砂质泥岩峰后破裂承载特征与块体分布规律研究

岩石峰后阶段的变形承载规律对巷道破碎区围岩的稳定性控制具有重要意义。为研究岩石峰后阶段的破裂演化规律与承载特征,以砂质泥岩为试验对象,开展了控制应变量为峰值应变不同倍数的单轴压缩试验,并应用非线性分形理论阐明了峰后破裂块体的分布规律。基于试验结果,构建了峰后含贯通破裂面岩样的力学分析模型。结果表明：(1)砂质泥岩全应力-应变曲线呈现出单峰状与多峰状两种形态的峰后应力跌落方式;(2)峰后阶段,试样破坏模式由低倍峰值应变下的张性破坏逐渐转变为高倍峰值应变下的剪切滑移破坏;(3)同应变量下试样破裂块体的分形维数内部大于外部,且二者与试样的峰后应变倍数值均具有显著的正相关性;(4)岩石在峰后阶段的持续破坏方式与块体间接触破裂面特性有关,破裂块体仅会在一定的倾角范围内沿破裂面滑动,依据所建立的分析模型可准确解释砂质泥岩峰后阶段破裂承载特性与块体分布规律。     

3D打印交叉节理试件力学破裂特性研究

交叉节理普遍存在于实际岩体中,但其对岩体力学破裂特性的影响至今未有全面深入的研究。制作了含3D打印交叉节理试样,采用声发射、CT扫描技术和数字图像相关技术(DIC)分析手段对单轴条件下含交叉节理试样的力学及破裂特性进行了研究。研究结果表明:(1)主节理倾角较小时裂隙的分形维数DB与单轴强度、弹性模量和泊松比之间的变化关系比主节理倾角较大时的一致性更好,前者破裂模式的规律性好于后者。(2)主节理倾角较大时压密和弹性阶段节理和块体之间在张拉作用下会产生聚集性微破裂声发射事件,主节理倾角较小时不会产生这种现象。DIC应变云图中裂隙扩展路径上的微应变先于宏观破裂,可通过计算压缩条件下微应变最大区域预测破裂模式。(3)主节理对起裂角和裂隙扩展模式起主要作用,且声发射和分形特性具有统一性。次节理平行最大主应力时,总损伤主要由主节理扩展造成,累积声发射事件数量AAEE和DB均最大。AAEE和DB越大,破裂模式越复杂。(4)三维破裂模式以节理端部扩展产生的2~3个张拉翼裂隙面为主,内部三维宏观裂隙面上存在由不完全张拉破裂引起的非连续结构。     

基于CT扫描的含非贯通节理3D打印试件破裂规律试验研究

传统岩石钻孔取芯制备的试件存在同批次内部结构不明确、力学性质差异大等缺点,而插缝法制备试件存在预制节理产状不易控制、精度低、周期长等缺点。3D打印技术克服了传统试件制备方法的不足,但试件存在强度低、塑性高的缺点。采用3D打印技术制作了无节理完整试件A-1-1和非贯通平行四节理试件B-1-1,并进行了真空干燥处理和单轴压缩试验,对试件B-1-1进行了CT扫描试验和内部裂隙三维重构。获得了单轴压缩后该试件的应力-应变曲线、表观破裂模式和试件B-1-1内部裂隙的分布情况。试验结果表明:试件A-1-1的应力-应变曲线与未干燥试件的对比说明真空干燥可提高试件强度减小塑性变形,为3D打印试件在岩石力学领域的适用性研究提供参考;试件A-1-1的应力-应变曲线与煤岩对比,表观破裂模式与中砂岩的对比均相似,说明3D打印试件可用于类似岩石的力学研究;单轴压缩条件下"翼形扁颈漏斗状"破裂模式是使非贯通平行四节理试件失去承载能力的主要破裂模式,其裂隙产生、扩展、贯通演化规律表现为复杂的拉剪组合演化,且内部破裂模式与表观破裂模式存在很大差异,表观破裂模式不能准确表征内部破裂模式。     

富营养化湖泊沉积物有机质矿化过程中碳、氮、磷的迁移特征

采用室内培养的方法,以富营养化湖泊太湖为例,研究了沉积物有机质矿化过程中碳、氮、磷的迁移特征.结果表明,在沉积物中的有机质矿化过程中,碳以溶解性无机碳释放至水中,同时以CH4和CO2形式释放至大气中,培养结束时,CH4和CO2累积排放含量分别为1492.21和498.96 mg/g(dw),其中CH4占气态碳的89.16%(以C质量计);此外,大量的氮、磷营养盐释放至上覆水体,水中总氮、总磷和铵态氮的最高浓度分别是初始浓度的62.16、28.16和139.45倍,而硝态氮浓度在整个培养过程中逐渐下降,培养末期浓度是初期的0.21倍;厌氧条件下,沉积物有机质的矿化,不仅可以生成大量的CH4、CO2气体,还能够促使沉积物中铵态氮和磷的释放;而沉积物有机质矿化释放的碳、氮、磷营养元素又能加剧湖泊富营养化程度,促进湖泊水体的初级生产力,从而增加湖泊沉积物有机质输入.这样的循环方式可能是湖泊富营养化自维持的重要机制之一.     

