土体直剪力学特性颗粒尺度效应理论与试验研究

土体是一种颗粒物质,其强度与变形特性具有显著的颗粒尺度效应。根据土体颗粒间的连结性状和微重比,将土颗粒划分为基体颗粒与加强颗粒。构建了反映土体内部材料信息和颗粒特征信息的土体胞元,基于应变梯度理论建立可以描述土体颗粒尺度效应的土体胞元模型。设计一系列饱和重塑土的直接快剪试验以研究土体直剪力学特性的颗粒尺度效应,并定量计算了土体胞元模型的应变梯度和內禀尺度等微细观计算参数。试验结果表明,土体的剪切屈服应力随加强颗粒体积比和平均应变梯度的增加而增加,且与加强颗粒体积比呈近似线性关系,与平均应变梯度呈抛物线关系;加强颗粒粒径对土体的剪切屈服应力影响不明显。土体剪切屈服应力的试验结果与土体胞元模型的预测结果一致。     

多孔介质中水泥浆三维锋面特征研究

深层渗滤效应普遍存在于多孔介质的渗透注浆过程中,并起着非常重要的作用。基于质量守恒方程、线性滤过定律、渗流连续性方程及Darcy定律,建立了水泥浆三维锋面的理论模型;通过现场试验,研究了水泥浆三维锋面扩散运移及沉积层渗透系数的变化规律,并将试验值与模型理论值进行了对比分析。结果表明,沉积层渗透系数随水泥浆锋面的扩散运移动态变化;当注浆压力恒定时,水灰比越小,深层渗滤效应越显著,浆液扩散距离相应越短;相同扩散距离时,受重力效应的影响,注浆点源之上的沉积层渗透系数大于注浆点源之下的沉积层渗透系数;浆液扩散距离及固定位置处的沉积层渗透系数均与水灰比呈正相关。研究成果可指导工程设计,具有一定的实际应用价值。     

松散承压含水层水文地质参数分区及水流场数值模拟

为了揭示华北型煤田松散承压含水层水文地质参数及其对地下水流数值模拟的意义,以安徽淮北煤田宿南矿区祁东煤矿松散层承压第四含水层(简称“四含”)为研究示范,对多个影响因素综合分析,采用层次分析-模糊综合评价法,对研究区四含水文地质参数进行分区,合理确定各分区的水文地质参数,并用于采煤情景下地下水流动态数值模拟。数值模拟结果表明：祁东煤矿2008-2012年浅部煤层开采过程中四含地下水流场没有明显改变,但南北分区水头差逐年增大,地下水流向始终从南向北,而且在井田北部水力梯度逐渐减小,在井田南部水力梯度逐渐增大,南北区以倾角为60°~70°、断距为10~320 m的魏庙断层为分界线,基岩中大倾角与大落差断层的出现是引起上覆松散承压含水层水力梯度异常的根本原因。     

南海南、北大陆边缘盆地烃源岩热演化差异及成因分析

对横跨南海南、北共轭大陆边缘的两条骨干剖面所经过的沉积盆地烃源岩热演化进行模拟,分析了南、北陆缘盆地烃源岩热演化差异。结果表明,南海南部陆缘盆地生烃门限整体比北部陆缘盆地的生烃门限浅,南部陆缘盆地生烃门限整体在2 200~2 300 m之间,中新统烃源岩基本已进入生烃门限;北部陆缘盆地生烃门限整体位于2 500~2 600 m之间,渐新统及其以下烃源岩进入生烃门限。南海南、北陆缘盆地生烃门限的规律性与南海现今热流分布南高北低、西高东低的整体趋势相对应,高热流有利于烃源岩的成熟与生烃,因此热流值高的区域对应生烃门限较浅。造成南、北陆缘主力烃源岩的热演化程度差异的主要原因可能是由南海扩张及古南海俯冲引起的地温场变化所引起。     

InSAR约束下的2008年汶川地震同震和震后形变分析

2008年5月12日,青藏高原东缘的龙门山断裂带上发生了M_w7.9级汶川地震.本文通过分析覆盖汶川地震震中区域的ALOS/PALSAR像对的方位向偏移量来选择无明显电离层扰动影响的像对进行干涉处理,获取了高精度、连续的InSAR地表形变场.在此基础上,结合高精度GPS同震形变数据,采用同震、黏弹性松弛震后形变联合反演模型同时确定了汶川地震的同震滑动分布和龙门山地区的流变结构参数.研究结果表明,汶川地震是一个断层破裂非常复杂的地震事件,其中,北川段、岳家山段、虹口段和汉旺段的滑动以逆冲为主,而青川段以右旋走滑为主.滑动主要发生在10 km深度以上的区域,最大滑动量位于虹口段的东北端,达10.7 m.地震释放的总能量为9.28×10²⁰ N·m（M_w7.91）,与地震学的结果一致.联合反演模型确定的龙门山地区中下地壳的黏性系数为2×10¹⁸ Pa·s,为青藏高原东部地区的黏性系数提供了一个可靠的下限值.如果有更长时间的震后形变观测时间序列,将为该区域提供更为可靠的流变结构.     

