平行裂隙沿程水头损失规律的实验研究

为了研究管道-裂隙介质水动力过程,利用不同隙宽及横向宽度的平行裂隙进行室内模拟试验,探究单一平行裂隙中水流流动产生的沿程水头损失随裂隙宽度及横向宽度的变化规律。结果表明:当隙宽小于1.84 mm时,沿程水头损失与流速呈一次函数关系,并且沿程水头损失随裂隙宽度的增大而减小。通过对比管道层流沿程水头损失公式与立方定律,发现管道和裂隙在计算沿程水头损失时主要差别在于后者忽略横向宽度的影响,指出裂隙长宽比在确定管道与裂隙界限中起重要作用。同时通过分析试验所取得的数据,得出裂隙沿程水头损失随裂隙长宽比的增大呈现先减小后增大的趋势,并建立沿程水头损失随裂隙长宽比变化的经验公式。     

考虑循环应力比和频率影响的动荷载下软土微观结构研究

以杭州原状软土为研究对象,借助扫描电镜和PCAS微观定量测试技术,采用分形理论对波浪荷载下的饱和软土微观结构进行研究,探讨不同循环应力比和不同频率条件下孔隙的分布特征及其变化规律。结果表明：循环应力比越大或频率越低,试样破坏所需的循环次数越少;试样临界破坏应变水平随循环应力比的增加呈升高趋势,而不同频率下的临界破坏应变水平则基本一致;孔隙的尺度、排列、形态等特征均随循环应力比的变化呈规律性变化,但随频率变化没有明显的规律性;循环剪应力作用下,孔隙破碎的同时兼并生长,这是剪切带上褶皱现象的微观本质,并且孔隙排列方向与剪切带方向基本一致。通过循环加载前、后微观结构特征参数的变化规律,揭示了波浪荷载下循环应力比和频率对土体微观结构的影响以及土体宏观变形的微观机制。     

中国第二次北极科学考察路线上温室气体瓶采样结果分析

用气相色谱和非红外色散分析方法,分析了中国第二次北极科学考察路线上采集到的气体样品中温室气体(CO₂和CH₄)的浓度,对不同纬度带上CO₂和CH₄平均浓度变化特征进行了研究.结果表明:海洋表面不同纬度带上CO₂的浓度呈现出随纬度升高而减小的趋势,这与全球范围内CO₂的年平均浓度的地理分布特征相反,显示了海洋对CO₂气体的吸收作用.45°N以北的海洋表面,CH₄浓度有随纬度升高而增大的趋势,这与全球范围内CH₄的年平均浓度的地理分布特征相同;中纬度近海岸地区温室气体浓度变化无明显规律,可能受到区域或局地气团的影响较大.     

黄土沟壑区弃土场稳定性研究

随着基础设施建设的不断推进,弃土的不合理堆放成为工程建设面临的重要问题之一。堆积体随体积和高度的增加,其失稳的风险增大,易造成水土流失、生态环境破坏等灾害。以甘肃某高铁隧道黄土沟壑区弃土场为研究对象,采用室内试验、现场试验及数值模拟研究方法探究不同参数条件下弃土堆积体力学性质、压实度及堆填阶型设置方法。研究结果表明：弃土堆积体的黏聚力与内摩擦角随干密度呈正相关变化趋势,随含水率呈负相关变化趋势,但内摩擦角受含水率影响变化幅度不大;弃土堆积体分层压实过程中表层压实度增幅最大,中、底层随压实次数增多压实度有明显提升,平均压实度在前期压实过程中迅速提升但随次数增加其变化幅度明显降低,平均含水率在压实过程中呈先减后增变化趋势;在堆填整形过程中,应力大小与位移变形随台阶高度和台阶坡率的增大而增大、随平台宽度的增大而减小,边坡的稳定系数随台阶高度和台阶坡率的增大而减小、随平台宽度的增大而增大。经曲线综合分析,边坡稳定性对阶型参数设置所表现出应力大小、位移变形及稳定系数的变化差值敏感程度由高至低依次为台阶坡率、平台宽度、台阶高度。     

