三维应力作用下岩体单个裂隙的渗流特性分析

天然岩体中存在着大量的孔隙和裂隙,这些缺陷不仅改变了岩体的力学性质,也严重影响了岩体的渗流特性。在对现有裂隙岩体渗流特性研究成果进行分析的基础上,讨论了岩体单个裂隙的力学性质和渗流对单个裂隙岩体产生的力学作用,研究了岩体单裂隙渗透系数与岩体三维应力的关系,考虑了裂隙粗糙度对渗流的影响以及不同方向应力对渗透性影响的差异,分析了单个裂隙岩体在三向应力作用下的渗流特征,得出了裂隙所受三维应力与渗透系数关系式,认为垂直于裂隙面的应力对岩体渗透性起主导作用,岩体渗透系数随垂直裂隙面应力的增加而迅速减小。通过与渗流规律试验结果对比分析,证明了所得单个裂隙岩体渗透系数表达式的正确性。     

冻土通风路基温度场的三维非线性分析

应用有限元方法,对一通风路基的温度特性进行了三维数值分析.该路基在离天然地面1m铺有管径为0.4m的通风管,通风管之间的距离为2m,所在地区年平均气温为-3.5℃,年温较差24℃.数值分析表明,通风路基能使其下面的融化盘减小,最大融化深度减小,0℃等温上移.该现象说明通风路基有对冻土制冷的作用,能达到降低冻土路基温度,保证冻土路基稳定的目的.     

基于广义塑性力学的黄土湿陷变形本构关系

分析了黄土湿陷变形的塑性特性,基于广义塑性力学原理建立了湿陷变形的增量本构关系。将增湿含水量作为内应力,应用常规三轴浸水试验拟合得出了湿陷体积屈服面和剪切屈服面,并且给出了黄土湿陷变形的起始屈服面。该模型能够反映湿陷性黄土在不同湿陷作用,即水和力的不同组合作用下的湿陷变形特性,考虑了湿陷体积变形和湿陷剪切变形以及球应力和偏应力对它们的交叉影响。     

冻融循环作用下砂岩蠕变特性及损伤模型研究

青藏高原高寒地区岩体长期稳定性受冻融作用影响显著,有必要开展冻融岩石的时效性特征研究。为探讨砂岩在冻融循环作用下的蠕变劣化特性,基于不同冻融循环次数后石英砂岩及红砂岩单轴蠕变试验结果,深入分析了冻融循环对砂岩各蠕变阶段的影响特征。研究表明,在非屈服应力条件下,试样在衰减蠕变阶段的蠕变时长随着冻融循环次数的增加而明显减小,对应蠕变量及蠕变速率增大;在屈服应力条件下,试样进入加速蠕变阶段的应力阈值随着冻融循环次数的增加而逐渐降低,对应从稳定蠕变到加速破坏所经历的时间更短,破坏时累计的应变增量更大;在长期荷载作用下,试样的宏观破裂形态随循环次数的增加逐步由单一斜剪切破坏模式向共轭断面拉剪复合型破坏模式演化。根据试验结果,提出了具有冻融与长期受荷劣化特征的非定常性黏弹性系数损伤演化方程,将其引入西原模型构建了考虑冻融损伤的砂岩蠕变本构模型。利用冻融后红砂岩蠕变试验数据对模型进行了参数辨识与比较分析,验证了模型的正确性及适用性。通过对模型参数进行拟合分析,揭示了黏弹性冻融损伤系数随冻融循环次数的变化规律,表明了长期受荷损伤参数具有控制加速蠕变幅度的重要作用。研究结果对于高寒山区岩体长期稳定性评价具有一定意义。     

中国东部海域表层沉积物稀土元素赋存特征及物源探讨

通过中国地质调查局近20年对中国东部海域的高精度调查取样,对渤海、黄海和东海表层沉积物中的稀土元素数据进行了系统总结,旨在揭示其赋存特征、分布规律及其控制因素。结果表明,整个中国东部海域大致可以划分为4个稀土含量富集区,分别位于渤海西部泥质区、南黄海中部泥质区、济州岛西南泥质区以及东海内陆架泥质区,富集区内的表层沉积物稀土含量普遍高于180 mg/g;稀土元素的球粒陨石配分模式和UCC配分模式显示出各海域较为一致的总体特征,与中国大陆的稀土元素分配曲线类似,指示了较强的陆源特征。通过对稀土元素各特征参数的相关性分析,发现与中国东部海域稀土元素含量相关性最强的是δEu,呈明显负相关,其次是沉积物的平均粒径,呈明显正相关。利用δEu-(La/Yb) n物源判别图对这4个稀土含量富集区的样品进行判别,结果表明渤海西部泥质区和南黄海中部泥质区的沉积物具有同源性;南黄海东南部的济州岛西南部泥质区除了有来自长江和黄河物质以外,朝鲜半岛东南部的河流输入作用也不可忽视;东海内陆架泥质区北端的沉积物基本来源自长江,而南端则表现出不同的稀土分馏特征,很可能与闽浙沿岸和台湾岛中小河流的输入有关。大型河流和中小河流带来的物源、沉积物粒度以及海域流系格局控制了中国东部海域表层沉积物稀土元素的地球化学特征。     