Effect of catchment properties on runoff coefficient in a karst area of southwest China

Frequent human activities and climate change in the karst region of southwest China since the 1950s have led to the investigation of response of runoff to climate and catchment properties. Runoff coefficient (Rc) as an expression variable of the catchment response to rainfall is important to describe runoff dynamics and to estimate available streamflow for utilization. In this study, the equations of Rc associated with its attributors of climate condition and catchment property were derived using the Budyko framework. The equations were used to estimate relationship between the Rc and the attributors in the karst catchments in Guizhou province of southwest China. Analysis in the selected 23 karst catchments demonstrates that the spatial distribution of Rc is dominated by the catchment properties, such as the catchment properties of geology, slope and land use and land cover, rather than climate condition of drought index. Correlation analysis indicates that the catchment with a large slope usually has a high value of Rc, and a large proportion of carbonate rock in a catchment reduces Rc in the study area. Temporal increasing trend of Rc during 1961–2000 was found for most catchments in the study area. This increasing trend was primarily resulted from changes of catchment properties, e.g. deforestation in large areas of Guizhou province during the 1950s–1980s. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

地震预警系统中进一步提高三台震中定位精度的方法研究

针对基于3个台站Pg震相进行震中定位时有时存在误差较大、不稳定等现象,通过分析区域速度模型差异、台站的几何分布对震中定位精度的影响,结合山东虚拟测震台网,给出了接近实际的直达Pg波视速度结构,提出了三台震中定位的综合解决方案。对2009~2013年山东虚拟测震台网内1 555次地震的震中定位结果表明,应用三台定位方法得到的震中定位误差平均为8.7 km(与台网定位结果相比),提高了震中定位的精度,减少了震中不能确定的概率。     

新疆测震台站台址的勘选及影响因素分析

根据地震监测台站台址勘选的相关规范,结合工作经验、新疆实际情况以及各类在用测震台站的工作状况,从台址勘选4个阶段所包含的供电、通信、数据传输、台基背景噪声水平测试等不同角度,针对新疆地区不同的地理环境,经过综合分析,总结出新疆测震台站台址勘选需要满足的一些条件和需要注意的事项。     

长乐-南澳构造带白垩纪“片麻状”浆混杂岩的成岩机制研究——以泉州肖厝岩体为例

闽东南长乐南澳构造带沿线出露大面积白垩纪花岗岩岩基,普遍存在岩浆混合现象,肖厝侵入岩是其中的代表性岩体.野外观察和化学分析表明,肖厝侵入岩由二长花岗岩和辉长闪长岩、以及该两种混合端员岩浆混合形成的闪长质-花岗闪长质-花岗质过渡岩类组成;岩石总体富碱、富LREE和LILE、贫HFSE; A/CNK=0.82～1.05,属准铝质微过铝质钙碱性系列,部分受流体交代的岩石A/CNK值可升高至1.69;岩浆混合过程中发生了元素的选择性富集/亏损和同位素组成的均一化,（87Sr/86Sr）为0.7055～0.7061,εNd（t）为-1.9～-3.0.锆石年代学研究表明,肖厝侵入岩的岩浆混合开始于约136Ma,于121Ma时初始侵位于下地壳.结合区域地质特征,分析了肖厝侵入岩的成岩机制,提出岩体侵位早于长乐-南澳构造带的变质变形作用,两者不存在成因上的联系;118～～100Ma时该构造带曾发生过深层次地壳逆冲推覆,使形成于中—下地壳的韧性剪切带和肖厝侵入岩共同快速上升至地表.     

近地表大气环境变化对地壳形变观测的影响研究

近地表大气环境变化主要包括近地表气象因素（大气压强、温度、降雨）变化及台风、日食活动等。利用小波分析方法对2003—2013年湖北省数字化地壳形变潮汐分钟值资料进行处理后发现,近地表大气环境因素对形变观测数据具有不同频段上的特征变化影响。大气压强和温度对形变观测的响应频段主要集中在较低频段（64—128分钟）;降雨的影响主要集中在0-全日波（0—32分钟）范围内且存在高频、非潮汐成份。而台风在较高频段上有明显响应,频段分布在1—4秒和2—4分钟之间。黄梅台应变观测对2009年日食事件在128—256分钟低频段上有响应。