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一种综合实验 - 建模方法，用于识别碎屑和超镁铁质岩石中碳矿化的关键过程
控制大气变暖需要立即减少二氧化碳（CO 2）的排放，以及从当前点源中的CO 2的主动去除和隔离。降低大气CO 2水平的一种有希望的策略是地质碳固存（GCS），其中CO 2注入地下并与地下反应以沉淀碳酸盐矿物质。最近已经报道了镁铁质和超镁铁质岩石的现场测试的快速矿化化。但是，与盐水含水层和耗尽的石油和天然气库不同，这些地层可能具有极低的毛孔性和渗透率，限制了储存量，并将反应性矿物质表面限制为预先存在的裂缝网络。结果，地球化学相互作用与断裂网络演化之间的耦合是长期可持续碳储存的关键组成部分。在本文中，我们总结了整合实验和建模方法的最新进展，以确定破裂的镁铁质/超镁铁质岩石系统中碳矿化的一阶过程。我们观察到骨折孔径，流动和表面特征在控制次级沉淀的数量，身份和形态中的关键作用，并呈现这些因素的影响可以反映在新开发的热 - 热力学 - 化学模型中。我们的发现为未来的碳矿化工作提供了路线图，因为我们提出了我们克服的最重要的系统组件和关键挑战，这些挑战是使GC能够在镁铁质和超镁铁质岩石中启用GC。
交换关联函数的层次结构在计算岩盐和闪锌矿半导体晶格热导率中的应用
晶格热导率（κL）是晶体固体的一个重要特性，对热管理、能量转换和热障涂层具有重要意义。基于密度泛函理论（DFT）的计算工具的进步使得能够有效利用基于声子准粒子的方法来揭示各种晶体系统的潜在物理原理。虽然高阶非谐性通常用于解释晶体中的异常传热行为，但DFT中的交换关联（XC）函数对描述非谐性的影响却在很大程度上被忽视了。XC 函数对于确定 DFT 描述固体和分子中电子/离子之间相互作用的准确性至关重要。然而，固体物理中大多数XC泛函主要侧重于计算只需要原子偏离平衡态很小位移（在谐波近似内）的性质，如谐波声子和弹性常数，而非谐性则涉及较大的原子位移。因此，对于XC泛函来说，在非谐性水平上准确描述原子相互作用更具挑战性。本研究采用多种XC泛函,如局部密度近似(LDA)、Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)、固体和表面的修正PBE(PBEsol)、优化的B86b泛函(optB86b)、修正的Tao-Perdew-Staroverov-Scuseria(revTPSS)、强约束和适当范数泛函(SCAN)、正则化SCAN(rSCAN)和正则化恢复SCAN(r2SCAN)以及不同的扰动阶数,包括谐波近似内的声子(HA)加三声子散射(HA+3ph)、用自洽声子理论计算的声子(SCPH)加三声子散射(SCPH+3ph)、SCPH声子加三声子和四声子散射,系统地研究了16种具有岩盐和闪锌矿结构的二元化合物的室温κL。 (SCPH+3,4ph)。结果表明，XC 函数与扰动阶表现出强纠缠，计算出的 κ L 的平均相对绝对误差 (MRAE) 受 XC 函数和扰动阶的强烈影响，导致误差抵消或放大。在 HA+3ph 级别的 revTPSS (rSCAN)、在 SCPH+3ph 级别的 SCAN (r 2 SCAN) 和在 SCPH+3,4ph 级别的 PBEsol (rSCAN) 中实现了最小 (最大) MRAE。在这些函数中，PBEsol 在最高扰动阶下表现出最高的精度。SCAN 相关函数表现出中等精度，但存在数值不稳定性且计算成本高的问题。此外，所有 XC 函数都识别出了四次非谐性对岩盐和闪锌矿结构中 κ L 的不同影响，这归因于这两种结构中不同的晶格非谐性。这些发现对于选择合适的泛函来描述非谐声子提供了有价值的参考，并为高阶力常数计算提供了见解，有助于开发更精确的固体材料XC泛函。
