南大洋酸化指标——海水文石饱和度变异的研究进展

南大洋因具有较强的CO_2吸收能力,其海洋酸化问题较全球其他海域尤为突出。文石饱和度(Ω_(文石))作为衡量海洋酸化状况的指标之一,在评估海洋钙质生物的生存环境中发挥着重要的作用。然而,由于南大洋复杂的气候环境,在这一区域开展海洋酸化和Ω_(文石)的研究异常困难。因此,为了便于今后在南极周边海域开展海洋酸化的研究,了解南大洋海洋酸化的现状,对南极周边海域Ω_(文石)的研究进行了概述。南大洋表层海水Ω_(文石)具有明显的时空分布特征,主要体现为近岸海域Ω_(文石)值一般低于开阔大洋海域,且具有夏季高、冬季低的季节变化特征。在垂向分布上,海水Ω_(文石)值呈现由表层向深层递减的趋势。此外,由于受到深层水团的通风和涌升的影响,南大洋Ω_(文石)等值线深度随纬度升高而变浅。海水Ω_(文石)受海冰融化、海—气CO_2交换、浮游植物活动以及水文等诸多因素的共同控制。最后,对南大洋未来海洋酸化的变化趋势进行展望,提出亟需解决的科学问题。     

宽饱和度范围非饱和土抗剪强度指标的演化模型

非饱和土的抗剪强度指标随饱和度变化的规律错综复杂,为了用数学模型描述这些规律,对现有文献中非饱和土的黏聚力、内摩擦角、剪胀角随饱和度变化的规律进行分析。分析结果表明：（1）当土体饱和度降低,土体从毛细作用主导逐步过渡到吸附作用主导时,土体内摩擦角会增大,其变化规律存在一个转折点,可以定义为临界饱和度Src。当饱和度Sr大于临界饱和度Src时,内摩擦角可视为常数;当饱和度Sr小于临界饱和度Src时,内摩擦角随着饱和度的减小线性增加,传统扩展摩尔-库仑准则等模型不再适用。（2）黏聚力随饱和度的变化过程存在山峰效应,即黏聚力先随饱和度Sr的降低呈指数函数关系增加,当饱和度Sr达到非饱和土强度极值对应的饱和度Srv时达到最大,随后有所降低,这也是导致非饱和土强度存在山峰效应的主要原因。（3）剪胀角随饱和度的降低和垂直压力的降低而增大,可采用线性模型描述。基于以上规律,提出了一个宽饱和度范围内的非饱和抗剪强度演化模型。通过与文献中的试验数据及现有强度模型拟合结果进行对比发现,新模型在描述宽饱和度范围内的土体强度时具有更好的适用性。