地铁振动荷载对下穿越盾构开挖面孔隙水压力的影响

盾构穿越饱和砂土地层中的运营地铁时,在地铁列车振动荷载的作用下开挖面前方土体中会产生超孔隙水压力,影响开挖面稳定,通过动三轴试验对不同类型砂土在地铁列车振动荷载的作用下的超孔隙水压力增长规律进行了研究。研究表明,随着地铁列车振动荷载振幅的增大,超孔隙水压力逐渐增大,当振幅不大于10 kPa时,超孔隙水压力的增加并不明显;开挖面支护力减小,会使振动荷载对超孔隙水压力的影响增强,而且这种影响对土体竖向应力卸荷比土体水平应力卸荷更为敏感;在饱和松散细砂地层中,地铁列车振动荷载对超孔隙水压力的影响最为显著;地铁列车振动荷载引起的开挖面超孔隙水压力绝对数值不大,但能使泥水盾构泥膜承受的压力差至少减小约33%。     

地质灾害易发性评价单元划分方法——以陕西省黄陵县为例

为了提高区域地质灾害易发性评价精度,采用斜坡单元作为研究对象,以GIS技术作为平台,利用水文解析工具,提出了一种将大面积研究区自动划分为最小适宜评价单元的新方法。使用此方法将陕西省黄陵县划分为6 258个最小适宜评价单元后,再通过一个地质灾害易发程度贡献分值模型计算每个评价单元易发度的分布,并以此进行黄陵县地质灾害易发程度分区评价。评价结果为:据易发度分值将黄陵县分为5个地质灾害易发区,其中高易发区占全县面积的9.94%,主要分布于洛河、沮河及寇家河河谷区,是今后地质灾害防治的重点区域。     

鄂西和尚洞石笋500年生长周期及其对区域水文变化的响应

洞穴石笋是目前高分辨率古气候研究的重要载体,拥有丰富的物理、化学及微生物类古气候重建指标。其中,与环境关系密切的石笋生长速率因具有数据采集简便、快捷、经济等优点而应用广泛,但由于影响因素复杂,其气候指示意义仍存在较大的不确定性。本研究利用前人高分辨率年代数据建立了鄂西和尚洞HS4石笋8.8 ka BP以来的生长速率序列,发现,该石笋在8.8~5.0 ka BP之间生长速率低于整根石笋的生长速率,其平均值仅为236 μm/a,而5.0 ka BP以来生长速率较之前增加1.5倍,平均达到334 μm/a。我们发现,从表象上,石笋生长速率在千年尺度上的变化趋势与指标重建的区域夏季风强度呈负相关关系,但与厄尔尼诺事件的发生频率呈正相关关系。频谱分析显示该石笋的生长速率变化呈500年周期特征,与太阳活动周期及其与厄尔尼诺与南方涛动(ENSO)活动共同影响下的区域强降水事件发生周期一致,且在部分时段两者呈同相位变化,即强降水频繁时期该石笋的生长速率更快。结合区域温度、水文特征、季风强度以及古El Ni?o事件发生频率记录,本研究认为HS4石笋的生长速率主要响应太阳活动及ENSO活动控制下当地有效降水量的变化,即降雨量大(小)则生长速率高(低)。      

盐岩地下储库围岩界面变形与破损特性分析

鉴于盐岩地下储库界面对储气（油）库稳定性和密闭性的重要影响,分别从细观和宏观方面对其变形与破损特性开展研究。细观方面：开展含界面盐岩的电镜扫描试验,分析表明：盐岩与夹层界面处颗粒结合紧密、相互嵌合,胶结良好,为储库密闭性提供有利条件。宏观方面：基于复合岩体理论构建层状盐岩交接界面的应力表达式,进而分析界面的变形及破损特性。分析表明,界面附近应力状态极为复杂,硬夹层对盐岩体具有约束锚固作用,且界面处易产生应力集中,进而诱发储库围岩体裂纹扩展直至破坏。综合细观、宏观分析表明,裂纹起裂机制和渗透通道形成是界面的细观结构特性及其应力状态共同影响的结果。研究成果为进一步分析地下盐岩储库的稳定性和密闭性提供一定参考。     

不同静应力和节理条件下岩体爆破破岩机制研究

考虑不同应力条件和岩体节理属性,对静应力作用下含有长节理和局部短节理花岗岩的爆破破岩机制进行研究,探讨静应力、节理位置和充填介质物性等因素对爆破效果的影响。在节理间充填弹性弱介质和空气两种情况下研究半无限长节理面反射拉伸破坏效应和端部衍生翼裂纹扩展特性;在不同静应力作用下,改变爆源与节理间的距离,研究长节理面反射效应对爆破裂纹扩展的影响规律;在保持节理近端与爆源距离和节理长度不变的情况下,研究短节理端部衍生翼裂纹产生、扩展的规律。通过比较表明,当节理充填介质时,节理面的反射拉伸破坏作用弱于不充填情况,而前者的端部翼裂纹发育明显比后者充分;长节理阻断了爆破主裂纹的扩展,节理面反射拉伸应力波产生的拉裂纹与爆破主裂纹耦合贯通在爆源与节理之间岩体内产生密集裂纹网,改善了该区域岩体的破碎效果,但随爆源与节理之间距离的增大以及静应力增高,这种破岩效应逐渐消失;入射角对节理端部衍生翼裂纹的产生与扩展影响显著,而静应力对翼裂纹起抑制作用。     

