不同温度应力路径下饱和黏土剪切特性

在精准温控动三轴试验系统上开展了不同温度及不同升温路径饱和黏土剪切试验研究,探讨了不同温度对饱和软黏土不排水剪切特性的影响,分析不同升温固结方式对饱和软黏土孔压发展、体变、强度以及模量的影响规律。试验结果显示：在4～76 ℃试验研究范围内,环境温度升高导致饱和软黏土的不排水剪切强度有所减少,但温度升高对土体模量增加影响明显,温度T和模量ET关系可用ET = 2.69T 0.3表达;升温变化时正常固结黏土产生超孔隙水压力并随着温度增大而增大,升温热固结后土的剪切强度将明显提高,且排水状态下升温固结对土剪切强度增长小于升温完成后再固结情况;土体从26 ℃分别升高20、40 ℃时,升温引起的超孔压比分别为0.41、0.61,剪切峰值强度分别增加8.23%、22.37%。研究表明：升温幅值增大会使土体热固结程度越大,升温分级越多,热固结也越充分,其对应的体变、强度增长率则越大;同时最终温度及热固结路径对其剪切相转换特征存在影响,升温越高、热固结路径越多其剪胀性越明显,但温度变化范围、固结分级、热固结路径总体上对孔隙水压力的发展基本不产生影响。     

3种生物聚合物改良粉土的持水特性研究

针对黄河流域水土流失防治,以往多采用水泥等灰色材料进行加固筑堤,但生态环境破坏严重。为响应黄河流域生态保护和高质量发展的国家战略,采用环境友好的生物聚合物对黄河流域典型粉土进行改良,通过WP4C仪测量生物聚合物改良粉土的持水特性,并从微观角度分析了生物聚合物改良粉土持水特性的机制。研究结果表明,与未改良土相比,生物聚合物改良粉土饱和含水率增大,孔隙比增大,持水能力显著提高。黄原胶、结冷胶、瓜尔胶改良粉土的持水能力均随着掺量的增加而增加,结冷胶改良的效果优于黄原胶、瓜尔胶。其机制为生物聚合物颗粒经过水合作用形成水凝胶,填充颗粒间孔隙,增加颗粒之间的黏结性。而且黄原胶、结冷胶改良粉土中形成类似蜂巢结构的孔隙空间,为其提供储水空间,进而提高改良土的持水特性。上述研究结果可为生物聚合物安全、科学地应用于黄河流域水土流失的防治提供科学依据。     

全吸力范围生物炭−黏土混合土的土−水特性

土−水特征曲线在研究非饱和土的水力与力学特性中发挥着重要的作用。生物炭具有多孔结构、高比表面积和强吸附的特性。将生物炭改性土应用于垃圾填埋场上覆盖层,因受自然环境因素的影响会使其水力特性发生改变。为了研究全吸力范围内生物炭掺量对生物炭−黏土混合土保水特性的影响,利用蒸汽平衡法（吸力范围 3～368 MPa）、滤纸法（吸力范围 0 ～40 MPa）和压力板法（吸力范围 0～1.5 MPa）控制土样的吸力,测定吸力平衡后土样的含水率和饱和度,得到全吸力范围内生物炭−黏土混合土的土−水特征曲线。试验结果表明：（1）3种吸力测试方法很好地表达了生物炭−黏土混合土全吸力范围内的土−水特征曲线。（2）生物炭能够影响黏土的保水性,但在一定的吸力范围内,生物炭−黏土混合土的保水性还与孔隙结构和孔隙中水的形态相关。（3）通过压力板法测得,试样的进气值随着生物炭掺量的增加而减小。当吸力值小于进气值时,曲线出现水平段,土样始终处于饱和状态,生物炭掺量越大,试样的保水性越好。（4）由生物炭−黏土混合土微观孔隙结构以及生物炭在黏土中的分布形态来解释生物炭改性黏土的保水能力随生物炭掺量的变化关系。     

苏州西部土壤汞分布特征及成因

在收集以往自然重砂测量、土壤测量资料的基础上,结合1∶5万土壤地球化学调查,进行苏州西部土壤中汞的分布特征及成因解析。结果表明,研究区土壤中Hg含量变化范围较大,介于0.023～5.012 mg/kg之间,平均值高达0.386 mg/kg,远高于苏州地区表层土壤及太湖水网平原表层土壤Hg含量平均值,土壤汞污染比较严重。区内辰砂矿物与土壤中Hg的空间分布具有较高的耦合性,与区内断裂构造、矿床分布有关,表明区内土壤中的汞、辰砂分布是多金属矿成生作用的产物,人类活动的影响不大。     

碳中和背景下我国清洁能源发展所需矿产资源供需特征

碳达峰、碳中和迫切需要加大清洁能源供给,而清洁能源发展需要更高的矿产资源消耗强度。分析了镍、铅、铜、锌、铝、铁6种清洁能源所需关键矿产资源的供需特点,结果表明：精炼镍、精炼铜供需缺口较大,次为锌板,年均缺口占年均消费量比例分别为34.23%、30.46%、7.56%;预测未来达到需求峰值时,精炼镍、精炼铜、锌板缺口占需求峰值的比例分别为34%、30%、8%;镍矿、铜矿、铁矿资源的对外依存度较高,铝矿资源对外依存度次之,铅锌矿资源对外依存度较小。随着清洁能源技术对矿产资源的需求增长,针对供需缺口较大、对外依存度较高的矿种,中国需加强国际矿业合作,保障资源供应。     

