冻土钻孔内温度分布的相关参数研究

介绍了冻土钻孔内温度分布研究的理论基础,其中主要讨论了冲洗介质的质量流量、钻杆杆壁的导热系数、岩石同冲洗介质的热交换强度系数与不稳定热交换系数,以及孔底冲洗介质温度升高值的确定.结合实例分析了边界条件常数、钻杆导热系数与钻杆内和环状间隙中的传热系数对孔内温度分布的影响.孔底温度的上升主要与冲洗介质的质量流量、其初始温度及热容量、孔底碎岩消耗的功率以及钻头结构与物性有关.     

关家川沟泥石流流体性质研究

泥石流流体性质不仅决定了泥石流的类型,而且是研究泥石流动力学特征、泥石流治理、泥石流危险性评价等方面的基础。通过分析泥石流堆积物颗粒粒度特征和一系列的定量指标可以分析泥石流流体性质。由于后期洪水作用下泥石流堆积物颗粒粒度特征发生了变化,再加上颗粒粒度分析中取样等因素影响使泥石流堆积物颗粒粒度分析结果难以反映泥石流流体性质。因此,泥石流流体性质不能仅仅依据泥石流堆积物颗粒粒度特征来确定,而应采用综合分析研究方法来确定泥石流流体性质。本文以关家川沟为例,采用堆积物颗粒粒度分析与相关定量指标相结合的方法,综合分析研究了关家川沟泥石流流体的性质。该分析研究方法对研究泥石流流体性质具有实际的工程意义。     

泸州古隆起地区嘉陵江组层序特征及其对碳酸盐岩储层的控制

在对研究区嘉陵江组沉积背景认识的基础上,通过对嘉陵江组岩性剖面结构的细致分析,将其划分为2个三级层序、6个四级层序和14个五级层序,认识到高频层序在海侵体系域和高水位体系域中有不同的岩性组合类型,建立了研究区嘉陵江组三级层序和高频层序格架。在研究区嘉陵江组储层特征认识的基础上,运用层序地层学原理,通过分析碳酸盐生长与相对海平面变化的关系,以及气候类型对高频层序演化的控制作用,建立了干旱气候背景下高水位体系域和海侵体系域中高频层序与溶蚀孔隙型储层形成的关系模式,并且层序表现出对溶蚀孔隙型储层和膏溶孔洞型储层发育分布具有重要控制作用;认为二级构造层序影响着岩溶缝洞型储层和裂缝—溶洞型储层的形成发育。总结出与各级层序相关的暴露期间大气水溶蚀作用（包括同生期和表生期）为研究区嘉陵江组储层形成的主要机制。     

上扬子地区晚三叠世层序地层格架：扬子地台消亡与上扬子前陆盆地形成的地层学效应

发生在中、晚三叠世之交的印支运动,在中国南方表现为以下构造事件:1秦岭-大别造山带的形成与隆升,记录了华北板块与华南板块的对接碰撞;2中国南方东南部1300km宽的陆内造山带的强烈作用,以及由此造成的前陆褶皱逆冲带的北西向迁移。在上述构造事件的结果,结束了扬子地台自埃迪卡拉纪以来以作为一个稳定的古地理单元而且大多数时间发育浅水碳酸盐岩的沉积历史。在扬子地台消亡之后形成一个特别的上扬子前陆盆地(或四川前陆盆地),其中堆积了以河流沉积为特征的须家河组及其相关地层。以河流沉积为特征的须家河组及其相关地层,在川西地区覆盖在马鞍塘组台地碳酸盐岩和小塘子组陆棚至滨岸相砂页岩地层之上,向东、向南逐渐超覆尖灭,从而形成了一个特殊的上三叠统层序地层格架,这个特殊的层序地层格架记录了扬子地台的消亡和上扬子前陆盆地的形成和发育过程。就像黔西南地区在中三叠世台地边缘再生的晚三叠世前陆盆地以及该盆地中填充的特别的上三叠统一样,上扬子前陆盆地上三叠统层序地层格架,尤其是河流沉积为特征的须家河组特别的沉积趋势(从相对集中发育煤层的高可容纳空间低能河流沉积、演变到河道砂岩聚合作用为特征的低可容纳空间高能河流沉积的序列,所组成的沉积层序)所组成的冲积构架,以及逐渐从西向东、从北向南的逐渐超覆尖灭的空间分布,不但是了解扬子地台消亡和上扬子前陆盆地形成的重要物质记录,而且代表了前陆盆地充填序列中一种较为特别的河流相层序地层序列。     

