新型伞状抗拔锚现场试验与数值模拟

伞状抗拔锚是一种新型的锚杆装置。通过现场试验获得了其抗拔承载性能,从正常使用条件下Q-S曲线可见,与同场地施工的抗拔桩比较,新型伞状抗拔锚的承载力显著提高。鉴于试验条件的不足,未能获得伞状抗拔锚的极限承载力。为获得伞状锚达到极限状态时的Q-S曲线,采用ABAQUS有限元软件,对伞状抗拔锚和抗拔桩的原位抗拔试验进行数值模拟。模拟主要分2步来实现,先通过调节参数得到与试验一致的正常使用条件下的Q-S曲线,然后增加荷载,得到极限状态下的伞状抗拔锚的Q-S曲线。结果显示,伞状抗拔锚能够充分调动其扩大端的土体参与抗拔,得到的Q-S曲线表明伞状锚的抗拔性能存在很大潜力,具有显著的优越性。     

塔里木盆地北部三叠系“二元”层序结构特征及演化模式

综合运用露头、测井、岩芯等资料,对塔里木盆地北部库车坳陷库车河野外露头及塔北隆起区三叠系层序结构特征进行了分析。各层序低位体系域,主要是冲积扇、辫状河、辫状河三角洲等粗粒沉积体,层序上部多为湖相泥岩,统称为湖侵-高位体系域,单个层序均具有“下粗上细”的“二元”结构特征。塔北三叠系特殊的层序结构,主要是与三叠纪塔里木盆地的幕式挤压活动有关。挤压初期,物源近且供给充分,可容空间增加缓慢,主要为低位体系域的粗碎屑沉积;随着挤压作用持续增强,湖盆逐渐加深,细粒沉积物为主体的湖侵体系域沉积;最终盆地基底破裂时,湖平面快速下降,高位体系域不甚发育,多为湖相细粒沉积物。据此提出塔北三叠系层序发育模式,认为在构造挤压期,沉积扇三角洲、辫状河三角洲等粗粒低位域沉积;而在构造持续期和卸载期,层序上部发育细粒深湖-半深湖湖侵-高位体系域沉积。由于层序特殊的“二元结构”特征,纵向上构成了较好的生储盖组合。因此,除了构造油气藏外,塔北地区各层序低位体系域的岩性油气藏及岩性-构造油气藏是重要的勘探目标。     

甘肃张掖地区白垩系风成砂岩沉积序列! 祁连山白垩纪隆升的沉积学响应

白垩纪祁连山隆升过程及其沉积学响应的研究,对认识青藏高原的形成及其环境效应具有重要意义。受控于祁连山隆升过程的甘肃张掖地区下白垩统,包括赤金堡组、下沟组和中沟组,其基本特征是：（1）分布局限而且厚度上千米的赤金堡组,主要由旋回性发育的“冲积扇（或洪积扇—辫状河—滨湖相风成沙丘”序列所组成,形成一种反映了“雨影效应”的粗碎屑岩序列;（2）下沟组总体为一套红层沉积,在盆地边缘发育更多的风成沙丘,可能代表了与祁连山更加快速隆升相对应的更加强烈的“雨影效应”时期的产物;（3）中沟组,从冲积体系演变为一个分布广泛的湖泊沉积体系,总体上属于潮湿气候背景下未受到“雨影效应”影响的产物,与祁连山均衡抬升存在成因联系;（4）研究区上白垩统总体缺失,可能与祁连山的卸载过程产生的山前地壳均衡反弹存在关联。因此,从赤金堡组到下沟组的风成砂岩序列、特殊的沉积相构成及其演化序列,不但成为窥视早白垩世祁连山隆升过程的物质记录,而且为早白垩世东亚大气环流格局的重建提供了另外一个重要的物质记录。     

