土体工程地质层划分及其在城市地下空间开发中的应用

城市地下空间包括岩土体本身的密实部分以及天然或人工形成的无岩土体的空间部分,既是重要的自然资源,又是其它地下自然资源的载体。随着城市的不断发展,向地下空间构建立体城市已成为必然选择。城市地下空间开发多在土体中进行,地下工程建设的成本、难度与土体质量息息相关。针对常州市土体工程地质层划分标准不统一的现状,基于城市地质调查项目获取的海量地质钻孔和土体物理力学指标测试结果,综合考虑沉积时代、物质成分、工程特性指标等因素,采用剖面绘制法对常州市100 m以浅土体工程地质层进行划分,建立基本地层结构和层序编码,通过工程地质层物理力学参数离散性和三维模型平滑度验证划分结果合理可行。将土体工程地质层划分结果应用到桩基持力层选择、地下空间竖向分层规划、地下空间开发适宜性评价、多种地下资源协同利用等方面,可为城市地下空间规划、建设、管理提供基础数据和相关借鉴。     

油气耗散作用及其成岩成矿效应: 进展、认识与展望

油气生成后发生运移,在途经的围岩环境中发生流—岩相互作用而损耗,以及分散于地下或暴露地表而损失,这一过程即为油气耗散。油气耗散主要特点为流—岩地质作用,在这一过程中将产生系列成岩蚀变,如氧化砂岩的绿色化、白色化,以及局部碳酸盐化等;导致一些成矿效应,如铀矿化、高岭土化等。从而在沉积盆地中构成有机与无机、金属与非金属矿产同存共荣于一盆,此即为沉积盆地成藏(矿)系统。因而油气耗散作用内容属于交叉学科方向,目前仅在鄂尔多斯盆地得到初步研究。在油气耗散成岩及成矿作用过程中,部分微量元素、有机地球化学参数、以及碳、氢、氧、硫、硅等稳定同位素可表现出一定的标志性特征。这在目前"油气—铀溶液—砂岩"相互作用模拟实验中也已得到初步的证实。当前,沉积盆地中油气耗散方向与规模、成岩与成矿效应的地球化学作用机理、有机—无机(如烃源岩—铀等无机元素)作用效应及对相关资源评价的影响、多种能源综合协同预测与勘探等方面是未来油气耗散作用学科领域的主要发展方向。     

天山北坡中部一次强对流风暴的雷达回波特征分析

利用Doppler雷达产品、结合常规观测资料,对2008年7月25日发生在石河子垦区中部、南部强对流天气的雷达回波特征进行了详细分析。结果表明:石河子垦区2008年7月25日强对流风暴发生在西伯利亚至巴尔喀什湖冷槽东南象限的对流不稳定层结中,近低层至地面有中尺度辐合切变线。该强风暴呈现出超级单体螺旋状回波,相应的径向速度图上出现中气旋和中尺度辐合带;冰雹的强回波中心强度达65dBz,60dBz回波顶高达5km、65dBz回波顶高达3km,垂直累积液态含水量由10kg.m-2跃增到75 kg.m-2,暴雨的强回波中心强度为55dBz,55dBz顶高达3.5km,垂直累积液态含水量由15kg.m-2增加到55 kg.m-2;Doppler雷达产品特征对冰雹、暴雨等强对流天气监测预警具有重要的指示意义。     

一次强风暴天气闪电定位资料与雷达资料的综合分析

根据2003年6月19日河南一次强风暴天气的闪电定位资料和714CD雷达资料,利用统计和对比分析的方法,发现了闪电活动与雷达强度回波之间存在如下关系：闪电发生频数、强度和雷达回波强度在时间序列上有较好的一致性;在雷达回波发展的不同阶段,闪电发生的位置与雷达强回波位置有时相同,有时偏离,有时甚至无闪电发生;雷达回波速度场分析表明：在低层存在不利于对流发展的环境风场特征时,雷达降水回波在向测站移动的过程中趋于消散,闪电频数也随着减少;在降水回波速度辐合区,对应闪电活动频繁,这对于雷暴天气闪电短时预警工作有一定的参考价值。     