水库汛限水位调整与运用

基于对水库汛限水位主要影响因素的系统分析,从洪水资源安全利用的角度出发,阐明了水库汛限水位调整综合分析论证所应遵循的原则,提出了风险设计分析论证的框架、定量分析方法和汛限水位合理调整的论证。最后以海河流域潘家口水库为分析实例,从设计洪水、预报预泄、洪水预报调度方式、上下游防洪设计标准、上游移民淹没及土地退赔线、水库长期运行的风险和效益等多个方面分析论证了水库汛限水位的合理调整方案。     

灰坝渗漏的地球物理探测方法

探讨了灰坝渗漏的探测方法、效果及其实施过程.在灰坝渗漏治理中,如何准确地测量浸润线和渗流在坝体内的分布及其与溢出点的关系,对分析灰坝的稳定性和确定加固处理方案至关重要.实践证明,自然电位、探地雷达和高密度电阻率方法可以确定坝前入水位置、坝体内的浸润状态和浸润线位置,是灰坝渗漏探测的有效方法.     

南海西南次海盆扩张期热液循环与洋壳增生的数值模拟

洋壳厚度受多方面因素的影响，前人大多关注地幔温度、地幔源成分等岩石圈深部因素，很少关注岩石圈浅层的热液循环对洋壳厚度的影响。利用基于有限元的数值模拟手段，对扩张期不同背景(洋中脊、拆离断层)、不同扩张速率的热液循环与洋壳增生的关系进行研究。结果表明：洋壳增生达到稳定前，热液循环导致理论洋壳厚度发生阶段性减薄，减薄量随时间改变，并且推迟了上地幔中熔融体出现的时间；当洋壳增生达到稳定后，热液循环下产生的理论洋壳厚度反而比无热液循环的更厚。结合洋壳增生过程中对流热通量的变化分析，在洋壳增生前期的上地幔温度低，驱动热液循环的热源小，产生的对流热通量相对较小且不稳定，热液循环缓慢冷却上地幔顶部的温度，进而推迟上地幔初始熔融的时间，减弱上地幔的熔融，并造成一定时间阶段内的生成理论洋壳比正常理论洋壳厚度更薄；当洋壳增生达到稳定后，对流热通量达到最大并稳定，热液循环持续快速的冷却上地幔顶部温度，导致上地幔深部的热向上地幔顶部补给，反而增大了上地幔顶部的温度和熔融量，进而增大了理论洋壳厚度。随着扩张速率的增大，理论洋壳厚度增大，对流热通量增大，热液循环导致的洋壳阶段性减薄的最大减薄量也增大，阶段性减薄的时间缩短。结合南海西南次海盆的洋壳结构特征分析：两条横跨南海西南次海盆的地震剖面显示，海盆内存在异常薄的洋壳区域，并且两条地震剖面的最薄洋壳厚度相差0. 85 km,推测海盆内异常薄洋壳和不同扩张时期的最薄洋壳厚度差异受到扩张期热液循环阶段性减薄洋壳作用的影响。     

