原位岩土CT及其关键技术探讨

当前应用工业X射线CT技术观测岩土内部微观结构和力学特性成为研究工程地质的热点课题。然而,现有CT技术的“笨、大、重、险、贵”限制了现场应用能力,且常规岩土工程勘察方法存在丢失或破坏原有地质信息的问题。本文提出原位CT技术的概念,并指出其在岩土工程勘察领域应用中的关键技术。基于超小型冷阴极脉冲式X射线管及成像设备搭建随钻原位CT实验平台,实验结果表明该方法能够实现原位岩心数字采样与CT快速重构。在此基础上明确后续研究重点和关键技术,主要包括2D/3D CT快速重构新理论和新方法,解析CT重构图像与岩土颗粒特性之间的关系以及局部精细结构重建算法,构建精确的原位岩心3D微观结构模型;结合3D打印技术制备原位置岩土准样本,研究等效准样本的力学特性;建立时-空四维岩土工程勘察数据库,引入人工智能算法形成具有学习和预测的反馈评价体系,对丰富当前岩土工程勘察方法和完善原位CT技术具有重要的科学意义。     

怒江大峡谷“瓦拉亚窟”溶洞景观及地质旅游资源评价

“瓦拉亚窟”洞穴系统地处怒江峡谷,岩溶发育动力条件优越,在滇西北及青藏高原南延区域约4 km2的狭小范围发育了垂向分布超过五、六百米,洞系总长达27 km以上,洞体巨大,岩溶发育演化地史形迹丰富,是滇西北及青藏高原南延区域规模巨大的迷宫式溶洞系统。具有空间上分层、分支及形变复杂多样,溶蚀、沉淀、侵蚀、搬运、沉积形态和物质丰富多彩的景源特征,对“三江并流”区喜山运动以来的地质演化、岩溶作用与水文地质研究等皆有重要的价值。笔者根据前人探洞考察资料,结合新的区域地质、环境地质和旅游地质调查等资料,以及现状考察了解获得的信息,以地质学、自然资源学和美学理论为指导,对“瓦拉亚窟”洞穴系统的形成条件、结构体系和景观、形成及演化历史进行了系统的分析论述,评价了地质旅游资源价值,提出了合理开发和有效保护的策略和建议。     

增设落地剪力墙对框架结构地震剪力分配的影响研究

为研究地震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌机理,验证基于内力分配得到的抗倒塌措施的合理性,设计2组缩尺比例为1∶4的框架结构模型并开展振动台对比试验,单次双向输入地震动峰值加速度为1.0 g,分析地震作用下填充墙-框架结构变形模式和破坏特点,对比分析有、无落地剪力墙框架结构柱间内力分配规律。研究结果表明,填充墙影响框架结构整体变形及柱破坏模式,横向满砌填充墙约束结构扭转变形,即使在双向地震作用下,偏心结构也未发生扭转;由于窗下半高连续填充墙的约束作用,窗间柱抗侧刚度变大,在地震作用下承担的地震剪力是不受半高连续填充墙约束柱的6～8倍;设置落地剪力墙可优化底层柱间地震剪力分配,使框架柱地震剪力分配趋于均匀,避免结构因“凝震聚力”而发生倒塌,实现“大震不倒”。     

岩溶高原山区表层岩溶泉绿能与高效开发利用模式

为解决岩溶高原山区缺水的问题,合理开发利用表层岩溶水,开展了水文地质详细调查。查明区内表层岩溶泉出露13个,流量0~67.53 L·s⁻¹,动态变化与降水关系密切。文章总结了表层岩溶水“泉－池（窖）－库”优化调控、绿能高效开发利用模式：①在有砂泥岩夹层分布的凹部山岩溶洼地,采用防渗帷幕灌浆,建设悬挂式凹部山水库,积蓄地表水、表层岩溶水形成自流供水;②在湾半孔表层泉处建设蓄水池直接引流利用;③在湾半孔表层泉附近建设水泵站、光伏电站,平水期时通过光伏电站发电,由泵站自动控制抽取表层岩溶水补给凹部山水库,形成地表、地下水优化调控,联合调度调蓄利用25.3万m³·a⁻¹,解决了区内13 000余人的生活生产用水困难问题。     

横墙对框架结构动力响应的影响分析

填充墙具有显著的刚度和承载力贡献。建筑结构震害调查发现,不开洞横墙的破坏程度远小于开洞纵墙的破坏程度,从宏观现象可判断大部分多层建筑的破坏主要由结构纵向运动造成。为研究横墙在地震作用下的性能及其对结构整体动力响应的影响,以经受2021年5月21日云南漾濞6.4级地震震害的花椒园小学教学楼为研究对象,按当地抗震计算参数进行弹塑性时程分析。采用等效斜压杆模拟横向填充墙,设置无填充墙框架结构、带黏土砖墙的框架结构、带空心砖墙的框架结构和带加气混凝土砌块填充墙的框架结构模型,选取10组地震波横向输入。研究结果表明,4种结构自振周期均处于具有统计学意义的平台段,平均加速度响应较接近,质量和刚度变化不会使结构加速度产生规律的变化;受结构自重影响,无填充墙的框架结构底部剪力小于带填充墙的框架结构,带填充墙的框架结构位移远小于无填充墙的框架结构;带有多道不开洞横墙的多层框架结构的破坏主要是由结构纵向破坏引起的。     

