交叉裂隙岩体裂纹扩展试验及混合有限-离散元数值模拟研究

对预制交叉裂隙岩石试样进行裂纹扩展试验,研究了裂纹萌生、扩展、聚合过程,分析了主裂隙和轴向载荷夹角及主次裂隙夹角对裂纹起裂应力和聚合应力的影响,并用混合有限元-离散元程序,即图形处理器并行化的3D Y-HFDEM代码对试验进行了仿真计算,实现了岩石破坏从连续介质向非连续介质的过渡,对裂纹类及损伤破坏模式进行了识别,捕捉到了试验中难以发现的现象。研究表明：随主裂隙与轴向载荷夹角增加,裂纹聚合区的拉伸裂纹数量增加;裂纹起裂和聚合应力与主裂隙与轴向载荷夹角成正比;主次裂隙夹角增加,岩石的破坏模式由拉伸破坏转为剪切破坏,交叉裂隙加剧岩石破碎程度;主裂隙尖端萌生扩展的拉伸-剪切混合裂缝引起的破坏在岩石破坏中占主导地位,是导致岩体失去承载能力的主控裂纹;混合有限元-离散元仿真软件GPGPU并行化的3D Y-HFDEM IDE在岩石裂纹扩展研究中具有优势,可以捕捉实验室难以发现的损伤断裂类型,可以作为岩石裂纹扩展研究的有力工具。     

安徽贵池地区富硒土壤地球化学特征及开发利用潜力

为了解安徽贵池地区富硒土壤特征与潜力,服务当地富硒土地资源开发,选择贵池西部开展土壤地球化学测量试验,探讨Se、I等有益元素的富集特征、成因及潜力,Cd、As等有害元素的超标特征及成因等,结合研究区土壤中有益、有害元素特征,讨论富硒土地资源及其开发优势。发现表层和深层土壤中Se等有益元素含量总体较高,其中Se含量达到富硒土地标准的表层土壤点位占全部样品点位的76%;表层土壤中Cd含量超标的点位占48%,其他有害元素仅个别点位超标,Cd是制约该地区富硒土地资源开发的主要不利因素。在研究区圈定了61.4 km2的富硒土地资源,认为研究区东部土壤富硒的物质来源是二叠系灰岩,可以利用当地灰岩提升富硒土地资源品质,降低生态风险。     

鄂尔多斯盆地南部旬邑-宜君地区直罗组古层间氧化带地球化学特征及水-岩作用探讨

鄂尔多斯盆地南部旬邑-宜君地区直罗组古层间氧化带具有明显分带特征,通过对不同分带砂岩主量、微量、稀土元素及环境敏感参数特征对比研究,将旬邑-宜君地区古层间氧化带发育的水-岩作用过程划分成两个阶段：古层间氧化带形成和大规模成矿阶段、二次还原改造阶段。(1)古层间氧化带形成和大规模成矿阶段：含氧水进入目的层砂体,使砂体中Fe²⁺氧化成Fe³⁺(Fe²⁺含量最低,Fe³⁺最高);砂体中的U被氧化为U⁶⁺,形成铀酰腐殖酸盐络合物发生迁移(U、Corg、S含量最低、Th/U比值最高);长石高岭土化使Si发生流失(SiO₂含量降低);携带大量U的氧化流体运移至氧化还原过渡带(Corg、∑S含量最高、Fe²⁺含量仅低于灰绿色砂体),还原剂(有机质和黄铁矿等)将U⁶⁺还原成U⁴⁺,形成沥青铀矿;U⁴⁺与SiO₄^4-发生反应形成铀石(Th/U比...     

Study on Yanshanian metallogenic granitoids magmatism in Baoshan deposit,southern Hunan ProvinceSCIEI北大核心CSCD

本文对湘南宝山花岗闪长斑岩进行了系统的锆石和磷灰石U-Pb定年、岩石地球化学以及锆石Hf同位素研究,并探讨了宝山花岗闪长斑岩的岩石成因和构造意义。锆石和磷灰石的LA-ICP-MS U-Pb定年显示,宝山花岗闪长斑岩的成岩年龄为160Ma。综合元素和同位素地球化学证据,宝山花岗闪长斑岩的成因可能为新生地壳与古老地壳的混合熔融,同时宝山花岗闪长斑岩中发现的890±20Ma的继承锆石,验证了新元古代新生地壳的参与。磷灰石的主微量元素研究显示花岗闪长斑岩具有较高的氧逸度和Cl含量,Sr/Th比值具有较大变化,而La/Sm比值变化不大等特征,表明形成花岗闪长斑岩岩浆的母岩受到俯冲板片脱水形成的流体交代作用影响。在上述过程中,富含Cl和H2O的流体从板片中释放出来,引发地幔楔熔融,并对矿床中成矿金属元素进行提取。由于古太平洋板块俯冲引发的伸展-减薄运动,在地幔上涌过程中,新元古代新生地壳发生部分熔融,这些高温岩浆底侵老地壳源区,诱发老地壳部分熔融,进而发生了强烈的壳-壳混合作用,产生花岗闪长质岩浆。     