基于COMSOL Multiphysics的非饱和裂隙土降雨入渗特性研究

基于COMSOL Multiphysics软件对非饱和裂隙土降雨入渗特性进行数值模拟研究。通过将裂隙和基质分别离散成有限单元,建立了能充分模拟土中裂隙流、基质流以及裂隙-基质流量交换的离散裂隙-孔隙介质模型。结合"空气单元"的概念,对裂隙土的上边界进行模拟。该方法不仅能描述降雨初期雨水沿裂隙优先入渗的现象,还能描述当降雨量大于裂隙土入渗量时雨水沿地表流走的现象。通过对地表以下2 m深度内低渗含裂隙土体进行模拟,分析了裂隙的几何特征、基质的水力特性、前期水分条件以及降雨强度对非饱和裂隙土降雨入渗过程的影响。结果表明,在非饱和裂隙土中,存在两个主要的渗流过程:一是水沿裂隙优先流动;二是水不断从裂隙吸入基质中,基质吸收水的作用抑制了裂隙中优势流的发展。与裂隙的几何特征相比,基质的水力特性对非饱和裂隙土渗流的影响较大。增大基质的饱和渗透系数可能使由裂隙流主导的渗流过程转变为由基质流主导的渗流过程,而基质的非饱和特性与裂隙土的初始含水率改变了土体的储水能力,从而加速或延缓了降雨入渗至某一深度的时间。降雨强度对土体入渗速率和入渗量均有影响,当超过裂隙土的入渗能力时,多余积水沿地表流走,断面入渗率随...     

黄土十字交叉隧道开挖下支护结构变形特性研究

本文通过三轴试验分析了不同含水率下的重塑黄土的应力-应变特征,采用模型试验针对黄土交叉隧道研究了开挖过程中支护结构应变变化特征和开挖影响范围.研究得到,隧道的支护结构变形与掌子面位置有关,掌子面到达监测断面前1.5D(D为洞径)左右时,钢拱架发生变形,超过监测断面1.5D后变形基本稳定,说明黄土开挖的水平影响范围大致为...     

作物生态位构建的模型及其进化惯量与动量的试验研究

物种生态位构建与其进化关系的研究属于生态位理论的新进展。以半干旱区作物为对象，系统地分析了生态位内涵的发展及生态位构建机理，研究了作物种与环境变化间协同进化的特殊规律，提出用作物生态位的适合程度测定其进化惯量，用现实生态位对其中心点的偏离程度测定进化动量，并建立了相应的数学模型，进行实例的计算分析，主要结果有：①作物种的生态位构建机制，从进化尺度上具体描述了作物通过其新陈代谢、活动与选择来确定自身的生态位（包括部分的产生、毁灭）。基于Hutchinson的生态位理论，建立了 n维超体积生态位的构建模式。②根据进化惯量与进化动量对生态位构建的作用，所进行的实例计算与分析的结果显示：自然选择与人工选择的压力具有异向性，生态位构建导致了进化惯量和进化动量不同的变化规律；作物的传统品种与新品种相比，具有较强的进化惯量与较弱的进化动量；在自然选择与人工选择双重作用下，作物生态位的构建机制有其特殊性。③在作物种进化与可变环境资源的耦合关系分析中，随着土壤养分的增加，作物进化惯量递增而进化动量递减，这从进化角度上揭示了土壤养分变化对作物生态位构建的影响。以上结果可为作物品种选育与农田人工调控提供理论依据。     

黄土高原退耕坡地土壤水分空间变异性研究

以神木生态观测站为例,利用经典统计学方法对黄土高原退耕坡地土壤水分在空间三维不同方向和不同位置的空间变异性进行了研究,并对空间变异的尺度和时间依赖性等问题进行了探讨,以便为坡地水分管理和植被恢复提供参考。研究结果表明土壤水分在垂直方向和水平方向(垂直于坡长方向)的平均变异程度为弱变异;而在东西方向(坡长方向)、二维平面和三维空间上为中等变异性;土壤水分沿坡长方向从坡顶到坡脚表现出先减小后增大的趋势,且在各坡位变异程度不一,呈现出变异程度为坡上>坡中>坡下的趋势;土壤水分沿南北方向表现为阴坡>山脊>阳坡的明显趋势,其变异程度为阳坡>阴坡;在40~200 cm土层深度内,土壤水分在垂直方向表现出先减小后增大的趋势,且在各土层的变异程度与各层平均土壤水分成明显的正相关。     