浒苔对NH+4-N与NO-3-N吸收的相互作用

在国内首次研究了大型海洋绿潮藻浒苔(Ulva prolifera)对NH4+-N与NO 3--N两种氮源的选择吸收作用。结果表明:当两种氮源等浓度比例存在时,随着NH4+-N与NO3--N浓度升高,藻体对NH4+-N的吸收速率逐渐升高,而对NO3--N吸收受到抑制;当NO3--N和NH 4+-N高浓度比存在时,藻体对NH4-N的吸收速率随着NO3--N/NH4+-N比例的升高和NH4-N浓度的下降而降低;当NO3--N和NH4+-N低浓度比存在时,藻体对NH+4-N保持较高的吸收速率,而对NO3--N的吸收效率随着NO3--N浓度的降低而降低;浒苔具有同时利用水体中较高浓度的NH+4-N和NO3--N的能力,只有当NH4+-N或NO3--N浓度较低时,才以吸收相对应的氮源为主。这说明浒苔能够快速、大量地吸收水体中氮源,为爆发性增殖贮备物质条件。同时,即便两种氮源同时存在,浒苔对NH+4-N的吸收速率也远高于对NO3--N的吸收速率,因此,控制NH4+-N的大量输入仍是预防浒苔绿潮爆发的关键。     

两次江淮气旋的云雨特征及其人工播云效果的综合分析

用天气学、云物理学、统计计算和数值模拟等方法，对1997年5月份影响我省的两次江淮气旋降水系统进行了综合分析研究，发现(1)中低空水汽输送条件较好，都形成了大范围较稳定的降水性层状云系，出现了连续性降水。两次过程的深厚程度、动力条件有差别，云雨的宏微观特征也有所不同；(2)云中过冷层较厚，过冷水含量较高，大滴浓度较高，众数直径较大，有利于人工催化；(3)云层降水粒子的形成，在冷层以凝华和淞附增长为主，核化和繁生相对较小，进入暖层后，主要是云滴与雨滴以及雨滴间碰并为主；(4)用干冰进行了6架次人工增雨催化作业，经综合检验，约增雨10%～40%；(5)使用层状云数值模式进行人工催化模拟，当加入50个/L人工冰核，可使地面降水增加30%左右。如果过量播撒(加入500个/L)人工冰核，降水反而减少。     

海南省三亚市三亚湾珊瑚礁区环境特征

2011年春季和冬季对三亚湾水体和沉积物的现场调查表明,三亚湾水体中营养盐的含量存在显著的季节变化,春季水体中的氮、磷等营养元素显著低于冬季的;而三亚河输入的陆源营养元素对三亚湾的影响显著。总氮总磷的分析结果表明,水体中有机营养元素的含量较高,由于浮游植物也可以利用有机氮和磷来进行初级生产,因此,水体中有机质的污染应引起重视。历年来海水中无机氮、磷的监测结果表明,三亚湾水体中氮的输入有逐年增加的趋势,而磷的污染有逐渐降低的趋势。水体中N/P比值也由2004年的6∶1,增加到2011年的60~123∶1;说明整个生态系统已由早期的氮限制转变为磷限制。沉积物重金属元素的分析结果显示,三亚湾除了三亚河口附近的Cd元素超标外,大部分海区的沉积物依然属于国家一类沉积物,处于清洁环境下。而水体水温的长期监测结果表明,三亚湾水体水温的变化波动有增大的趋势,且水体的酸化现象也和全球的变化一致,说明三亚湾水体也受到全球气候变化的影响,但总体上三亚湾珊瑚礁周围环境状况较为稳定,可满足珊瑚礁的生长要求。     

中国多金属结核开辟区的深海环境

阐述了中国多金属结核开辟区深海环境的水文、生物和化学特征。开辟区海域水柱由表层混合层、温跃层、海底温跃层和海底边界层等不同水层构成，整个海域水动力条件总体上较为缓慢，但也存在着周期性的水流速度大于15cm/s的海底风暴；区内海底生态系统的显著特点是极低的生产力和生物过程速率，但生物多样性极高；整个区域内表层沉积物分布较均一，以低有机含量的硅质粘土、深海软泥为主，其化学组成上受沉积环境和早期成岩作用的影响和控制。