Hydraulic Conductivity from Nuclear Magnetic Resonance Logs in Sediments with Elevated Magnetic Susceptibilities

This study examined the application of slim-hole nuclear magnetic resonance (NMR) tools to estimate hydraulic conductivity (K_NMR) in an unconsolidated aquifer that contains a range of grain sizes (silt to gravel) and high and variable magnetic susceptibilities (MS) (10⁻⁴ to 10⁻² SI). A K calibration dataset was acquired at 1-m intervals in three fully screened wells, and compared to K_NMR estimates using the Schlumberger-Doll research (SDR) equation with published empirical constants developed from previous studies in unconsolidated sediments. While K_NMR using published constants was within an order of magnitude of K, the agreement, overprediction, or underprediction of K_NMR varied with the MS distribution in each well. An examination of the effects of MS on NMR data and site-specific empirical constants indicated that the exponent on T_2ML (n-value in the SDR equation, representing the diffusion regime) was found to have the greatest influence on K_NMR estimation accuracy, while NMR porosity did not improve the prediction of K. K_NMR was further improved by integrating an MS log into the NMR analyses. A first approach detrended T_2ML for the effects of MS prior to calculating K_NMR, and a second approach introduced an MS term into the SDR equation. Both were found to produce similar refinements of K_NMR in intervals of elevated MS. This study found that low frequency NMR logging with short echo times shows promise for sites with moderate to elevated MS levels, and recommends a workflow that examines parameter relationships and integrates MS logs into the estimation of K_NMR.     

Subglacial Meltwater Recharge in the Dongkemadi River Basin,Yangtze River Source Region

Glaciers on the Tibetan Plateau play an important role in the local hydrological cycle. However, there are only few studies on groundwater in the alpine basins in the Tibetan Plateau which considered the effects of glaciers. Glaciers are extensively distributed in the Dongkemadi River Basin, which is a representative alpine basin in the Yangtze River source region. This study focuses on building a numerical groundwater flow model with glaciations using HydroGeoSphere (HGS) to simulate subglacial meltwater recharge to groundwater in the Dongkemadi River Basin in response to future climate changes. Effects of hydraulic conductivity, precipitation, and temperature on subglacial meltwater recharge to groundwater were discussed. Glacier changes in the future 50 years were predicted under different climate change scenarios. Results show that: (1) the average thickness of the glacier will change significantly; (2) the simulated rate of annual mean subglacial meltwater recharge to groundwater is 4.58 mm, which accounts for 6.33% of total groundwater recharge; and (3) hydraulic conductivity has the largest influence on subglacial meltwater recharge to groundwater, followed by temperature and precipitation. Results of this study are also important to sustainable water resource usage in the Yangtze River source region.     

高强钢筋增强UHPC-NC组合柱抗震性能研究

为探讨高强钢筋增强UHPC-NC组合柱抗震性能,基于大型有限元程序ABAQUS,结合UHPC、NC和高强钢筋材料本构关系,校准损伤塑性模型中相关参数,建立高强钢筋增强UHPC-NC组合柱抗震有限元模型。通过与3个NC柱和3个UHPC柱拟静力试验结果对比,验证分析模型的有效性。在此基础上,进一步探讨轴压比、纵筋直径、纵筋强度、箍筋间距和UHPC高度等敏感参数对高强钢筋增强UHPC-NC组合柱抗震性能的影响。结果表明,高强钢筋增强UHPC-NC组合柱位移延性系数随轴压比、纵筋直径和箍筋间距的增大而降低,随纵筋强度和UHPC高度的增加表现出先增大后逐渐平缓的趋势,合适的UHPC替换高度能充分发挥高强钢筋和UHPC材料特性并取得良好的经济性。     