华北古大陆南缘构造格架与成矿

东秦岭地区在前海西期表现为大陆边缘的构造活动,到海西期后特别是燕山期已属于陆内造山作用,因此称之为古大陆边缘。在对前海西期构造格架重塑的基础上,以不同建造、岩浆活动和分隔构造单元断裂资料分析为依据,以控制不同构造单元的断裂为界,自北而南将构造单元划分为：华山-熊耳山陆缘带、宽坪陆缘增生带、二郎坪弧后断陷带、秦岭古岛弧带和南秦岭泥盆纪断陷海盆。据陆缘构造发展阶段的沉积建造和岩石组合特点分为：华北陆块南缘太古宙古陆核边缘活动性沉积、早元古代华北陆块南缘古陆核边缘活动性缓慢沉积、中-新元古代华北陆块南缘拉张构造体制下的被动陆缘、加里东早期华北古陆南缘活动陆缘、早古生代华北陆块南缘太平洋型活动大陆边缘;中生代扬子与华北板块已经拼接,进一步发生陆内A型俯冲,构造型式为近南北向的深部构造作用。根据区域成矿的物质组成以及空间和时间上的分布特点,划分为5个成矿系统：前长城纪陆核活动性边缘沉积成矿系统、中-新元古代被动大陆边缘成矿系统、早加里东期构造体制转换期成矿系统、古生代活动大陆边缘成矿系统和中生代陆内碰撞造山成矿系统。     

在构造和气候因素制约下雅鲁藏布江的演化

雅鲁藏布江位于印度和欧亚大陆汇聚带内，其形成受到冈底期山和喜马拉雅山差异性抬升的控制。冈底期山抬升在先，发生在中生代晚期至新生代早期。一系列起源于冈底期山和青藏高原的水系向南先是流主特提斯海。在特提斯海关闭后流入印度次大陆。喜马拉雅山构造抬升要晚于冈底斯山，大规模抬升发生在中新世早期，其抬升阻断了这些河流的通道，水流开始汇聚在这两个造山带之间，牙鲁藏布江由此形成。在雅鲁藏布江大拐弯地区，在海拔4500m处存在一个平坦的侵蚀面，并构成雅鲁藏布江大峡谷最高的一级谷肩，这表明雅鲁藏布江在下切前就在该面上流动，而且流速不大。在大拐弯以南，雅鲁藏布江的下游－布拉马普特拉河位于印度洋热带季风带内，其下切和源侵蚀速率很大。印度洋热带季风形成于6－9MaB.P.。因此，该河流很可能形成于该时期，要比雅鲁藏布江年轻，它在向北的溯源侵蚀的过程中袭夺了雅鲁藏布江，袭夺处可能就大拐弯的北端，因此大拐弯是袭夺成因。     

涂抹区重叠竖井地基固结特性研究

在软基处理工程中,经常出现竖井打设变密而地基固结效率降低的现象。鉴于此,建立了重叠涂抹区内土体水平向渗透系数的分布函数,给出了涂抹区重叠时竖井地基超静孔压和平均固结度的解析解。通过分析不同工况下竖井地基固结度随竖井间距的变化情况,探究了竖井间距减小而地基固结效率不增反减的成因。最后,探讨了涂抹作用和井阻作用对竖井最小临界间距的影响。结果表明：相邻竖井涂抹区重叠是竖井地基中出现竖井最小临界间距的根本原因。涂抹作用越大,则竖井最小临界间距越大;具体表现为当地基扰动程度增大时或涂抹区半径增大时,竖井最小临界间距随之增大。井阻作用越大,则竖井最小临界间距越小;具体表现为当竖井渗透系数减小时、竖井长度增大时或竖井半径减小时,竖井最小临界间距随之减小。     