前寒武纪与微生物席相关的粉砂岩岩墙——以天津蓟县古元古界串岭沟组为例

在天津蓟县剖面古元古界串岭沟组下部的环潮坪相粉砂质泥页岩细粒沉积中,发育许多粉砂岩岩墙。由于该粉砂岩岩墙在层面上和层内具有特别的形态,因而对其成因具有多种解释:在层面上呈纺锤状粉砂岩裂缝以及在层内呈砂质充填管形态,从而被认为是最古老的后生动物遗迹化石;在层内呈弯弯曲曲的粉砂岩岩墙以及明显的流体化作用特点,所以又被解释为地震振荡作用形成的液化砂岩脉。显微镜下,这种岩墙具有明显的富残余有机质构成的边界,以及由粉砂颗粒相对聚集所显示出的明显的流体化作用特征;再加上与这种粉砂岩岩墙共生的沉积构造主要是皱饰构造,局部还发育变余波痕,由此表明沉积面上曾经发育过微生物席。因此,这种粉砂岩岩墙应该解释为沉积面在曾经被微生物席封闭的情况下,相对富含有机质的细粒沉积物在早期成岩作用过程中所发生的脱气作用和脱水作用的产物,最终可以归为由微生物形成的沉积构造的一种类型。     

高速影像中风沙颗粒灰度和表观粒径的变化特征及对多假设追踪算法的意义

沙粒轨迹形成过程是理解风沙两相流输运力学机制的关键问题。多假设追踪算法通过融合追踪目标的多个信息特征和建立后验概率控制的动态递归算法来实现对目标的准确追踪,其精度可能优于传统的基于位置信息的轨迹追踪算法。基于多假设追踪算法的需要,以沙粒灰度和表观粒径(沙粒在影像上显现的大小)为对象,通过分析沙粒在轨迹形成过程中灰度和表观粒径的辨识度及稳定性来揭示它们作为多假设轨迹算法的特征参数的可能性和可靠性。结果表明:沙粒灰阶25~255,具有多峰分布的特征,表明不同沙粒灰度具有很好的区分度;80%~85%的沙粒在入射、反弹过程及粒-床碰撞后,灰度差在1倍标准偏差之内,表明大多数沙粒的灰度具有相对的稳定性;沙粒的表观粒径分布于77~1 001μm,表明表观粒径具有较好的区分度;97%~100%的沙粒在入射、反弹过程中、77%的沙粒在粒-床碰撞后,表观粒径差均是稳定的(77~154μm);仅有15%~23%的沙粒发生了显著的侧向运动或自旋,表明多数沙粒的灰度和表观粒径的稳定性不受侧向运动或自旋的影响;灰度和表观粒径可以作为多假设追踪算法的重要辨识参数。     

滇中城市群不透水表面时空变化与反常气候现象研究

人类活动对全球气候变化的影响是学科前沿也是热点和难点,其中城市不透水表面（IS）的热岛、雨岛等气候现象是研究重点,但有关其他气候要素的研究尚有待开展。本文以全球30 m IS数据集(GAIA)和中国区0.1°地面气象要素数据集为数据源,通过Mann-Kendall（M-K）突变检验法和贝叶斯模型等方法,对滇中高原湖滨城市群在1985—2018年间IS的时空变化特征、气象要素变化与IS的关系,以及反常气候现象进行了刻画。结果表明,相较1985年滇中城市群的IS面积增加了227.56%,2007—2018年增长速度达到最快（89.85 km²/a）,主要在S、NE、SE、W 4个方向扩张;34 a滇中城市群气候整体经历冷湿（1985—1995年）、暖湿（1996—2006年）、暖干（2007—2018年）3个快速转化阶段;IS具有显著的“热岛现象（气温+0.63 ℃,长波+4.49 W m²）”“雨岛现象（降水+38.27 mm）”“湿岛现象（比湿+0.51 g/kg）”“风速低岛现象（风速-0.025 m/s）”和“气压高岛现象（气压+602.64 Pa）”;滇中城市群的长波辐射主要分布在313~329 W m²、比湿8.9~9.9 g/kg、气压76235~79946 Pa、短波186~194 W m²、降水840~876 mm和876~998 mm、风速2.08~2.38 m/s、气温13.85~15.85 ℃区间内,且显著受IS分布影响。IS对气压和湿度的影响具有“气压反温度现象”和“湿度反常现象”,这可能与副热带高压带控制、海拔和大型湖泊（湖陆风）影响有关。     

滹沱河地下水库建设条件分析

对滹沱河地下水库建设条件进行了分析,得出如下结论:滹沱河地下水库边界为一近封闭的边界,库容量达10.04×108 m3,滹沱河河床可作为地下水库天然渗漏场。通过入渗试验得出,在动水条件下,单位河长稳定入渗量为29.18×104 m3/km.d(平均河道宽度222m),入渗速率1.31×104 m3/m2.d,垂直入渗系数31.62m/d,入渗水对地下水的补给系数为0.91。利用库区原有的取水设施年开采能力可达2.19×108m3。根据预测结果,2020、2030年在不同的保证率下,尚有盈余水量进行地下水库的调蓄,且调蓄水源的水质对地下水水质影响不大。     