模拟福斯马克和奥尔基洛托处置库结晶岩中的核废料处置情况——评估处置库挖掘过程中可能出现的热机械损伤
我们使用瑞典和芬兰福斯马克和奥尔基洛托处置库的数据和条件，对结晶岩中的 KBS-3V 处置库设计进行了耦合热-水-力学建模。研究重点关注处置库性能，即热和水力演化对地下处置库开挖的热-机械损坏可能性的影响。对于福斯马克和奥尔基洛托处置库考虑的设计和条件，模拟显示峰值温度远低于采用的性能目标 100 ◦ C 最高温度，而 KBS-3V 废物沉积孔仍有很大的热-机械损坏可能性。如果岩石渗透性太低，以至于推迟了膨润土-粘土基回填物的饱和和膨胀，使其超过热-机械峰值时间（核废料沉积后 50 至 100 年），则更有可能发生热-机械损坏。我们还发现，由于热应力和回填膨胀的共同作用，KBS-3V 安置隧道的侧壁容易受到拉伸断裂的影响。研究强调了膨润土基回填物和围岩之间通过毛细吸力以及诱发的岩石脱饱和作用产生的强烈相互作用。精心设计和选择 KBS-3V 隧道和沉积孔的膨润土基回填材料可以促进及时饱和和回填膨胀，从而最大限度地减少热机械损伤。
模拟福斯马克和奥尔基洛托处置库结晶岩中的核废料处置情况——评估处置库挖掘过程中可能出现的热机械损伤
我们使用瑞典和芬兰福斯马克和奥尔基洛托处置库的数据和条件，对结晶岩中的 KBS-3V 处置库设计进行了耦合热-水-力学建模。研究重点关注处置库性能，即热和水力演化对地下处置库开挖的热-机械损坏可能性的影响。对于福斯马克和奥尔基洛托处置库考虑的设计和条件，模拟显示峰值温度远低于采用的性能目标 100 ◦ C 最高温度，而 KBS-3V 废物沉积孔仍有很大的热-机械损坏可能性。如果岩石渗透性太低，以至于推迟了膨润土-粘土基回填物的饱和和膨胀，使其超过热-机械峰值时间（核废料沉积后 50 至 100 年），则更有可能发生热-机械损坏。我们还发现，由于热应力和回填膨胀的共同作用，KBS-3V 安置隧道的侧壁容易受到拉伸断裂的影响。研究强调了膨润土基回填物和围岩之间通过毛细吸力以及诱发的岩石脱饱和作用产生的强烈相互作用。精心设计和选择 KBS-3V 隧道和沉积孔的膨润土基回填材料可以促进及时饱和和回填膨胀，从而最大限度地减少热机械损伤。
Junlong shang变形和包含岩石的故障...
尽管岩石机械行为具有很长的研究记录，但试图了解裂缝在岩石变形上的作用仍然存在尚未解决的问题。由于技术和/或经济挑战，自然岩石裂纹通常是粗略地处理的，而在许多地球科学和地下工程应用中，没有详细考虑断裂几何形状和异质性。无处不在的矿物质裂缝属于该类别，在该类别中，需要持续的努力来为岩石力学和地质力学应用提供必要的信息。在本次演讲中，我将在成岩环境中介绍最小裂缝的发生和起源，以及在受限和未约束条件下含有矿化裂缝的岩石的变形特性。我还将在格拉斯哥大学和曼彻斯特大学进行简要介绍我们正在进行的信息项目，那里的重点是断裂异质性及其对地质处理核废料的含义。
多孔岩石地下储氢的微生物风险评估