平面P1波斜入射下海底洞室地震响应解析分析

基于无黏性可压缩理想流体介质波动理论和Biot流体饱和多孔介质波动理论,考虑水下饱和土的流固耦合,借助Hankel函数积分变换法(HFITM)给出入射平面P1波在海底洞室周围散射问题的解析解。相比传统研究中的"大圆弧假定",Hankel函数积分变换法可以较好地处理半空间表面边界条件。利用该解析解,计算分析了洞室表面透水条件、入射角度、入射频率、海水水深和饱和土的孔隙率等因素对水-土交界面处水平位移、竖向位移和洞室表面动水压力、环周总应力的影响。结果表明:洞室表面透水条件对水-土交界面处水平位移和竖向位移影响较小;随着斜入射角的增加,水-土交界面处竖向位移减小;随着入射频率的增加,水-土交界面处水平位移随之增加;海水水深为2.5倍SV波的波长时,水-土交界面处水平位移及洞室表面动水压力最大值最大;随着孔隙率的增加,水-土交界面处水平位移、竖向位移和洞室表面环周总应力减小,而洞室表面动水压力随之增加。     

基坑开挖对下卧运营地铁隧道影响的数值分析与变形控制研究

以紧邻已运营天津地铁1号线既有隧道箱体上方的西青道下沉隧道基坑工程为背景,结合现场实测数据,采用ABAQUS软件对基坑的实际施工过程进行动态模拟。在此基础上分析既有隧道箱体两侧的土体加固、浇筑底板与抗浮桩形成“保护箍”以及堆载回压等措施对既有箱体轨道的影响及其有效性,指出有针对性地综合采用上述保护措施,能够及时有效地控制既有箱体轨道上抬,保证地铁的安全运营,并进一步研究了不同加固参数对既有箱体轨道变形的影响规律,结果表明：提高各加固参数能减小箱体轨道上抬及变形缝处的箱体间差异变形,但其加固效果却随着参数的增加而减弱,存在着一个合理的参数范围,为施工设计的优化提供依据。     

印度陆块新生代两次仰冲事件及其构造驱动机制:论印度洋、特提斯和欧亚板块相互作用

印度陆块与欧亚大陆的碰撞是印度洋扩张和特提斯洋闭合综合作用的结果。本文通过综合分析和研究提出这3个板块的相互作用致使印度陆块发生过2次向北的仰冲:早期(古新世末-始新世初,~57Ma)仰冲受其超高速运动(140mm/yr)的驱动,与特提斯之间产生的速度差致使两者间的边界发生破裂,密度小的印度陆块沿印度洋东经90°海岭和马尔代夫岛链向北仰冲到特提斯洋壳之上,两者的叠加导致印度陆块北缘——特提斯喜马拉雅地壳增厚(~70km)并且沉积了一套造山磨拉石——柳曲砾岩;晚期(渐新世-中新世之交,~25Ma)仰冲发生在碰撞后,由于高喜马拉雅结晶岩系沿主中央冲断带和藏南拆离断裂发生的垂向挤出,位于上盘的特提斯喜马拉雅沉积盖层同时发生重力垮塌,沿大喜马拉雅反冲断裂仰冲到冈底斯岩浆岩带之上并且造成后者的隆升和前陆下陷,其北缘充填了一套造山磨拉石沉积——大竹卡砾岩。这两次构造事件均受印度陆块的快速运动驱动。此外,在印度陆块超高速运动的挤压下,特提斯洋可能在早白垩世之后就停止了扩张,而老的洋壳不是俯冲消减了就是被仰冲的印度陆块掩盖了,这解释了为什么雅鲁藏布江缝合带只存早白垩世蛇绿岩。印度洋内东经90°海岭和马尔代夫岛链构成印度陆块的南东和南西边界,前者呈右行走滑,后者呈左行走滑,两者勾画出印度陆块向北漂移的轨迹。     

