冻融作用下岩石孔隙扩展演化特征研究北大核心CSCD

为探究岩石在冻融循环作用下的裂隙演化特征,利用CT扫描技术,获取不同冻融次数岩石的三维图像,并通过孔隙网络模型参数进行定量表征,研究岩石随冻融循环的裂隙形貌演化过程,以及孔隙结构随冻融次数的变化。结果表明:完整岩石冻融微裂隙主要集中在岩石外围,呈环形片状;而裂隙岩石冻融产生的微裂隙主要存在于预制裂隙周围和岩桥区域,且分布范围更广。冻融循环作用后,完整与裂隙岩石的PNM中各类孔隙变化特征不一。前者孔隙数量减少,小孔占比逐渐减小,中大孔占比增大,孔隙分布位置较为均匀;后者孔隙数量增加,但中孔占比减小,大孔占比迅速增大且主要集中在岩心上下端面。在冻融过程中,岩石各类孔喉结构主要参数均呈增长趋势,裂隙岩石孔喉网络发育更剧烈,冻融结束后其最大喉道半径增长幅度约为完整岩石的2倍。在冻融前期,冻融循环作用主要促进岩石孔隙相互连通,后期主要表现为孔喉加速扩张,且裂隙岩石孔隙率增长速率均大于完整岩石。研究结果可为寒区岩体破坏机理及灾害防治提供参考。     

GC-MS联用技术对卤水中有机物的分析

盐湖卤水由于富集了大量的复杂有机物,而具有浓厚的颜色,脱除这些有色物质,既可以减少卤水对生产设备的危害,又可以提高产品的色度,有利于卤水的综合开发利用,是卤水精制的主要内容。采用不同极性的有机溶剂正己烷和氯仿分别对盐湖卤水中的有机物进行萃取分离,浓缩处理,通过GC-MS联用技术对萃取后的有机提取物进行分离和结构鉴定。结果表明,盐湖卤水中主要含有一些饱和脂肪烃、芳香烃、醇类、酯类、酮类和醚类有机物,为卤水脱色的研究提供了一定的线索和指导。     

煤基CO2地质封存对顶板裂缝导流能力影响实验研究

煤基CO₂地质封存是温室气体减排的重要方式,但也存在地下CO₂泄露的安全风险。为了评估煤基CO₂地质封存的安全性,采集沁水盆地南部胡底矿3号煤顶板泥质粉砂岩样品,模拟实验研究“CO₂-H₂O-岩”反应中柱状试样人工裂缝形貌、全岩矿物组成与CO₂导流能力变化。结果表明:方解石脉溶蚀、次生矿物充填与外部有效应力共同影响试样裂缝导流能力。原始渗透率为0.016×10–3μm2的低渗试样,方解石脉溶蚀导致实验前期渗透率升高;随着反应进行,有效应力主导下裂缝闭合,渗透率呈“先升后降”变化趋势;原始渗透率为3.785×10–3μm2的高渗试样,H₂CO₃不断溶蚀裂缝壁面长石等矿物,并产生高岭石等次生矿物混合充填于裂缝中,使渗透率持续降低。煤基CO₂地质封存过程中,较高的注入压力导致顶板产生人工裂缝;CO₂注入施工结束后,次生矿物充填及有效应力增大使裂缝导流能力快速下降,因此,煤中封存CO₂沿顶板裂缝长期泄露的风险较低。      

国家屏障区生态系统服务权衡与协同

对不同服务间存在的此消彼长的权衡关系和相互增益的协同关系的正确认知,是开展多种生态系统服务可持续管理决策的前提。2018年国家重点专项典型脆弱生态修复与保护研究中明确指出要优化两屏三带生态系统服务格局,而服务的优化离不开对权衡与协同关系的准确认知。因此,在国家尺度上开展国家屏障区生态系统服务权衡与协同研究具有重要性和迫切性。本文采用RUSLE模型、CASA模型和InVEST产水模型分别评估国家屏障区2000-2015年土壤保持、固碳和产水服务的空间分布格局,并分析三种服务的变化趋势,采用相关分析法和均方根偏差法量化不同服务在各子屏障带整体和空间上的权衡与协同关系。结论如下:①国家屏障区的三项服务在空间上均呈现由东南向西北减少的格局,而在时间上,土壤保持与产水显著增加(p<0.05),增加量分别为20.64 t/(km^2·a)和4.13mm/a,而固碳呈现微弱的上升趋势(p=0.96),服务的提升有利于保障国家生态安全。②在各子屏障带整体上,土壤保持、固碳及产水间相关系数基本大于0(p<0.05),表明三者以协同为主;而在空间上,两两服务间的权衡与协同关系存在着极强的空间异质性,如东北森林带固碳与产水、固碳与土壤保持的权衡关系像元比例分别达49%和27%,且均集中在北部。因此,在进行生态环境建设时,需要同时考虑到整体与局部空间的服务权衡与协同关系的不同,以制定更为合理的生态保护政策。     

