循环冻融对冻土路基护坡块石物理力学特性的影响

选用铺设于青藏铁路护坡、护道的碎屑岩、泥岩和砂岩3种岩石进行循环冻融试验。研究了在循环冻融条件下的破坏方式,并通过RSM-SY5数字声波仪对岩石进行超声波无损检测;根据不同冻融周期超声波波速变化,计算分析了循环冻融对岩石物理力学特性的影响;通过单轴压缩试验,得到岩石抗压强度随循环冻融次数变化的规律。研究结果表明：3种岩石在循环冻融条件下具有不同的表观破坏方式,碎屑岩破坏最严重,表面不同程度地出现了轴向和环向裂纹;其次是泥岩,一条近似“几”字型的裂纹出现在泥岩表面,且裂纹发展较快;砂岩表观破坏最轻微,仅有1条细而短的裂隙发育在表面;在30个循环冻融周期内,泥岩和砂岩几乎无质量变化,而碎屑岩由于岩屑掉落而质量减轻不到1%;3种岩石的弹性模量、刚性模量、体积模量、泊松比等力学特性随着循环冻融次数增加而下降,且泊松比出现负值,揭示了循环冻融对岩石材料特性的深层次破坏;岩石抗压强度也随着循环冻融周期呈现下降趋势     

季节冻土区高铁路基冻胀研究进展及展望

随着我国高速铁路建设的快速发展,穿越广阔季节冻土区的高速铁路越来越多,工程面临的冻胀问题已成为研究和工程人员关注的焦点,并取得了许多研究成果。基于前人研究,总结了我国季节冻土区高速铁路路基冻胀特点和分布规律,探讨了高铁路基粗颗粒填料的冻胀特性及其影响因素,分析了路基在冻融过程中水热变化情况,讨论了现有高铁路基防冻害措施以及其适用性。在此基础上,提出季节冻土区高铁路基冻胀研究面临的主要问题及展望,为季节冻土区高铁路基冻胀及其防治工作研究提供新思路。     

气候变化背景下青藏铁路沿线多年冻土变化特征研究

多年冻土是复杂地气系统的产物, 以升温为特征的气候变化不可避免地对其产生影响. 基于青藏铁路沿线8个天然场地2006-2011年的地温监测资料, 分析了气候变化背景下, 多年冻土升温特征及上限变化规律, 并对低、高温冻土的变化特征进行了对比分析. 结果表明: 2006-2011年监测期间, 铁路沿线多年冻土正在经历明显的升温趋势, 上限附近和15 m深处平均升温率分别为0.015 ℃·a^-1和0.018 ℃·a^-1, 其中, 低温冻土区在上述两个深度处升温均比高温冻土区显著; 多年冻土上限深度也表现出一定的增深趋势, 平均增深速率为4.7 cm·a^-1, 其中, 高温冻土区增深速率大于低温冻土区. 低、高温冻土对气候变化的响应表现出了较大差异. 同时, 受局地因素的影响, 不同区域在升温和上限增深上也存在一定差异.     

虚拟水战略新论

根据在我国干旱区的实践, 更新了对虚拟水战略的解释.首先, 辨析Allan虚拟水战略具有的局限性, 在此基础上采用扩展的分析框架, 重新定义了虚拟水战略: 贫水地区为了实现水安全, 提高生活质量, 充分利用各种社会资源, 打通优化配置水资源(实体水+虚拟水)渠道的一个过程; 然后, 阐述了实施虚拟水战略的关键是要找到发展二、 三产业的具体途径--即在更大的范围内形成正反馈环.最后, 结合生态经济的实践, 论证了甘肃河西干旱区张掖市当前采取的生态经济之路就是在实施虚拟水战略.     

多年冻土区热融湖研究现状与展望

热融湖是多年冻土区地下冰融化形成的典型地貌单元,热融湖及其变化对多年冻土热状态、水文过程、生态环境、冻土工程稳定性等有着重要的影响. 热融湖还是重要的温室气体源,与全球气候系统存在着复杂而显著的互馈过程,是气候与环境变化的指示器. 因此,开展热融湖的相关研究是近年来冻土学研究的热点之一. 通过文献综述,从以下方面评述了热融湖研究的现状与进展：1) 热融湖形态特征及其演化过程;2) 热融湖热状况及其热效应研究;3) 热融湖和多年冻土区土壤-植被生态系统的相互作用研究;4) 热融湖对大气中温室气体的贡献. 最后,讨论了该领域目前面临的主要问题,提出了应在热融湖演化的基础理论、动态变化过程的预测、热融湖的冻土水文效应、区域尺度热融湖与冻土、生态、水文和气候耦合过程的综合等方面进一步开展研究,为定量预测和评价冻土区热融湖环境工程效应,应发展不同尺度的计算模型.     

