelo de la zona, la característica de variación vertical de la geotemperatura y la característica de distribución horizontal de la geotemperatura. Con base en el análisis de la característica de geotemperatura se utilizó el proceso de jerarquía analítica para construir el sistema de evaluación de zonificación de la idoneidad de la fuente subterránea, la fuente de agua subterránea y la fuente de agua superficial. Luego, la idoneidad de la ciudad de Weinan fue zonificada por el sistema de evaluación. La capacidad de calor y la potencia de intercambio de calor del sistema de bombeo subterráneo se calcularon con base en los resultados de zonificación y se obtuvo la potencia de intercambio de calor de la bomba acoplada a tierra. Según el índice de evaluación, se evaluó el potencial de desarrollo de los recursos de energía geotérmica poco profunda. A través del análisis experimental, aplicando el modelo en este documento, se puede ver que el sistema de bomba de calor de fuente subterránea tiene un gran potencial para calentar en invierno y enfriar en verano. El área es de 50.79 km2. El área de la región media potencial de la bomba de calor de tubería enterrada es de 135.74 km2 y el potencial del sistema de bomba de calor de fuente subterránea es bajo. El área potencial de la bomba de calor de fuente terrestre es 82.14 km2. Al comparar los resultados de la evaluación de este modelo con los resultados reales se encuentra que la consistencia entre los dos es alta.

The switching control method for the nonlinear response of seismic surface based on the local T-S model

ABSTRACT Based on the local T-S model, the switching control method for the nonlinear response of the seismic surface is studied, and the stiffness matrix of the composite interlayer element of viscoelastic damper and herringbone support is derived. The high-order single step 6 method is applied to the nonlinear seismic response analysis and the instantaneous optimal active switching control. The local T-S model and controller are designed, and the approach and control of global nonlinear responses are realized through the multi-model switching control. The results show that the proposed method can accurately reflect the reduction of seismic ground load and the switching control of the main structure when the viscoelastic damper is installed. The switching control effect of the maximum spatial displacement becomes more and more obvious with the change of time history, and the control effect of all layers applying the switching control force is the most significant. Whether the controller is disturbed or not, it is always good and stable performance.

RESUMEN Este artículo estudia el método de control de conmutación para la respuesta no lineal de la superficie sísmica con base en el modelo local T-S, y deriva la matriz de rigidez del elemento compuesto de capa intermedia del amortiguador viscoelástico y el soporte de espiga. El método 6 de un solo paso de alto orden se aplica al análisis de respuesta sísmica no lineal y al control de conmutación activo óptimo instantáneo. El modelo local T-S y el controlador están diseñados, y el enfoque y el control de la respuesta global no lineal se realizan a través del control de conmutación multimodelo. Los resultados muestran que el método propuesto puede reflejar con precisión la reducción de la carga de tierra sísmica y el control de conmutación de la estructura principal cuando se instala el amortiguador viscoelástico. El efecto de control de cambio del desplazamiento espacial máximo se vuelve cada vez más obvio con el cambio del historial de tiempo, y el efecto de control de todas las capas que aplican la fuerza de control de cambio es el más significativo. Ya sea que el controlador esté alterado o no, siempre es un rendimiento bueno y estable.

Evaluation of variable permeability model in simulation of seismic behavior of uniform level and gently sloping sand layers

ABSTRACT In this study, a fully coupled dynamic finite element model was employed for numerical simulation of the response of level to gently sloping saturated sand layers subjected to cyclic loading. This model utilized a critical state two-surface-plasticity constitutive model to simulate the cyclic behavior of sandy soil. Moreover, a recently proposed variable permeability function was implemented in the numerical model to reflect the effects of soil permeability variations during the liquefaction phenomenon. The numerical model was validated by simulating a number of well-documented geotechnical centrifuge tests with different relative density of sand, base acceleration time history, and surface slope of the sand layer. The obtained results confirmed that the developed model was capable of simulating the behavior of saturated sand under cyclic loading for both level and gently sloping conditions.