冻融循环作用下黄土无侧限抗压强度和微观规律的试验研究

青海地处多年冻土地区,属于青藏高原大陆性气候带,冻融循环是路基和地基基础的一种常见破坏因素,为研究冻融循环作用对青海地区实际工程的影响,揭示冻融循环作用对其损害的机理,通过对青海西宁地区原状黄土和重塑黄土进行冻融循环试验、无侧限抗压强度试验和电镜扫描试验,分析不同冻融温度和不同冻融循环次数对原状黄土、重塑黄土无侧限抗压强度和微观结构的影响。结果表明:当黄土经历0～6次冻融循环时,原状黄土和重塑黄土的强度逐渐降低,而8～10次冻融循环后其强度先增大后趋于稳定;原状黄土的强度随冻融温度降低而降低,而重塑黄土的强度随冻融温度降低先增大后减小;从微观角度分析,冻融温度的降低和冻融循环次数的增加,均导致黄土大颗粒逐渐分解为小颗粒,颗粒的排列方式发生改变。     

不同赋存环境下碳酸盐岩溶蚀过程试验模拟研究

目前,有关碳酸盐岩溶蚀过程的研究多集中在单一环境平衡状态下,不同赋存环境、微观尺度上的研究较少。鉴于此,为探讨不同赋存环境下碳酸盐岩溶蚀过程及微观变化特征,借助研制的岩溶水系统不同赋存环境下水岩相互作用模拟装置,选取典型岩溶水系统开放环境、半封闭环境与封闭环境的岩样,以CO₂溶液为酸性流体介质,开展室内溶蚀模拟试验,研究岩溶水中特征组分的变化规律进行模拟实验,并从宏观和微观尺度,研究岩溶水系统不同赋存环境下的碳酸盐岩溶蚀变化特征。结果显示:不同赋存环境下Ca²⁺、HCO3^-含量、饱和指数及pH值空间变化特征不同,各特征组分均呈现出随径流方向、溶蚀时间逐渐增大的趋势。不同赋存环境下,碳酸盐岩受水溶液中CO₂含量的影响,在补给区的开放环境下溶蚀性最强,形成连通性较高的溶孔、溶隙。碳酸盐岩总溶蚀率均值是半开放环境的1.43倍,是封闭环境的2.70倍,半封闭与封闭环境下碳酸盐岩溶蚀后的微观结构介于孤立微孔与完全连通性溶隙之间。此外随深度的变化溶蚀量呈逐渐减弱的趋势,且浅部的变化更为明显。碳酸盐岩的溶蚀作用还受岩性控制,其随岩石中CaO/MgO比值的增大而增强。     

水岩循环对变质砂岩微观结构损伤与宏观力学劣化影响机理研究

为研究水岩循环过程中变质砂岩矿物成分及微观结构变化对宏观物理力学参数弱化的影响,通过水岩循环试验,对变质砂岩微观矿物成分、结构在水岩循环过程中的演化机制及其与宏观物理力学参数相互关系开展了研究。研究结果表明,岩石各项物理力学指标随着水岩循环次数的增加而不断衰减,其衰减速率随循环次数增加而减缓。水岩循环后岩石抗压强度试验表明,应力-应变曲线中初始裂隙压密阶段随着循环次数的增加而出现并且变得明显,岩石试样破坏特征有随着循环次数的增加由剪切破坏向拉张破坏转变的趋势。结合XRD和SEM试验手段对矿物成分及微观孔隙平面面积的变化进行了统计,分析认为绿泥石、云母、斜长石等矿物的水化溶蚀作用以及微观孔隙的水化扩展,是造成岩石损伤的主要原因。因此,提出利用矿物成分劣化度D_m和微观结构劣化度D_c的概念来表达岩石水岩循环微观损伤量化指标,并建立了水岩循环作用下受矿物成分及微观结构影响下的岩石物理力学参数弱化的回归模型。该模型的提出能够为水岩循环下相关物理力学参数的选取提供参考。     