滑坡时空演化规律及覆管力学响应研究

山体滑坡是威胁天然气管道安全运营的主要地质灾害,研究适应于滑坡演化规律及覆管力学响应状态的分析方法具有重要的工程意义。为此,首先采用坡体系统（阻滑段－下滑段）总势能平衡方程,即拉格朗日变分方程,并基于最小势能原理,获得坡体失稳滑移的临界条件——下滑段应变能释放量等于阻滑段破裂贯通所需要的应变能时,坡体即发生滑移,坡体内部储存的应变能转化为动能。一方面,根据滑动全过程中的岩土体颗粒与管道外壁接触关系,提出了滑坡两阶段的管道力学响应模式;另一方面,考虑岩土体颗粒的碎散度,分别构建岩质滑坡作用下管道的均匀受力模式及土质边坡管道的非均匀受力模式。鉴于此,从小尺度管土相互作用的力学响应出发,推导出岩质边坡与土质边坡滑动前后阶段的管道弹性部分受力表达式。最后,以川气东送EES244段天然气管道跨越滑坡为研究对象,建立了边坡系统总势能方程,分析出坡体的变形、失稳及滑移情况,计算出管道在不同滑动阶段的应力值,对管道的安全性进行了评价。同时,采用数值模拟的方法,从整体大尺度角度对全管段进行受力分析与安全性校核。结果表明：滑动区与未滑动区的交界面附近管道出现应力突变,滑动区内部应力小幅度增加,但整体处于安全稳定状态。因此,采用的小尺度理论计算与大尺度整体数值模拟的研究方法,对拟建管道前期设计、现役管道安全评价和后期管道维修等具有指导意义及实用价值。     

基于圆弧主应力迹线的黏性土主动土压力分析

墙背粗糙导致墙后土体应力方向发生偏转,目前,黏性土中考虑土体应力方向偏转对土压力影响的研究较少。为此,本文首先在探讨墙后土体主应力偏转规律的基础上,采用沿主应力迹线分层形成曲线薄层单元。然后,通过分析曲线薄层单元的受力情况,建立曲线薄层单元的静力平衡方程,推导出平动模式下黏性土体土压力沿墙高分布的公式,进而获得黏性土土压力分析新方法。最后,将本文方法与实测结果和现有理论进行对比验证和参数分析,验证本文方法的可靠性和合理性。研究结果表明:考虑墙土摩擦效应的计算结果更能准确反映黏性土体土压力沿墙高的分布规律;土压力大小随黏聚力增大而减小;随着墙土摩擦角的增大,土压力合力逐渐减小,作用点高度缓慢升高。     

湖南常德-安仁NW向断裂左旋走滑与安仁“y”字型构造

五峰仙-铁丝塘断裂属NW向常德-安仁断裂的南东段,为基底隐伏断裂。在安仁县城以西,于断裂北侧发育NNW向印支期褶皱;安仁县城以东,于断裂南、北两侧均发育NNE向褶皱,从而组成“y”字型不协调构造。研究认为,“y”字型构造形成机制为:五峰仙-铁丝塘断裂在印支运动中具基底左旋走滑性质,走滑所派生的近东西向挤压应力场,及走滑所产生的牵引作用,使安仁以西NNE向构造线产生逆时针旋转,从而形成NNW向褶皱。安仁以东由于紧邻NNE向茶陵-郴州主俯冲汇聚断裂,NW向断裂走滑量相对较小,派生应力与牵引效应小,而区域NWW向挤压应力大,从而于断裂两侧均形成与区域构造线一致的NNE向褶皱。NW向断裂的左旋走滑使断裂北东面成为隆起区,而断裂南东面则成为拗陷区。对区域构造发展背景分析后认为,印支期可能为湘东NW向断裂中生代活动最强烈的时期,多条NW向断裂的左旋走滑,可能与雪峰山弧形构造和祁阳“山”字型构造的形成有关。