RESUMEN En este estudio se presenta un modelo parejo dinámico de los elementos finitos para la simulación numérica del nivel de respuesta de las capas de una cuesta arenosa saturada objeto de una carga cíclica. Este mecanismo utiliza un modelo constitutivo de plasticidad de dos superficies en estado crítico para simular el comportamiento cíclico de los suelos arenosos. Además, se implementó una función de permeabilidad variable recientemente propuesta en el modelo numérico para reflejar los efectos de estas variaciones durante el fenómeno de licuefacción. El modelo numérico ha sido validado al simular varias pruebas bien documentadas de centrifugación geotécnica con diferentes densidades relativas de arena, línea de tiempo de aceleración base, e inclinación superficial de la capa arenosa. Los resultados obtenidos confirman que el modelo desarrollado es capaz de simular el comportamiento de las capas arenosas bajo cargas cíclicas en condiciones planas y de ligeramente empinadas.

Calibration method of petroleum underground prospects based on high precision gravity and magnetic exploration

ABSTRACT The high-precision calibration results of the petroleum underground layer are of great significance for oil production efficiency. This study uses the gravity magnetic model to retrieve the bedrock depth. The results of the basement structure and sedimentary rock distribution through the gravity and magnetic geology in the petroleum underground prospect of the Tongbai basin were also obtained. On this basis, the geological data, logging data, seismic data, and the Vertical Seismic Profile (VSP) data has been comprehensively used, as the layered calibration method was used to calibrate the petroleum underground layer. Considering the seismic datum and the core elevation in the area, the rock formation is divided by various logging curves. The average time difference and density of the divided rock layers are interpolated at equal depth intervals to obtain velocity sequences and density sequences at equal time intervals and finally realize time-depth conversion. When the drilling geological horizon is unified, the synthetic record of the seismic reflection layer is compared with the geological horizon to realize the horizon calibration of the seismic reflection layer. When the local stratification is not uniform, the seismic reflection layer is calibrated by tracking the seismic reflection layer, high-precision velocity analysis, and various synthetic records to verify the reliability of the geological horizon. The results show that the proposed method can accurately survey the geological conditions of the Tongbai basin. It detected 14 basement faults, and that the NW-trending and NE-trending faults controlled the basin, while the North-South faults controlled the later evolution of the basin. The method can be used for the horizon calibration of inclined wells, which is suitable not only for anisotropic media but also for formations with a less lateral variation of local formation lithology. Moreover, its usage is flexible, and it can be corrected by multiple speed data.

RESUMEN Debido a que los resultados de calibración de alta precisión de la capa subterránea de petróleo son de gran importancia para la eficiencia en la producción de petróleo, este estudio usa la investigación sobre el método de calibración de la capa subterránea de petróleo con base en la gravedad de alta precisión y la exploración magnética. El modelo magnético de gravedad se utilizó para medir la profundidad de la roca madre. Además se obtuvieron los resultados de la estructura del basamento y la distribución de rocas sedimentarias a través de la gravedad y la geología magnética en un prospecto de petróleo subterráneo en la cuenca Tongbai. Sobre esta base, los datos geológicos, los datos de registro, los datos sísmicos y los datos del Perfil Sísmico Vertical (VSP) se usaron de manera integral, y el método de calibración en capas se usó para calibrar la capa subterránea de petróleo de la cuenca Tongbai. De acuerdo con el dato sísmico y con la elevación del núcleo en el área, la formación rocosa se dividió en varias curvas de registro. La diferencia de tiempo promedio y la densidad de las capas de roca divididas se interpolaron a intervalos de profundidad iguales para obtener secuencias de velocidad y secuencias de densidad a intervalos de tiempo iguales, y finalmente realizar la conversión de profundidad de tiempo. Cuando el horizonte geológico de perforación se unifica, el registro sintético de la capa de reflexión sísmica se compara con el horizonte geológico para realizar la calibración del horizonte de la capa de reflexión sísmica. Cuando la estratificación local no es uniforme, la capa de reflexión sísmica se calibra con la capa de reflexión sísmica, el análisis de velocidad de alta precisión y varios registros sintéticos para verificar la fiabilidad del horizonte geológico. Los resultados muestran que el método propuesto puede estudiar con precisión las condiciones geológicas de la cuenca Tongbai. Este método detectó 14 fallas en el basamento, y también que las fallas de tendencia NW y NE controlaron la cuenca, mientras que las fallas norte-sur controlaron la evolución posterior de la cuenca. El método puede usarse para la calibración del horizonte de pozos inclinados, que es adecuado no solo para medios anisotrópicos, sino también para formaciones con menor variación lateral de la litología de formación local. Además, su uso es flexible y puede corregirse con múltiples datos de velocidad.