地质储氢，例如在枯竭的天然气田 (DGF) 中，可以克服可再生能源领域的供需不平衡，促进向低碳排放社会的过渡。一系列地下微生物利用氢，这可能对氢的回收、堵塞和腐蚀具有重要意义。我们收集了英国大陆架 75 个 DGF 的温度和盐度数据，并根据一组新的微生物生长限制，根据不利微生物影响的风险绘制了它们用于储氢的适用性。风能和太阳能运营能力以及海上天然气和凝析油管道基础设施的数据与微生物风险分类叠加，以优化绿色氢生产、运输基础设施和地下储存的地理中心。我们建议将氢气储存在 9 个 DGF 中，这些 DGF 由于温度 > 122 ◦ C 而没有微生物风险，或者储存在 35 个低风险 DGF 中，温度 > 90 ◦ C。我们建议不要使用温度 < 55 ◦ C 的高风险 DGF (9 DGF)。与可再生能源生产中心和适合重新用于运输氢气的废弃管道相结合，表明北海南部无风险和低风险的 DGF 是最适合储氢的候选地。我们的研究结果为英国地质储氢的选址提供了建议。我们的方法适用于全球任何地下多孔岩石系统。
基于围岩物理力学性质非线性劣化评价黏土隧道稳定性
简便、快速、可靠的隧道稳定性评价方法可以促进隧道工程的建设和发展。现阶段与隧道稳定性有关的问题可以通过理论分析法、模型试验法或数值分析法进行很好的分析，但对于重要性较高、决策设计周期较短、施工工期较紧迫的工程，上述方法难以得到有效的分析。本文针对黏土隧道稳定性评价问题开展研究。首先，提出以应力、应变状态为变量的状态函数，预测隧道开挖引起的围岩应力、应变状态，以表征围岩的物理力学状态（又称稳定状态）；其次，模拟围岩物理力学性质的非线性劣化，给出隧道稳定性储备系数的表达式及计算方法；最后，通过黏土隧道算例，将所提方法的计算结果与强度折减法、极限平衡法进行了比较。通过对拱顶、边墙、拱底3个特征点的对比可知，黏土隧道的稳定储备系数小于强度折减法和极限平衡法计算的结果；采用本文方法计算得到的极限位移值比强度折减法计算的结果更接近现场监测数据，因此本研究可以更好地应用于黏土隧道的稳定性评价。
用于高能锂离子正极的阳离子无序岩盐过渡金属氧化物和氟氧化物
更广泛的背景 可充电电池仍然是便携式电子设备、混合动力电动汽车和电动汽车的限制组件，这促使人们开展研究以提高锂离子电池，特别是正极材料的能量密度、功率容量和安全性。此外，电能储存在应对全球变暖的全球战略中发挥着关键作用。对于电网储存应用，需要低成本、维护成本低且充放电循环寿命长的电池技术。在过去几年中，具有阳离子无序岩盐型结构的锂过渡金属氧化物已成为潜在的高能量密度正极。当制备过量的锂含量时，这些化合物可以成为合理的离子和电子导体，这一认识导致人们研究这种结构空间中的大量成分。目前，几种阳离子无序岩盐正极已经表现出非常高的比容量和高达 1000 W h kg 1 的能量密度，远远超过市售的层状锂过渡金属氧化物正极。阳离子无序的岩盐阴极也有望整合廉价且地球丰富的过渡金属物质，从而为大规模电力运输和电网存储应用提供更可持续的电池化学反应。
智利中南部安第斯山脉大型山体滑坡（南纬 32-34.5°）：构造控制及其对第四纪地貌演化的意义
分析了智利中部安第斯山脉南部（32 – 34.5 S）上新世至近期大型（N 0.1 平方公里）岩崩的分布和年龄，以确定岩崩触发机制及其对区域景观演变的影响。大多数岩崩发生在西部主科迪勒拉山脉，并沿着主要地质构造聚集。变异分析显示岩崩、地质构造和浅层地震之间存在空间相关性。使用现有的 14 C 和 40 Ar/ 39 Ar 日期以及选定岩崩的新宇宙成因核素暴露年龄校准了相对年代序列。使用岩崩区域分布的经验关系估计了岩崩引起的沉积物产量。在整个第四纪，岩石滑坡将沉积物输送到溪流中，其速率相当于 0.10± 0.06 mm a − 1 的剥蚀速率，而使用短期（20 年）地震记录的估计值为 0.3 − 0.2 +0.6 mm a − 1 。沉积物转移的估计值和岩石滑坡的空间分布反映了一种地貌，其中构造和地质对剥蚀的控制比气候更为重要。© 2008 Elsevier B.V. 保留所有权利。