基于有限差分强度折减法的多级边坡破坏模式研究

总结了当前多级边坡的稳定性分析方法,引入FLAC3D程序和强度折减理论,并运用有限差分强度折减法研究了多级边坡随台阶宽度变化的破坏模式、变形及其稳定性。分析结果表明:多级边坡的滑移面的位置、形状和破坏模式随着台阶的宽度不同而不同,且其变形也随着台阶的宽度不同表现出不同的特性。最终通过对多级边坡进行稳定性分析,发现安全系数和滑移面广义剪应变大小也随台阶宽度的变化也表现出一定的规律性。     

上海黏土压缩回弹变形的微观机理

黏土变形微观机理的研究过去多针对土体加载压缩开展,随着研究的深入,黏土卸载回弹变形的微观机理也逐步得到重视,但目前对此研究还很少。本文采用单向压缩及回弹试验、扫描电镜及压汞试验对上海黏土压缩及回弹变形过程中土体的微观特性及其变化进行了研究。研究结果表明,微观结构参数的变化能反映黏土的宏观变形特征。在加载过程中,随固结压力增加,土体孔隙体积减小,孔隙数量先增加再减小,孔隙平均形状系数的增加先急后缓,孔隙形态分维数先急剧减小后缓慢减小。在卸载过程中,随固结压力减小,孔隙数量增加,平均形状系数略有减小,孔隙形状分维数略有增加。加载压缩过程中,固结压力较小时中、小孔隙体积所占比例变化不大,而当固结压力较大时小孔隙所占比例显著增加、中孔隙所占比例明显减小。在卸载回弹过程中,各级固结压力下小孔隙都占绝对优势,但固结压力较大时中孔隙所占比例较大,而固结压力较小时中孔隙所占比例较小,黏土卸载回弹变形主要是小孔隙体积的少量增加。     

中国东部地带表土稀土元素的地球化学特征

对中国东部从黑龙江省到海南省的纵向大断面50个表土样品的稀土元素(REE)含量进行了测定,结果显示其平均含量高于中国土壤和世界土壤的平均值;其稀土元素组成特点表现为轻稀土(LREE)富集,重稀土(HREE)亏损,Eu的负异常和Ce的正异常;未发现稀土元素总量∑REE和轻重稀土比值∑LREE/∑HREE随纬度或年均温度、年降水量有明显的地带性规律变化;δCe值的分布特征显示在气候达到南亚热带-北热带地区的湿热程度及风化强度时,表土才会出现显著的Ce正异常;在Ce/Eu对Eu/Sm图解上不同母岩类型的表土参数差异明显,尤其是玄武岩发育的表土与中酸性岩石和沉积岩发育的表土之间具有明显差异。本研究表明,中国东部表土的稀土元素分布特征没有明确的气候带示踪意义,而主要具有成土母质类型示踪意义;δCe值的显著正异常可以示踪南亚热带-热带气候;由于影响因素复杂,各种特征参数的细微变化对沉积物成因、物源区以及区域气候的指示意义尚待积累更多的数据并参考其他环境指标才能做出正确判断。     

Gondwanan palaeogeography and pal˦oclimatology

Lithological indicators of climate, such as coals, evaporites, bauxites, and tillites,can be used to map the past position of the major climatic zones (Humid Tropics, Dry Subtropics, Warm and Cool Temperate, and Polar) that crossed the supercontinent of Gondwana. The early proponents of continental drift (Wegener, 1912; du Toit, 1937) recognised this fact and inferred that apparent climatic changes (e.g. Late Ordovician tillites in the Sahara Desert) were actually the result of Gondwana's movement across these climatic belts. It is now known that the changing width and location of these climatic zones reflects both: (1) Gondwana's latitudinal movement; and (2) changes in global climate from Ice House to Hot House conditions. This paper presents seven palaeogeographic maps and seven palaeoclimatic maps illustrating Gondwana's changing climate.     

