强震作用下穿越断层隧道围岩力学响应研究

通常情况下,地下工程震害比地面建筑物震害较轻,但是在强震条件下,地下工程震害依然突出。2008年 512 汶川大地震(MS8.0)对地下工程造成了巨大破坏,尤其是穿越构造断裂带的铁路、公路隧道。本文采用三维离散元(3DEC)动力分析方法和实测汶川地震动记录,模拟研究了穿越断层的成兰铁路邓家坪隧道围岩在强震和断层共同作用下的动力响应过程。经过与实地调查的北川映秀断裂带地表破裂情况对比验证,模拟结果具有较高的可信度。结果表明:地震动荷载、断层等因素的共同作用改变了隧道围岩中的初始应力分布,进而引起断层附近隧道围岩应力累积、应力集中,最终导致了具有高度复杂性的渐进性断层破裂过程和隧道围岩破坏过程,这个过程可以定性地划分为5个主要阶段:弹性应力集中阶段、破裂起始阶段、破裂加速阶段、稳定破裂阶段和破裂逐渐停止阶段。本研究将有助于深刻认识在强震和断层共同作用下的隧道围岩动力响应过程,并对隧道安全性评价具有重大意义。     

黄河源区气候向暖湿转变的观测事实及其水文响应

基于黄河河源区干流各水文站和有关气象站、雨量站的气温、降水与径流观测资料, 分析了该区域的气候变化特征与趋势及其水文响应. 结果表明: 在全球变暖的大背景下, 自20世纪80年代后期开始西北地区西部新疆、甘肃河西走廊西部等地降水量显著增加、气候明显由"暖干"转向"暖湿"后, 到21世纪初的年代中期后黄河源区降水量亦出现明显的增长, 气候明显转向暖湿. 最新的观测数据显示, 2005年以来河源区平均年降水量已连续多年超过多年均值进入一个多雨期, 河源区各断面来水量也于2008年后连续多年超过多年均值, 进入一个连续丰水段, 并于2012年达到了自1989年以后20余年来的最大值. 这种变化的前景如何, 目前尚不能确定, 尚需对未来河源区气候在时间与空间上变化的速度和程度进一步观察和分析. 根据对与该区域气候关系密切的东亚季风活动的研究成果以及对河源区气候与径流变化的观测事实及趋势推测, 未来黄河源区气候向暖湿的转化在时间尺度上年代际的可能性较大.     

甘肃河西地区泥石流沟分布特征与易发性评估研究

根据汇水面积、松散物质储量、沟坡坡度、主沟纵坡降等4项泥石流沟易发性判断特征指标,利用数理统计方法,对甘肃省河西地区20个县、区、市的587条泥石流沟现状进行了分析研究. 结果表明：河西地区泥石流多发育在南北山地的前山走廊地带,泥石流沟分布密度稀疏,属于泥石流稀疏地区. 在泥石流沟易发性主要特征指标方面,研究区汇水面积指标处于偏轻微程度,松散物质储量指标处于中等程度,沟坡坡度指标处于严重程度,主沟纵坡降指标处于中等以下程度. 在泥石流沟易发性评价结果方面区域总体属于泥石流地质灾害低易发-中易发区域. 在全球气候变暖的背景下,研究区内强降水情况发生频率呈现增强趋势,应积极开展极端天气影响下河西地区泥石流发展趋势和干旱、半干旱地区植被特征与泥石流易发性之间的相关关系研究.     

基于在线示踪技术的岩溶地下河流场反演与水文地质参数估算

以青木关岩溶地下河为例,利用在线高分辨率示踪技术获取基础数据来探寻岩溶地下河形态特征,估算水文地质参数。试验中示踪剂回收率高达99 %,示踪剂历时浓度曲线有两个孤峰,前后峰值浓度分别为37.63 μg/L和1.21 μg/L, 两个孤峰的偏度和峰度均大于0,据此推测青木关岩溶地下河并无较大溶潭发育,且地下河流态为紊流流态。根据试验所得数据结合地下河地理空间信息,以经验公式估算得到地下河平均流速、摩擦系数、雷诺数、舍伍德数、施密特数等水文地质参数,分别为204 m/d、0.26、127 980、4 165、1 140,表明青木关地下河管道内部结构复杂,地下水环境比较脆弱,且估算得到的雷诺数所表征的地下河水流态与示踪剂历时浓度曲线得到的结果一致。      

中国中部地区城市影响范围划分方法的比较

随着城市化、区域一体化的不断推进,各种类型的城市与区域规划陆续推出。其中,识别城市的腹地范围、促进城市与腹地的协同发展是其关键内容。因此,城市影响范围的划分具有重要的现实意义。已有的研究成果多以单一年份的静态研究及单一方法的应用研究为主,缺乏时间序列上的动态演变分析,更无多种方法综合集成分析。正是基于以上考虑,在详细梳理与比较不同理论的差异性基础上,采用引力模型和改进场模型两种方法对中国中部地区的城市影响范围进行测度和比较研究,细致比较这两种基于不同视角的模型方法在识别城市影响范围的优势与劣势,进而提出综合集成研究的基本框架,分析中国中部地区城市影响范围及其动态变化特征。希望能为合理选择和运用城市影响范围的分析方法,有效制定区域等级体系规划、城市空间组织方案提供科学参考。     