不同荷载模式作用下双层软黏土地基压缩特性研究

天津滨海吹填场区典型的“上软下硬”的双层软黏土地基具有复杂的物理性质和工程特性,其在不同荷载作用模式下的变形特性有所不同,在工程实践中往往会产生较大的工后沉降和不均匀沉降,从而导致修建于其上的建筑物出现诸多工程问题。现阶段对于不同荷载作用下吹填场区形成的“上软下硬”双层软黏土地基的变形特性及机理研究甚少,导致理论研究远远落后于工程实践,制约了吹填场区经济建设的快速发展,因此对此类地基的变形特性展开研究显得尤为重要。基于此,本文针对吹填场区“上软下硬”的双层软黏土地基,开展了反复荷载和恒定荷载作用下的一维固结试验和扫描电镜试验(SEM),得到了不同荷载模式作用下的压缩特性及其微观机理,为吹填场区双层软黏土地基变形模型建立及长期工后沉降预测提供理论依据。研究表明:双层软黏土地基的压缩系数和固结系数在反复荷载作用初期明显减小,而后缓慢减小直至趋于稳定; 与反复荷载相比,恒定荷载作用下试样的压缩系数初期值增加,固结系数初期值减小,其变化量均在40% ~50%的范围内; 当荷载等级一定时,反复荷载作用引起双层软黏土地基产生的沉降量相比于恒定荷载作用多30% ~45%; 随着荷载等级的增加,土样内部大孔隙受到挤压而减少,孔隙的圆度和定向性加强,土体结构更密实,均一化程度提高; 相比于恒定荷载模式,反复荷载作用下土样内部孔隙形状更接近于圆形,孔隙定向性更好,土体内部结构强化程度大,但有序性相对较差。     

东北印度洋源汇过程及古环境与古季风演化

东北印度洋地理位置独特,其沉积物记录了青藏高原隆升及孟加拉扇的“源-汇”过程、印度季风与东亚季风的“海-气”交互作用、印-太暖池热传输的演变与高纬气候之间的相位关系等关键信息,是喜马拉雅地区“构造-气候-沉积”耦合演化的良好记录载体,是探讨多圈层相互作用、探索古气候与古环境演化的理想“窗口”。本文系统总结了近年来有关东北印度洋季风与表层环流特征、沉积物组成及物源、气候环境演化以及环境磁学记录等方面的研究进展。分析表明,东北印度洋为典型的季风风场,表层环流受季风影响强烈,夏季和冬季环流差异明显。沉积物类型丰富,包括河流输运而来的陆源碎屑、钙质和硅质为主的生物沉积以及火山物质等。但目前对于该区域的沉积物的具体组成、“源-汇”过程、迁移历史、季风演化与青藏高原隆升、高纬气候变化之间相互关系等方面的认识尚存在较大的分歧。同时,受样品获取难度大、磁学信号稀释严重等因素的限制,环境磁学作为一种在示踪沉积物物质来源、恢复古气候和古环境等方面被普遍认可的技术手段,在东北印度洋区并没有得到充分的发挥与应用。因此,未来需要在前人研究的基础上,将目光向东北印度洋更南、更深处延伸,对其“源-汇”过程进行全面分析。在研究方法上进一步拓展,采用更高精度的技术手段提取磁学信号,加大环境磁学的应用,寻找有效的替代性指标,解决该地区季风演化、古海洋环境变化等气候环境问题,为该地区环境气候研究提供新认识。并尝试开展地磁场长期变化(paleosecular variation, PSV)研究,建立东北印度洋的PSV记录,辅助修正全球地磁场模型,探究地球深部动力过程。     

大兴安岭中段林西组砂岩LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义

大兴安岭中段扎赉特旗西北部分布大面积的晚二叠世林西组沉积地层,该沉积地层主要为长石砂岩、粉砂岩、长石岩屑砂岩夹不同规模的含砾砂岩及灰岩,中部含有较为丰富的双壳类、植物化石。本次研究针对林西组下部的长石岩屑砂岩进行LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb测年工作,共获得98个有效年龄,年龄分布范围为（2 552.3±22.5）~（227.6±5.4）Ma,大部分年龄位于谐和曲线上,部分结果偏离曲线,根据测试数据按年龄值和频率分布特征大致分为以下几组：上泥盆世—晚二叠世（380.0~246.1 Ma）、志留纪—寒武纪晚期（489.0~413.8 Ma）、中元古代—新元古代（1 239.5～808.1 Ma）、古元古代（2 554.0～1 784.3 Ma）。上述年龄与区域上的岩浆事件基本吻合。综合研究表明研究区内林西组沉积下限为（253.4±1.5） Ma,林西组的物源主体应来自于西拉木伦河—延吉一线,其余锆石来源主要为兴蒙造山带内部、华北板块北缘和东北各地块,1.8和2.5 Ga的碎屑锆石更有可能来自华北板块北缘,华北板块和西伯利亚板块在（253.4±1.5） Ma之前已经完成碰撞、拼合,古亚洲洋已经闭合,兴蒙海槽形成。林西组海相核形石的发现表明晚二叠世大兴安岭中段地区应以海相环境为主,直到三叠纪早期才逐渐转变为陆相沉积环境。