Maximum likelihood classification of soil remote sensing image based on deep learning

ABSTRACT Soil remote sensing image classification is the most difficult in the National Soil Census work. Current soil remote sensing image classification methods based on deep learning and maximum likelihood estimation are challenging to meet the actual needs. Therefore, this paper combines deep learning with maximum likelihood estimation and proposes a maximum likelihood classification method for soil remote sensing images based on deep learning. The method is divided into four parts. Firstly, the pretreatment of soil remote sensing image is carried out, including three processes: image gray, image denoising, and image correction; secondly, the target of soil remote sensing image is detected by deep learning algorithm; thirdly, the maximum likelihood algorithm is used to classify soil remote sensing image; finally, the classification performance is tested by an example. The results show that this method can effectively segment the remote sensing image of soil, and the segmentation accuracy is high, which proves the effectiveness and superiority of the method.

RESUMEN La clasificación de imágenes de detección remota de suelos es la más difícil en el trabajo del Censo Nacional de Suelos en China. Los métodos vigentes de clasificación de imágenes de teledetección del suelo basados en el aprendizaje profundo y la estimación de máxima probabilidad no satisfacen las necesidades actuales. Por lo tanto, este documento combina el aprendizaje profundo con la estimación de máxima verosimilitud y propone un método de clasificación para estas imágenes de teledetección. En primer lugar, se lleva a cabo el preprocesamiento de la imagen de teledetección del suelo, lo que incluye tres procesos: imagen gris, eliminación de ruido y corrección de imagen; en segundo lugar, el objetivo de la imagen del suelo se detecta mediante un algoritmo de aprendizaje profundo; tercero, el algoritmo de máxima verosimilitud se usa para clasificar la imagen de detección remota del suelo; y, finalmente, el rendimiento de la clasificación se prueba con un ejemplo. Los resultados muestran que este método puede segmentar efectivamente la imagen de detección remota del suelo, y la precisión de la segmentación es alta, lo que demuestra la efectividad y superioridad del método.

A prediction model of mining subsidence in thick loose layer based on probability integral model

ABSTRACT The probability integral method is the most commonly used mining subsidence prediction model, but it is only applicable to ordinary geological mining conditions. When the loose layer in the geological mining conditions where the mining face is located is too thick, many inaccurate phenomena will occur when the movement deformation value is predicted by the probability integral method. The most obvious one is the problem that the predicted value converges too fast compared with the measured value in the edge of the sinking basin. In 2012, Wang and Deng proposed a modified model of probability integral method for the marginal errors in the model of probability integral method and verified the feasibility of the method through examples. In this paper, the method is applied to the prediction of surface movement under thick and loose layers after modified. Through practical application, it is found that due to the angle between the working face and the horizontal direction, the average mining depth in the strike direction is different from the average mining depth in the inclined direction, and the main influence radius of the two main sections are often. Therefore, based on this problem, this paper divides the main influence radius into trend and tendency and adjusts the parameters in the model to find the rules of the parameters. The original method uses a dynamic scale factor to adjust the predicted shape of the graph by adjusting the sinking coefficient. This study is aimed to set the scale factor to 0.5 and fix the value of the sinking factor, and propose to adjust the integral range and then adjust the shape of the graph to make it more in line with the actual measurement situation.