地面冻结数模型及其在青藏高原的应用

地面冻结数模型可用于分析、模拟和预测多年冻土的分布, 在高纬冻土地区有比较成功的应用. 然而Nelson提出的地面冻结数模型并不具备明显的物理意义, 往往被归入经验统计范畴. 从Stefan公式出发, 重新推导并详细讨论了地面冻结数模型, 使冻结数F=0.5作为多年冻土与季节冻土的分界线具备明确的物理意义. 重新推导后的模型增加了一个影响冻土形成和发展过程的并取决于岩土冻融性质的因子E, 原Nelson地面冻结数模型可作为E=1时的特例给出. 根据青藏高原实测地面温度资料, 针对不同的E值, 分别模拟了青藏高原的冻土分布情况. 对比分析表明, 处在多年冻土南北界附近的土壤性质较明显影响了多年冻土在这些区域的分布情况, 通过对参数E的调参, 可以更好地模拟多年冻土的真实分布情况.     

青藏高原冻土链霉菌分离菌株多样性及其生理活性的研究

以青藏高原腹地北部地区5个钻孔中采集的冻土样品为材料, 采用高氏1号琼脂和甘油精氨酸琼脂两种培养基, 分离得到54株可培养放线菌.经形态学初步鉴定并结合16S rDNA序列分析, 将分离菌株归入链霉菌属. 抑菌实验和生理生化特性研究发现, 24%的链霉菌对供试病原菌有抑菌活性, H₂S、 有机酸、 H₂O₂酶、 脂酶Ⅰ(Tween-20)、 脂酶Ⅱ(Tween-40)、 脂酶Ⅲ(Tween-80)、 淀粉酶、 蛋白酶、 脲酶产生菌分别占分离菌株的56%、 28%、 93%、 22%、 67%、 41%、 43%、 61%、 57%. 结果显示, 青藏高原冻土蕴藏有丰富的放线菌资源, 其次级代谢产物的丰富性和多样性, 对开发研究放线菌资源具有重要价值.     

粗颗粒土冻胀特性和防治措施研究现状

室内试验和现场监测数据表明, 粗颗粒土的冻胀敏感性与土的级配、初始含水量、温度、外载等诸多因素有关; 在一定的组合条件下, 粗颗粒土也可以发生显著的冻胀. 以认识哈大高铁路基冻胀特性为目的, 在分类梳理有关粗颗粒土冻胀特性研究文献的基础上, 简要论述了粗颗粒土的冻胀理论及其发展现状, 然后重点论述了有关影响粗颗粒土冻胀特性的几个关键因素--细颗粒含量、水分特征及温度状况方面的研究成果和存在的问题. 最后, 讨论了研究粗颗粒土冻胀模型及其冻胀机理时应关注的问题, 以更好地评价、防治公路和铁路路基土冻胀.     

多年冻土区桥梁工程钻孔灌注桩温度场研究

针对多年冻土区钻孔灌注桩施工中混凝土水化热对冻土温度扰动问题,以青藏公路214沿线查拉坪旱桥桩基为实例,结合桩基施工完成后现场地温观测数据,进行了钻孔灌注桩水化热对桩周土体温度的影响研究,并分析桩周土回冻过程中地温场的变化规律.结果表明：混凝土水化热对距桩0.6 m与0.9 m处冻土温度影响较大.距桩2 m的测温孔温度曲线受混凝土水化热的影响较小,可以忽略.桩基施工完成后33天后桩侧开始出现负温,119天后桩侧各土层均降至负温,134天后桩侧土形成稳定冻土,201天后桩侧各土层温度与天然孔较接近.     

钻井液特征污染物的毒性评估和海洋测试生物的适用性比较

随着海上钻井数量的逐年增加、钻井液的使用量迅速增加,与之相关的环境危害引起了广泛关注,因此有必要筛选合适的毒性测试生物和开发环境友好的钻井液。本研究中,按照ISO11348-1（2007）、GB/T21805-2008和GB/T18420.2-2009的毒性测试方法,采用标准的海洋测试生物：发光细菌（Vibrio fischeri）、牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri）、诸氏鲻虾虎鱼（Mugilogobius chulae）、凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）、卤虫（Artemia）、蒙古裸腹溞（Moina mongolica）,研究了钻井废液特征污染物（苯酚、七水硫酸锌、氯化汞）以及参比毒物十二烷基硫酸钠（Sodium dodecyl sulfate,SDS）的急性毒性效应。结果表明,钻井液特征污染物对6种海洋生物的急性毒性效应有所不同：Hg²⁺对海洋生物表现为极高毒性,Zn²⁺、SDS表现为中、高毒性,苯酚表现为中、低毒性;6种海洋生物对4种特征污染物的敏感性顺序为：蒙古裸腹溞 > 诸氏鲻虾虎鱼 > 卤虫 > 凡纳滨对虾 > 发光细菌 > 牟氏角毛藻;诸氏鲻虾虎鱼与卤虫、凡纳滨对虾种间毒性相关性显著,蒙古裸腹溞与发光细菌、凡纳滨对虾种间毒性相关性显著。上述研究结果为环保型海洋钻井液开发和钻井废液生物毒性评价中受试生物的选择提供了基础数据。