浮游植物对湖泊水体生态重建的响应——以太湖五里湖大型围隔示范工程为例

根据太湖五里湖湾生态重建大型围隔示范工程的现场观测结果,分析了湖泊生态重建措施对浮游植物的影响,结果显示:(1)在生态重建的第一年,尽管生态重建区内种植了大量水生植物,水体氮磷含量也有较大幅度的下降,水体透明度也被提高了近一倍,但是藻类却大量生长,并暴发了蓝藻水华;第二年,生态重建区的环境条件逐渐对藻类(包括蓝藻和其中的微囊藻)产生了抑制作用,开始出现藻类生物量下降趋势;表明生态重建措施(以水生植被重建为中心的生态系统重建组合措施)可以在较短时间内(当年)建立起一定规模的水生植物群落,有效降低水体氮磷营养盐,提高水体透明度,但要在较短时间内(2年内)完善一个较大的水生态系统结构、有效降低藻类生物量(特别是夏季)有一定困难.(2)尽管氮磷营养盐对水体藻类总量增加有较大影响,但并不是蓝藻大量暴发的决定因素,上行作用力对蓝藻的控制(bottom-up effort)表现弱于下行作用力(top-down effort).(3)较低的TN/TP比值(15.9-35.6,平均30.5)既是蓝藻水华暴发的原因,也是其作用的结果,其可能有利于蓝藻的大量暴发.(4)生态重建措施较大幅度地改善了水环境,但并没有显著提高藻类多样性指数(Shannon index),因此,单凭藻类多样性指数并不能完全反映水环境改善状况,在评价水环境质量方面需要结合其它多种指标进行综合评估.     

鄂尔多斯盆地多种能源矿产分布及其构造背景

借助“成矿系统”的思维, 探讨鄂尔多斯盆地成矿(藏)系统形成机制及其构造背景.盆地于中生代处于大地构造体制转折的重要阶段, 盆地边缘的造山活动显著, 盆内亦分别于晚三叠世、晚侏罗世与晚白垩世左右发生过3次构造热事件.区域构造体制转换事件导致了多种成藏(矿)作用的发生.盆地内部的构造热事件引发了有机流体的活动, 周缘造山作用产生了向盆内流动的无机含铀热液.有机和无机流体的活动过程中存在相互作用, 有机流体的存在形成氧化-还原障, 导致无机流体关键物理化学参数的转变, 在氧化-还原界面处成矿.突变成矿和界面成矿是多种能源矿产成矿过程的主要机制.      

部分饱和孔隙岩石中声波传播数值研究

利用基于Biot理论的孔隙弹性介质的高阶交错网格有限差分算法,模拟了具有随机分布特征的多种流体饱和岩石中声波在中心频率分别为25,50,75,100kHz时的声场特点. 对于一个由两种成分（气和水）饱和的岩石模型, 假设含不同流体的孔隙介质随机分布在不同的宏观区域,该区域尺度远小于计算的声波波长;组成模型的两种随机分布介质具有相同的固体骨架参数、渗透率和孔隙度,但分别被具有不同压缩性、密度和黏滞系数特性的水和气饱和. 计算和统计分析结果表明,在两种孔隙成分随机分布的部分饱和条件下纵波速度比较复杂,除骨架参数外,其变化主要依赖于中心频率、各种孔隙成分饱和度及饱和介质的速度. 比较该随机分布模型、Gassmann理论模型和White的“气包”模型,发现三种模型得到的纵波速度和衰减规律有较好的定性对应关系. 其次,按照这种随机计算模型的处理方法,本文还首次计算了一个三种流体成分充填饱和的例子,即岩石模型中的孔隙被水、油和气部分饱和,计算时保持模型含水饱和度不变而只改变含油和含气饱和度. 在这种计算条件下,纵波速度随中心频率呈增大的趋势但有起伏变化. 声场快照显示了各种转换波在多种孔隙成分充填（两种和三种孔隙成分）岩石中的声场特征,复杂的水-油-气界面的非均匀分布对声场有重要影响,纵波能量主要转换形成了较为复杂的多种慢纵波和横波.     

多种支护型式在超大面积软土深基坑中的应用

宁波某大面积深基坑工程地质条件复杂,变形控制难度大。根据基坑开挖流程和区段特点,经方案比选与论证,对基坑外围采用桩锚与桩撑相结合的支护体系,对分期开挖交界处采用重力式挡墙+放坡支护。结合基坑监测数据分析研究基坑开挖过程,重点分析不同锚索类型的内力及变形控制效果。本工程实践及研究成果可为类似工程提供参考。