RESUMEN El método integral de probabilidad es el modelo de predicción de subsidencia en minas más utilizado, pero solo es aplicable a las condiciones geológicas ordinarias de la minería. Cuando una capa suelta en las condiciones de extracción geológica donde se encuentra la cara de extracción es demasiado gruesa, el método integral de probabilidad no es exacto al predecir el valor de deformación del movimiento. El problema más obvio es que el valor predicho converge demasiado rápido en comparación con el valor medido en el borde de la cuenca de hundimiento. En 2012, Wang Zhengshuai propuso un modelo modificado del método integral de probabilidad para los errores marginales en el modelo del método integral de probabilidad y verificó la viabilidad del método a través de ejemplos. En este documento, el método se aplica a la predicción del movimiento de la superficie bajo capas gruesas y sueltas después de la modificación. A través de la aplicación práctica, se encuentra que debido al ángulo entre la cara de trabajo y la dirección horizontal, la profundidad promedio de extracción en la dirección de impacto es diferente a la profundidad promedio de extracción en la dirección inclinada, y frecuentemente al radio de influencia principal de las dos secciones principales. Por lo tanto, con base en este problema, este documento divide el radio de influencia principal en tendencia y ajusta los parámetros en el modelo para encontrar las reglas. El método original usa un factor de escala dinámico para ajustar la forma pronosticada del gráfico ajustando el coeficiente de hundimiento. Este estudio busca establecer el factor de escala en 0.5, fijar el valor del factor de hundimiento, ajustar el rango integral y luego ajustar la forma del gráfico para que esté más en línea con la situación de medición real.

Investigation on Mining Subsidence Based on Sentinel-1A Data by SBAS-InSAR technology-Case Study of Ningdong Coalfield, China

ABSTRACT Ground deformation characterization was difficult to obtain over large spatial areas before the invention of the Satellite radar interferometry (InSAR) technique. Especially underground mining in the Loess Plateau of China, it causes large-scale ground damage within a short period of time. A small baseline subset (SBAS) algorithm can overcome some limitations of InSAR technology, such as temporal decorrelation, spatial decorrelation, and atmospheric delay. In this study, SBAS-InSAR technology was applied to process 19 scenes of Sentinel-1A data in Ningdong Coalfield, China. We investigated and analyzed the mining subsidence status from March 2015 to June 2016. There are 6 ground deformation areas in the cumulative subsidence maps, and the maximum cumulative subsidence value is -178cm distributed in the Renjiazhuang mining area during this period. The deformation rate map shows that the maximum deformation rate was -117cm/year. GPS data above the working tunnel was collected in six mining areas in Shigouyi. The subsidence value of SBAS data is consistent with GPS observation station data. The results reveal the evolution process of subsidence in mining subsidence and are helpful to the early warning of the mine disaster.

RESUMEN Antes de la invención de la técnica de interferometría de radar satelital (InSAR) la caracterización de la deformación del suelo era difícil de obtener en grandes áreas. La minería subterránea en la meseta de Loess de China causa daños a gran escala en un corto período. El algoritmo de subconjunto de línea de base pequeña (SBAS) puede superar algunas limitaciones de la tecnología InSAR, como la decorrelación temporal, la decorrelación espacial y el retraso atmosférico. En este estudio se aplicó la tecnología SBAS-InSAR para procesar 19 escenas de datos Sentinel-1A en la mina de carbón de Ningdong, China. Además, se investigó y se analizó el estado de subsidencia minera desde marzo de 2015 hasta junio de 2016. Hay seis áreas de deformación del suelo en los mapas de subsidencia acumulada y el valor de subsidencia acumulativo máximo es -178cm distribuido en el área minera de Renjiazhuang durante este período. El mapa de la tasa de deformación muestra que la tasa de deformación máxima fue de -117 cm/año. Se visitaron estas seis áreas mineras y se recopilaron datos de GPS sobre el túnel de trabajo en el área minera de Shigouyi. El valor de subsidencia de los datos SBAS es consistente con los datos de la estación de observación GPS. Los resultados revelan el proceso de evolución en el hundimiento minero y son útiles para la alerta temprana del desastre de la mina.