沙漠化地区两种生态治理政策交易成本的比较研究

本文将交易成本分析引入沙漠化地区生态治理政策分析过程,构建生态治理政策交易成本分析框架,确定交易成本计算方法,估算内蒙古乌审旗退耕还林政策执行期间的交易成本为每年4 931.92元·hm-2。其中,政府直接支付占交易成本的50.06%,农户支付占交易成本的46.86%,政府直接支付是退耕还林机会成本的118.75%。草原休牧政策执行期间的交易成本为每年906.07元·hm-2,政府直接支付占交易成本的12.86%,农户支付占交易成本的80.35%,政府直接支付是草原休牧机会成本的23.30%。退耕还林政策的政府支付与退耕还林的机会成本大致相同,因此该政策执行效果良好,并且实现了退耕还林地区的全面禁牧。草原休牧政策的政府支付达不到休牧机会成本的1/4,牧民利益受到损失,牧民偷牧率达到100%,致使草原休牧流于形式。生态治理政策的交易成本分析,将为不同生态治理政策的比较和绩效评价提供一个新的角度,具有重要意义。     

辽东山地老秃顶子北坡植被类型及垂直带谱

基于沿海拔梯度的样方调查数据,运用TWINSPAN分类方法,科学划分老秃顶子北坡的森林群落类型,确定老秃顶子北坡植被垂直带谱,并对其种类组成和生活型谱进行系统研究。结果表明:⑴老秃顶子北坡植被垂直带谱由8个带组成,即海拔500~720m的蒙古栎+色木槭落叶阔叶林带,海拔720~820m的紫椴+色木槭落叶阔叶林带,海拔820~920m的臭冷杉+暴马丁香针阔混交林带,海拔920~1080m的臭冷杉+鱼鳞云杉暗针叶林带,海拔1080~1190m的枫桦+臭冷杉针阔混交林带,海拔1190~1280m的岳桦+簇毛槭落叶阔叶林带,海拔1280~1320m的矮灌化槭树+毛榛子山地灌丛带,海拔1320~1367m的小叶章+苔草山地草甸带。⑵老秃顶子北坡自山麓至山顶8个植被带的物种丰富度分别为43、27、33、39、54、45、47和34种,呈现出了在中等海拔高度拥有最高物种多样性的现象。⑶老秃顶子北坡在山麓~920m间,随着海拔的升高,群落中高位芽植物明显增多,地面芽植物明显减少;在海拔920m~山顶,随着海拔的升高,群落中高位芽植物明显减少,至山顶基本消失,而地面芽植物比例则由21.2%显著增加到山顶的79.4%。     

遥感在重大自然灾害监测中的应用前景——以5·12汶川地震为例

2008-05-12四川省汶川县境内发生8.0级地震,全国多个单位投入科技力量,为抗震救灾献言献策,其中遥感技术发挥了重要作用.遥感在这次汶川地震灾害监测与评估中主要起到了灾情速报、救灾空间信息保障、次生灾害动态监测和灾区重建规划等作用.通过对这次全国性的地震灾害遥感监测工作的总结与分析,指出了自然灾害遥感监测中存在的问题,并对以后的发展趋势进行了分析.     

北京地区中硬场地地震动效应研究

依据典型工程场地的地震安全性评价报告,研究北京地区中硬场地地震动效应。首先,统计分析了地震安全性评价结果中的场地地震动放大效应。再利用201个工程场地的钻孔资料进行土层地震反应计算,分析不同地震动输入下的场地地震动放大效应。结果表明,北京地区中硬场地地震动放大效应明显,得到的场地地震动峰值加速度转换系数Ka高于《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）中的值,大震水准下更为突出。因此,如在北京地区直接采用《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）中的调整系数,可能会低估北京地区中硬场地的地震动放大效应,降低抗震设防标准。最后指出,场地地震动峰值加速度转换系数明显具有区域性,应根据详细的场地地震动效应研究结果,合理地确定场地地震动转换系数。     

钻孔剖面多煤层物性X-CT 响应及其地质意义

基于钻孔剖面不同煤层的X-CT物性响应,分析了煤层物性及其在垂向序列上的非均质性特征。发现研究区3号、14号、23号、26号煤层的孔隙-裂隙较为发育,煤中孔隙呈星散状产出,裂隙不甚发育,且多被矿物充填。通过CT切片"顺层偏差"来定量表征煤层的非均质性,发现研究区含煤地层4个三级层序主煤层的CT偏差在垂向上呈单峰分布,以层序Ⅲ最大,指示其非均质性最强,同时也说明CT方法可用以定量表征煤层的非均质性特征。发现煤样CT偏差的垂向分布与海水进退旋回具有高度的一致性,说明在海水进退控制下的成煤环境是影响煤层非均质性的关键因素。