太行山南段自立庄韧性剪切带变形特征

太行山南段临城自立庄地区古元古界甘陶河群中低级变质岩中发育一条左行逆冲型韧性剪切带。自立庄韧性剪切带出露长约10 km,宽约1 km,走向NNE,往西缓倾,在EW方向上由若干条强变形带与其间的弱变形域或岩块组成,平面上呈现平行式的组合特征。该韧性剪切带内发育糜棱岩、拉伸线理和皱纹线理、不对称褶皱、石香肠构造和构造透镜体、S-C面理和旋转碎斑等宏观和微观构造。S-C面理、旋转碎斑、不对称褶皱等宏微观变形特征一致表明自立庄韧性剪切带上盘由西往东逆冲的运动学性质。在对韧性剪切带宏观、微观构造特征研究基础上,结合区域资料,认为自立庄韧性剪切带的形成与华北克拉通古元古代末期西部陆块与东部陆块的EW向碰撞拼合有关,是18.5 Ga吕梁运动的产物。自立庄韧性剪切带的厘定为太行山南段古元古代构造演化提供了基础资料。     

中国中东部白垩纪沙漠的时空分布及其气候意义

本文介绍了中国中东部白垩纪沙漠沉积的时空分布，探讨了时空分布规律，认为：（１）中东部白垩纪沙漠分布严格受气候带控制，其实际分布限于北纬２０—４０°的干旱带（横跨当时的副热高压带），主要分布于鄂尔多斯盆地、四川盆地、江汉盆地和苏北盆地之中；（２）各盆地沙漠发生的时间不同，鄂尔多斯盆地为早白垩世，四川盆地为中白垩世晚期，江汉盆地为晚白垩世早期，苏北盆地为晚白垩世中期，（３）沙漠发生的穿时性反映了各盆地进入干旱带的顺序，由北到南，由西及东；（４）造成这种顺序的原因是由于亚洲在白垩纪时其总体为顺时针旋转，因而使西北部鄂尔多斯盆地率先进入干旱带，其次是西南部的四川盆地，然后是中部的江汉盆地。晚白垩世的降温事件迫使干旱带南移而使其滞后的最东部的苏北盆地进入干旱带，（５）中国白垩纪沙漠的存在说明处于“温室效应”的大气环流不仅不会“呆滞”而且还有所增强，季风的存在也说明当时的气候并不均一。本文提出了气候带漂变（ｃｌｉｍａｔｉｃｚｏｎｅｄｒｉｆｔ）的概念，认为气候变化的表现形式为气候带漂变。漂变既有长周期和短周期漂变之分，又有相对和绝对漂变之别。中国中东部白垩纪沙漠的时空变迁就是干旱气候带漂变的结果。     

甘肃省小西弓金矿床深部和外围找矿潜力研究

小西弓金矿床位于塔里木板块北缘柳园-穿山驯前陆上,受NWW向的小西弓-红旗山韧性剪切带控制.矿区由北、中、南三个矿带组成,东西长7000m,南北宽2000m,面积14k0m2.以前的勘探工作仅局限在南矿带141～192线间,长1300m,宽500m,面积0.65km2,共圈出金矿体41个,提交的金储量达中型规模.经过多年的开采,小西弓金矿资源接近枯竭.通过对已有地球物理和化探资料的分析研究,认为在小西弓金矿区深部和外围找矿潜力较大,通过对前人圈定的物化探异常进行进一步查证,有望实现找矿的新突破.     

陕西马元地区铅锌矿地质特征及找矿方向

陕西马元地区铅锌矿位于扬子地台北缘碑坝隆起东南缘一带。矿化带长大于60 km,宽10~200 m,可分为南、东、北三个铅锌矿化带,已圈出了40多条铅锌矿体。其中南矿化带长大于20 km,宽20~120 m,已圈出了40多条铅锌矿体;东矿化带长大于30 km,宽20~200 m,地表已发现7条铅锌矿体;北矿化带长大于10 km,宽10~100 m。矿体一般长100~2560 m,厚0.80~10.01 m,锌品位1.05%~10.82%,铅品位0.55%~7.54%。主矿体长2560 m,厚1.46~32.53 m,平均厚约7.60 m,最厚28.40 m,锌品位1.45%~11.42%,平均4.47%。矿化带主体由震旦系灯影组白云岩组成,产于灯影组的砾状白云质角砾岩带中。矿化主要受地层和构造的控制。经预测,陕西碑坝—马元、云河—庙坝、阳平关—宽川铺—阜川、司上—镇巴、镇坪及湖北竹溪、神农架、黄陵等地区有较好的找矿前景。     