地基土-反应堆厂房-核电辅助厂房结构相互作用体系地震响应分析

土-结构相互作用分析是核电结构抗震设计的重要环节,考虑到附属厂房可能导致反应堆厂房处于最不利工况状态,对地基土-反应堆厂房-核电辅助厂房结构相互作用体系地震响应进行研究。基于PASSI算法,提出显-隐式单元层计算方法,实现显、隐式交替计算,保持高效性的同时,提高计算稳定性。通过场地分析算例和土-结构相互作用分析算例,与ABAQUS软件计算结果进行对比,验证计算方法的可行性。以某核电站为对象,分析同一基础上相邻厂房对反应堆厂房地震响应的影响。研究结果表明,在基岩场地上,安全厂房通过基础和场地对反应堆厂房的作用较小,对反应堆厂房地震响应的影响较小;地震动输入下,燃料厂房和电器厂房加大了反应堆厂房位移峰值,减小了反应堆厂房加速度反应谱峰值,并使反应堆厂房顶部点加速度反应谱峰值向高频移动;与反应堆厂房共用同一基础的辅助厂房,应与反应堆厂房作为整体进行地震响应分析,至少应将与反应堆厂房相连的辅助厂房作为整体进行分析。     

黔北桑木背斜铅锌成矿带S、Pb同位素特征及成矿物质来源探讨

本文以S、Pb同位素作为示踪元素研究黔北桑木背斜铅锌成矿带成矿物质来源.桑木背斜铅锌成矿带矿石矿物中硫化物的δ34 S值变化范围较大最小值为16.1‰,最大值为31.5‰,平均值为25.6‰,极值为15.4‰;矿石矿物为相对富集重硫型;据此判断其硫的来源可能为沉积岩.研究区内来自不同矿区、不同矿物的P b同位素变化均很...     

基于BIM与GIS融合的浅层地温能开发适宜性三维动态评价方法研究

利用地源热泵为建筑物暖通空调系统供能，常采用分别计算浅层地温能供能量和建筑耗能量的方法进行设计，但这类方法无法实现不同工况条件下的动态评估。文章提出一种基于BIM（建筑信息模型）与GIS（地理信息系统）融合分析的方法，充分发挥BIM在建筑构件高度可视化和GIS在空间信息分析处理方面的优势，将建筑构件与地上和地下空间信息融合为一体，实现浅层地温能开发适宜性的三维评价。提出了采用供需比指标作为表征浅层地温能开发利用适宜性的分级评价指标，依据各月份供需比的波动情况，以南京大学朱共山楼为例对冬季供热工况下的适宜性进行了动态分析与评价。结果表明，浅层地温能在大部分时间能满足该建筑的能耗需求，其适宜性评价分级为中等适宜，证明了基于BIM与GIS融合的浅层地温能开发适宜性三维动态评价方法是可行的。     

柴达木盆地深层天然气富集条件及勘探潜力

为明确柴达木盆地深层天然气勘探潜力，基于地震、地质、地球化学、录井及钻井等多种资料分析了柴达木盆地深层天然气藏的富集条件，并指出了有利勘探方向。结果表明：柴达木盆地深层具备形成大型气田的成藏条件，深层发育柴北缘侏罗系和柴西古近系两套优质气源，演化程度高，生气能力强；柴北缘深层发育基岩和古近系碎屑岩储层，柴西深层发育古近系湖相碳酸盐岩储集层，多种类型储层平面上分布广泛，纵向上组成多套储盖组合，发育的原生孔、溶蚀孔及裂缝等多种孔隙类型被认为是深层气藏富集的储存空间；持续活动的深大断裂是深层气源的优质通道；同时深层构造的形成与天然气生成具有良好的匹配关系，深层烃源岩具有早生烃、持续生烃特征，早期生成的液态烃在后期深埋过程中高温裂解成气，生气能力强，深层资源潜力大；盆地深层广泛发育的盐岩、泥质岩层及异常高压层有利于深层天然气保存。综合认为柴达木盆地深层气藏富集于断裂发育的生烃凹陷周围的圈闭中，柴北缘山前古隆起基岩、腹部构造带古近系碎屑岩和柴西环英雄岭构造带碳酸盐岩是深层天然气勘探有利区。     

电离层闪烁下的PPP-RTK定位性能评估

精密单点定位(PPP)-实时动态(RTK)技术借助区域大气改正数可实现快速精密定位,被认为是未来自动驾驶的首选技术.然而，PPP-RTK在电离层闪烁环境下难以维持稳定可靠的定位，闪烁已成为PPP-RTK面临的重大挑战之一.本文阐述了PPP-RTK模型和电离层闪烁特性，并基于香港卫星定位参考站网(SatRef)的实验数据从观测质量、周跳探测、大气产品和终端定位性能四个层面评估了电离层闪烁对PPP-RTK的影响.结果表明：闪烁会降低观测质量，增大周跳误判的概率；GPS、Galileo、BDS三系统改正数精度分别降低了64.7%、64.0%、247.5%，改正数总数减少了4.5个；PPP-RTK定位误差较平静期增大了11.8倍，固定率下降了55.76%;GPS、Galileo、BDS三系统融合解算可大幅改善定位性能，较单GPS解算定位精度提升了93.06%，固定率提升了51.88%，但仍无法达到平静期的效果.