锚杆(索)作用力学特性分析及让压试验

在对锚杆(索)作用机理及其对岩体作用力学效应分析的基础上,研究了锚杆(索)受力及变形特性,探讨了在锚杆支护中使用碟形托盘及其组合体进行让压支护的可行性,使支护体在高应力大变形或瞬间冲击荷载下,在确保锚杆承载力不受影响前提下有一定变形,通过释放部分应力来实现减少或避免锚杆破断,有效地提高锚杆的支护效果。     

某核电厂近岸海域放射性核素迁移特征探讨

滨海核电厂运行时会有少量的放射性核素通过液态途径进入海洋环境中,在掌握其海域水动力环境的基础上,开展放射性核素迁移研究具有重要意义。基于某核电站近岸海域的水下地形和水文条件,通过潮位、流速、流向的率定,构建水动力环境模型,模拟研究区的潮流运动过程和特征,为放射性核素迁移扩散提供基本流场背景。以核素131I为例,采用恒定速率1Bq/L活度浓度持续排放,用实测两个半月潮模拟核素迁移过程,分析放射性核素131I在该海域的时间和空间分布规律。结果表明:1)随着时间推移,核素逐渐向外海域扩散,但扩散速度较慢;随着距离增大,海域中核素活度浓度呈几何倍数快速下降;厂址东北方向岸边核素活度浓度较高,在一个月后逐步达到稳定,约比排放活度浓度低两个数量级。2)涨潮时核素活度浓度范围较小,落潮时核素活度浓度范围快速扩大,相同核素活度浓度面积为涨潮时的2~3倍。3)排放初期,各处核素活度浓度均随时间迅速增加,随后趋于稳定;不同位置的活度浓度随着潮汐交替涨落,不断波动,涨潮时活度浓度较低,落潮时活度浓度较高;不同位置的平均活度浓度随着潮汐交替涨落,不断波动,大潮期间活度浓度较高,小潮期间活度浓度快速降低。     

溶剂萃取法提硼研究概述

溶剂萃取法作为一种有效的溶液提硼方法之一,对于硼资源的开发利用、环境保护以及其它化学工业的发展具有重要意义。从萃取剂、萃取工艺和萃取设备3个方面讨论溶剂萃取法提硼的研究进展,并对今后溶液提硼的发展方向进行展望。     

离心萃取法卤水提硼的研究

以青海省东台吉乃尔盐湖酸化提硼母液为原料,采用CTL50-N型小流量环隙式离心萃取器,以异辛醇/磺化煤油为萃取体系萃取析硼母液中的硼。讨论了萃取剂浓度、萃取酸度、相比、流速、转速及萃取级数对萃取工艺的影响。试验结果表明,在最佳工艺参数的条件下其萃取率达到了97%以上,反萃取率在98%以上,通过酸性溶液可使硼酸浓缩到47g/L。本试验将为产业化提硼提供依据,离心萃取器在这一方面也将会有广泛的应用前景。     

“5.12”汶川地震前近地面大气电场异常研究

本文介绍了在四川省开展的近地面大气电场数据异常与地震发生相关联的研究情况,并对“5.12”汶川地震发生前一个月内,距离震中50km的两个地面电场仪的异常数据进行分析。研究发现,地震发生前近地面电场异常持续时间在8小时以上,且地面电场波形、最大值的变化规律均不同于由雷电或其它天气系统引起的地面电场变化。综上,通过对地震前地面电场异常进行分析,可以为地震监测、短临预报提供一条新的技术路线。      

黄土高原植被覆盖变化对生态系统服务影响及其阈值

黄土高原是退耕还林工程的核心区域,是中国生态恢复成效最显著的区域。明确黄土高原植被恢复对生态系统服务的影响,识别植被影响的阈值效应,是学术研究和管理实践共同的需求。然而,目前相关研究仍存在研究空缺,特别是在区域尺度对生态系统服务随植被变化阈值进行识别的研究较少。本文选择植被覆盖度（FVC）为指标表征2000—2015年黄土高原植被恢复情况,以土壤保持服务、产水服务和碳固定服务为指标表征研究区生态系统服务情况,对二者的时空变化及交互作用进行分析,评估植被覆盖变化对生态系统服务的影响,并对影响的阈值进行定量识别。结果显示：① 2000—2015年黄土高原植被显著恢复;生态系统服务变化差异明显,碳固定服务明显增强,土壤保持服务得到一定改善,产水服务较为稳定。② 植被覆盖变化与生态系统服务变化的相关程度存在差异,植被覆盖与碳固定服务的关联性最强,其次为土壤保持服务。③ 植被覆盖增加能够促进区域生态系统服务总体提升,但促进作用存在阈值效应。植被覆盖影响的阈值在林地区、林地—草地区、草地区和草地—沙漠区分别为44%、32%、34%和34%,超过上述阈值,植被覆盖增加的促进作用趋于减弱。