The Impact of Climatic and Environmental Factors on n-Alkanes Indices in Southwestern Tibetan Plateau

n-Alkanes are widely used in paleoenvironmental reconstructions.However,our understanding of changes in the distribution of n-alkanes with climatic and environmental factors remains unclear in arid/semi-arid regions.We sampled 26 surface sediments from three climatic zones across the southwestern Tibetan Plateau to evaluate the sensitivity of chain length distributions of n-alkanes to climatic and environmental parameters.Our observations demonstrate that average chain length (ACL), proportion of aquatic macrophyte (Paq),carbon preference index (CPI) and ratio of the contents of nC27 and nC31 (nC27/nC31) are all sensitive to hydroclimatic conditions.In contrast to commonly-adopted assumptions,the correlations between these indices and hydrological parameters are not always good,which indicates that the interpretation of n-alkane indices is special on the southwestern Tibetan Plateau.These might be related to the vegetation characteristics and seasonality of biological activity,and need to be considered in paleoclimatic reconstruction.The impact of seasonal precipitation on n-alkanes indices was also evaluated.     

Detecting Holocene movements of the woodland–steppe ecotone in northern China using discriminant analysis

Discriminant functions link vegetation zones and surface pollen along the woodland–steppe ecotone in northern China. These links were utilised to reconstruct palaeovegetation using fossil pollen data from four lake sediment sites within the ecotone. Holocene movements of the vegetation zones were derived from the above results and were interpreted as the results of climatic, topographic and edaphic factors. This study shows that climatic change was the driving factor for ecotonal movement, but that the positions of vegetational zones were nevertheless controlled by topographical and edaphic conditions, and consequently boundaries between different vegetational zones responded individualistically. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

An analysis of the time term method in refraction seismology

Linear arrangements of earthquake epicenters in Sweden suggest the existence of linear fracture zones in the lower part of the granitic layer. The geometry of the fracture zones (position, length, width, depth) and their dynamics (“accumulated” magnitude, seismic risk) are calculated. Relations to geology are briefly discussed.     

准噶尔盆地石南31井区清水河组油气水层分布规律

针对石南31井区储层岩性多变、油气水关系复杂等问题,按不同岩性识别油气层、水层和干层,据油气不同测井响应特征进一步识别油层和气层.将储层划分为细砂岩、中粗砂岩和砂砾岩3类,识别储层流体性质,分析油藏分布特征,指出油层、隔夹层平面分布特征,探讨油气水层分布规律.结果表明,石南31井区主要有4个油藏.储层所含流体有油、水和气,中北部细砂岩储层为纯油层,南部中粗砂岩储层为水层.气层从南到北分布于全区,主要位于油藏北部和东部局部区域,为今后解释工作具很好指导意义.     

断层附近地应力扰动带宽度及其影响因素

在建立正断层模型的基础上,利用三维有限元数值模拟方法研究了断层附近地层中的地应力变化规律。其结果表明,由于断层活动,在断层附近普遍发育应力扰动带;在应力扰动带范围内,地应力方向和大小发生明显的变化,断层中部附近应力值普遍较低,而断层端部的应力值通常异常增大。应力扰动带的分布范围主要受断层规模的控制,与断裂带的岩石力学性质、断层走向、断层面形态和边界应力条件等因素也密切相关。随断层长度和断距逐步增大,应力扰动带的宽度相应增加。断裂带的岩石越破碎,其岩石弹性模量越低,断层对地应力的影响宽度越大。断层走向与区域最大水平主应力方向越接近垂直、断距与断层长度的比值越大,区域内的差应力越大,则扰动带宽度与断层规模的比值也越大。选择渤海湾盆地BZ-X油田进行验证,在建立油田实际三维地质模型基础上,根据边界应力条件,利用三维有限元方法对沙河街组二段的地应力分布进行了数值模拟计算。根据断层周围的地应力变化,确定了应力扰动带的分布范围,断层附近应力扰动带宽度的分布规律与正断层模型分析结果相一致。