基于DIC技术的3D打印节理试件破裂机制研究

为了准确表征不同角度预制节理岩石在单轴压缩下的变形破坏模式,基于3D打印技术制作了节理模型用于模拟岩体中的结构面,通过水泥砂浆的浇筑得到含不同角度预制节理的岩石试件并进行单轴压缩试验,同时采用数字图像相关技术（DIC）观测、分析试验过程中试件裂纹产生、扩展以及贯通过程。结果表明：随着预制节理从0°增加到90°,试件强度与峰值应变均呈现先降低后升高的变化趋势,0°和45°试件弹性模量相对于完整试件有所降低。基于DIC检测结果,0°、30°、45°及60°试件裂纹皆从预制节理尖端部位起裂,各角度试件的起裂应力与试件强度变化规律一致。各角度试样起裂时在剪应力控制下以剪切翼型裂纹形式起裂,0°与45°试件裂纹在扩展过程由剪切发展为张拉型裂纹,30°和60°试件以剪切裂纹形式贯穿始终,90°试件从底部起裂并最终表现为张拉破坏。研究还发现,下翼起裂角θ2和上翼起裂角θ1之间存在明显的线性正相关关系,关系式为θ2 =0.828 6θ1 +12.185,且起裂应力大小变化与峰值应力变化一致,皆随节理角度的增加先减小后增大。     

张北黄盖淖国家湿地公园水鸟多样性

于2017年4月～2018年3月,采用定点观察法和直接计数法,对河北张北黄盖淖国家湿地公园中的水鸟开展了调查,共记录到水鸟54种,隶属6目12科;其中,以鸻形目水鸟的物种数量最多,雁形目水鸟的个体数量最多;有国家一级重点保护鸟类1种,国家二级重点保护鸟类6种;有旅鸟41种(占该公园水鸟总物种数量的75.93%),夏候鸟13种(占24.07%);在水鸟区系组成方面,有古北界水鸟34种(占该公园水鸟总物种数量的62.96%)、广布种19种(占35.19%)和东洋界1种(占1.85%)。该湿地公园中水鸟群落的物种和个体数量有明显的季节变化,在春、秋迁徙季,水鸟群落物种和个体数量较多,水鸟多样性也相对较高;冬季,湖面冰封,未发现水鸟;夏季,水鸟群落的物种和个体数量最少,水鸟群落的Pielou均匀度指数最大。     

环境遥感云服务平台与高性能平台对比分析

云计算技术迅猛发展并不断开拓应用行业。为探索云计算技术在环境遥感领域的应用,基于虚拟化、大数据技术,研究环境遥感数据处理云服务平台架构、网络拓扑和服务功能,选取138景高分一号卫星数据进行产品生产实验,对比分析云服务平台和高性能平台在海量遥感数据处理中的效率。实验证明,在现有运行环境下,高性能平台数据处理效率是云服务平台的2. 5倍左右。总体而言,相对于云服务平台,专用的高性能计算处理平台在计算、通信和存储等方面具有一定优势,更适合海量环境遥感数据的高效处理和参数产品反演。     

三门峡越冬大天鹅栖息地选择研究

2016年12月-2017年2月,对黄河三门峡库区大天鹅越冬期栖息地选择进行了研究,野生环境与人工环境下共记录到大天鹅夜栖地样方31处,觅食地样方23处。利用独立样本T检验和Mann Whitney U检验比较了大天鹅夜栖地与对照组的差异性。结果表明:植被高度、水深和距干扰源距离在夜栖地样方与对照组间差异显著(P0.05),这3个因子是影响大天鹅夜栖地选择的主要因子。大天鹅觅食地样方与对照组的比较发现,植被盖度、距食源地距离和植被高度在觅食地样方与对照组间差异显著(P0.05),这3个因子是影响大天鹅觅食地选择的主要因子。31处夜栖地和23处觅食地的主成分分析表明,安全因素是影响大天鹅夜栖地和觅食地选择的主要因素。     

时空大数据驱动的新型智慧城市交通规划决策支持框架

时空大数据由于其人本、精细、海量等优点已经融入到我国城市交通规划的各个环节之中,然而仍然存在数据利用相对割裂、辅助决策逻辑不清等问题。针对这些问题,首先将我国新型智慧城市交通规划工作的需求归纳为重点关注城市居民出行需求、着重提升城市交通服务能力、全面构建城市交通复合网络3个方面,进而梳理了支撑交通规划的5种时空大数据的特征及应用方向,在此基础上提出面向3个需求的新型智慧城市交通规划决策支持框架,从交通需求精准预测、出行过程全面感知、综合网络系统分析3个层面阐述利用时空大数据支持新型智慧城市交通规划各环节的思路。决策支持框架总体上实用性较强,其中机动化出行方式相关数据的应用相较于慢行交通相关数据更成熟,而精确到居民个体层面的微观数据的采集技术与应用方法仍需进一步开发完善。