基于计算机断层扫描技术重构三维生物扰动构造——以长江口现代沉积为例

生物扰动作用能够加速水层与底质的物质交换,对水层和底质的耦合作用有着重要的影响。受限于观测手段和观测方法,当前对于生物扰动构造的研究多停留在定性-半定量化的阶段。本文选取长江口现代沉积区的4个沉积物柱状样,利用计算机断层扫描技术对生物扰动构造进行三维重构,运用数字图像处理实现生物扰动强度的定量表征,对研究区域生物扰动构造发育的影响因素进行初步分析。结果表明：CT（computed tomography）值与沉积物粒级构成和含水率具有一定关系,能够较好地指示沉积物密度变化;该区出现挖掘构造、觅食虫孔构造、逃逸虫孔构造、生物遗迹构造等显性扰动构造类型,生物扰动强度介于0%-10%,扰动强度极大值出现在长江水下三角洲前三角洲和陆架过渡区,垂向上以及不同站位生物扰动构造差异显著;底质沉积物类型、上覆水团性质以及沉积速率是影响该区生物扰动构造发育的主要因素。     

铂族元素流体活动性

铂族元素(简称PGE)通常被认为是不活动性元素,可以用来示踪地幔源区和镁铁-超镁铁质岩浆的演化过程。然而,越来越多的野外地质证据和实验研究表明,PGE具有热液活动性,其活动性在指示岩石和矿床成因、地幔交代作用等方面具有重要意义。本文在回顾实际样品中PGE流体活动性的基础上,重点收集和整理了前人有关PGE流体活动性的实验研究和模型计算。大量地质记录显示岩浆活动常常伴随着热液事件发生,并且铂族元素的富集常与岩浆后期热液叠加作用以及大洋或盆地的热液事件有密切联系。溶解度实验结果表明,PGE在富Cl~-流体中的溶解度最高可达100n×10~(-6),而在富HS~-流体中则低几个数量级,仅有n×10~(-12)级别。高温高压实验及模拟计算显示,PGE通常以络合物形式在流体中进行迁移和富集,涉及的主要无机配位阴离子有Cl~-、HS~-、OH~-以及NH_3。这些PGE络合物或络合阴离子团的稳定性受流体的温度、氧逸度、离子浓度、pH等诸多因素的制约。其中,PGE-Cl络合物种型在PGE的浅部迁移中可能贡献最大,其稳定条件为中低温(300℃)、高盐度、高氧逸度、高Cl~-浓度、酸性的地质流体环境。而在还原、碱性、高S~(2-)浓度、相对中低温的流体条件下,PGE-HS种型则占主导。当流体环境为高温和碱性条件时,PGE-OH络合物种型则较为常见。相对其他几种络合物形式,PGE-NH_3对于PGE迁移的贡献较小,其最佳稳定条件为相对中低温、中碱性、相对低氧逸度的地质环境。最后,本文探讨了前人工作的不足以及未来亟需解决的问题。     

硅藻C4固碳途径的研究进展

硅藻不仅对全球初级生产力有重要贡献,还在碳的生物地球化学循环、维持海洋生态系统稳定方面起到了重要作用,因此受到广泛关注。结合新兴的高通量测序技术对硅藻固碳途径进行研究,已经证明其在基因组层次上C_4途径所需关键基因的存在,而转录组测序技术则可以在基因组的基础上,结合一系列特定的环境因子展开更深一步的研究。虽然一些硅藻种类中的单细胞C_4途径在其体内的作用仍存在争议,但随着同位素标记,实时荧光定量PCR等技术的发展与应用,这一领域的相关证据不断积累,并发现这一机制除了可以提高Rubisco酶的CO_2固定效率以外,还具有降低光呼吸强度,为碳代谢相关的途径提供还原力和中间代谢产物的重要意义。通过C_4途径与不同生态学尺度相结合的研究,不仅明确了该过程在代谢产物运输和能量流动方面的运行情况,还可以更好得解释硅藻在海洋环境中取得的巨大成功。     

Analysis of DNA Methylation of Gracilariopsis lemaneiformis Under Temperature Stress Using the Methylation Sensitive Amplification Polymorphism(MSAP) Technique

Gracilariopsis lemaneiformis is an economically important agarophyte, which contains high quality gel and shows a high growth rate. Wild population of G. lemaneiformis displayed resident divergence, though with a low genetic diversity as was revealed by amplified fragment length polymorphism(AFLP) and simple sequence repeat(SSR) analyses. In addition, different strains of G. lemaneiformis are diverse in morphology. The highly inconsistence between genetic background and physiological characteristics recommends strongly to the regulation at epigenetic level. In this study, the DNA methylation change in G. lemaneiformis among different generation branches and under different temperature stresses was assessed using methylation sensitive amplified polymorphism(MSAP) technique. It was shown that DNA methylation level among different generation branches was diverse. The full and total methylated DNA level was the lowest in the second generation branch and the highest in the third generation. The total methylation level was 61.11%, 60.88% and 64.12% at 15℃, 22℃ and 26℃, respectively. Compared with the control group(22℃), the fully methylated and totally methylated ratios were increased in both experiment groups(15℃ and 26℃). All of the cytosine methylation/demethylation transform(CMDT) was further analyzed. High temperature treatment could induce more CMDT than low temperature treatment did.     

水淘选颗粒物分级方法的研究与应用

依据斯托克斯原理制作了水淘选颗粒物分级装置,考察了流量对于颗粒物分级的影响,确定了适宜的操作流量。同时在选定的实验条件下对现场悬浮颗粒物进行了分级,并用吸管法对方法的分级效率进行了检验。结果表明,水淘选装置对悬浮颗粒物各粒级颗粒物的分级效率在50%~95%之间,分级效果较好。同时运用建立的方法对在长江、长江口以及黄河获得的悬浮颗粒物进行了现场分级,获得了不同粒级悬浮颗粒物,并进而采用改进的SEDEX方法进行了磷的赋存形态分析,结果表明:有机磷、自生磷灰石磷主要存在于细颗粒物中,而碎屑磷则主要集中粗颗粒物中。