考虑固结的透水管桩沉桩全过程有限元模拟

运用透水管桩技术加快沉桩后桩周土体内超静孔隙水释放,进而消除沉桩施工中超静孔压的不利影响。基于有限元数值计算法,利用ABAQUS有限元软件建立透水管桩模型,实现透水管桩贯入过程以及桩周土体固结过程模拟。对比CEM圆柱孔扩张理论验证数值计算结果;阐述透水管桩贯入过程中位移场以及超静孔压场变化规律;对比分析静压桩和透水管桩桩周土体固结性状,结果表明透水管桩能加速超静孔压消散,短期内实现桩基承载力的快速提升。     

大气圈氧气含量水平上升的时间进程:一个与地球动力学过程紧密相关的地球生物学过程

两种气体,氮气和氧气,以压倒优势的状态主导着地球的大气圈。氮气是原生的,而且其存在和丰度不是生物过程所驱动的;相反,氧气是生物通过水的氧化作用而连续产生的,这个氧化作用得到了太阳光的能量驱动。氧气,一种对动物生命进化最为关键的气体,是如何变成大气圈中丰度第2的气体?问题并非以前所设想的那么简单;为了了解大气圈氧化的时间进程,我们不但要知道氧气是什么时候而且是如何第1次出现的,而且还要知道氧气是如何在大气圈中保持一个高浓度的。可以肯定的2个事实是:地球最早期的大气圈是缺乏氧气的,而今天的大气圈则为21%的氧气所组成。需要特别强调的是,大多数古代大气圈氧气水平的地质标志,只是意味着存在与缺乏,而且发生在以下2个时间点的大多数事件是高度不肯定的;但是,一系列地质证据已经表明,大气圈氧气含量水平上升的时间进程发生在2个时间点上:(1)一个从缺氧的到含氧的大气圈的转变,大致发生在2.0~2.5,Ga期间,这个转变就是著名的巨型氧化作用事件(GOE);(2)发生在前寒武纪-寒武纪过渡时期的大约540~850,Ma的第2次巨型氧化作用事件(GOE-Ⅱ),被进一步命名为新元古代氧化作用事件(NOE)。GOE与NOE,就得出了地球大气圈氧气含量水平上升三段式的盛行图像。随着研究的深入,得到了以下重要认识:如果说大气圈氧气含量的总体增加,从太古宙微不足道的水平增加到今天21%,是由于氧气生产作用增强的结果而代表了一个复杂的地球生物学过程的话,那么,这个过程则发生在随着侵蚀作用与沉积作用相对于火山活动而变得更加重要的状况下,更进一步讲,叠加在这个总体趋势下的则是一系列的阶梯式的氧气含量水平上升,这与超大陆聚合作用之后异常高的沉积作用周期是相联系的,从而进一步说明了大气圈氧气含量水平上升是与地球动力学过程紧密相关的地球生物学过程的作用结果。大气圈氧气含量水平一系列的阶梯式的上升,被总结为7个事件而与超大陆汇聚事件得到了良好的对比,从而提供了一个更加清晰的图像;也就是说,在超大陆汇聚作用之后,得到增强的沉积作用促进了大部分有机碳和黄铁矿的埋藏,因而阻碍了它们与自由氧的反应,结果就是大气圈氧气含量水平的实质性上升。新颖的观点和重要的认识,为深入理解地球大气圈氧气含量水平上升这一个重要的地球生物学过程,提供了重要的思考途径和研究线索;追索这些研究进展,将有助于揭开地球大气圈演变历史的神秘面纱并寻找出更多的科学研究生长点。     

新疆卡特巴阿苏金铜矿区二长花岗岩锆石SHRIMPU-Pb年龄及地质意义

新疆卡特巴阿苏金铜矿床是在那拉提中天山构造带内发现的首个特大型金铜矿床,矿床赋存于二长花岗岩体的脆性断裂破碎带内。通过对二长花岗岩的锆石进行SHRIMP U-Pb测年,获得25粒锆石加权平均值为(359.3±5.3)Ma,表明该岩体侵位时间为晚泥盆世末期,同时限定了卡特巴阿苏金矿金铜矿床的形成年龄上限为(359.3±5.3)Ma。