陕西古人类化石资源及其科学价值

自20世纪60年代发现蓝田直立人化石以来,陕西已经发现了8处更新世古人类化石地点,成为中国人类化石资源分布密集区之一。陕西古人类化石涵盖了直立人、早期智人至晚期智人的人类演化阶段,基本形成了一个较为连续的人类演化序列。在蓝田公王岭、蓝田陈家窝子、洛南龙牙洞发现的古人类化石属于直立人,在大荔甜水沟发现的古人类化石属于早期智人,在志丹、黄龙、长武、南郑发现的古人类化石属于晚期智人。陕西丰富的古人类化石对于研究直立人在欧亚大陆早期人类扩散和迁徙过程、早期现代人多地区起源、中国古人类演化的关键阶段等一系列关键学术问题具有非常重要的科学价值。     

长江河口百米以浅土体含盐特征及其沉积环境演化

土体含盐特征是研究环境演化、工程地基基础设计和农业开发的重要参考指标。通过采集长江河口地区土样907件并对土体盐分进行测试,得到土体易溶盐8大离子含量和pH值。根据测试结果对研究区100 m以浅土层含盐特征进行系统分析。研究结果表明:各土层含盐量介于0.028%~1.226%之间。全新世土体随着深度的增加,土体含盐量呈增加趋势。含盐量最大值出现在如东组下段4-1层(埋深约26 m)淤泥质粉质黏土,盐分主要为NaCl。含盐量最小值出现在滆湖组下段的7~2砂层(埋深约81 m),其中HC0₃^-离子含量最高,其次为Cl^-与Na⁺。深部土层(滆湖组)含盐量有所降低,黏性土含盐量一般大于砂土。各土层ESR(交换性钠)值均大于当地地表淡水SAR(钠吸附比)值,ESR最大值为当地地表淡水SAR值的47.7倍,最低值也为当地地表淡水SAR值的2.7倍,说明土体中可交换Na含量高。100 m以浅地层含盐特征受晚更新世晚期海侵和全新世海侵控制,土体盐分主要为NaCl,其主要来源为海水浸渍或浸染。更新世土层为陆相沉积,但受晚更新世晚期海侵与全新世海侵浸染,土体含盐量较高。如东组下段和中段地层为三角洲相沉积,受长江和海侵共同作用,盐渍土广泛分布;如东组上段土层为陆相沉积,土体已普遍脱盐,HC0₃^-离子含量最高。土体中Cl^-含量对混凝土结构中的钢筋腐蚀性较大,特别是4-1淤泥质粉质黏土层,具有弱腐蚀性等级以上的土体占比高达99%,要做好基础防腐蚀工作。如东组上段的2-1和2-2土层(浅表土层)碱性较大,对农业和工程建设影响最大,需添加改良剂进行土体改良。     

玄武岩纤维原料特征的统计及分析研究

玄武岩纤维是以玄武岩或他种成分相近的岩石为主要原料,经熔融后拉制而成的一种高性能纤维。天然矿石的成分波动会造成拉丝困难或纤维性能不稳定,本文收集了54组原料岩石以及114组玄武岩纤维样品的化学成分数据,研究归纳了玄武岩纤维所需原料的岩石学特征、参数指标特征和其他特征,分析提出了可拉丝岩石相关参数指标的最佳区间。适于生产玄武岩纤维的原料矿石,其特征可总结如下：岩石学方面,以基性岩以及SiO2含量为53%~57%的中性岩为佳,岩石类型最佳为玄武岩或安山玄武岩;岩石结构最佳为间隐结构、玻基斑状结构或玻璃质结构;构造的影响是间接的,主要为气孔或杏仁构造中可能含有的一些不利矿物的影响;矿物组成方面,蛇纹石、沸石等含水矿物会在熔融过程中产生气泡,影响纤维制备连续性的同时也有利于原料的充分熔融,镁橄榄石、磁铁矿等高熔点矿物会使原料在熔融阶段难以完全熔化,导致熔体不均匀并容易析晶。参数指标方面,可拉丝岩石的酸度系数（Mk）最佳区间为4.0~5.5;黏度系数（Mv）为2.0~3.0;硅铝氧化物与其他氧化物比值为1.5~3.0;氧化物组成的物质的量分数分布为n(RO)=20%~30%,n(RO2)=57%~70%,n(R2O3)=10%~16%（R为阳离子）。     

铅污染对黄土宏观持水性能和微观结构演化的影响研究

垃圾填埋场渗滤液中的重金属与土体发生物理化学反应,可能导致土体微观结构的改变,重金属等有毒物质得以扩散、运移,威胁人体健康和周边环境。为探究重金属污染对黄土宏观持水性及微观结构的影响,采用轴平移技术测得铅污染黄土的土-水特征曲线。通过扫描电子显微镜（SEM）、压汞（MIP）、X射线衍射（XRD）和Zeta电位试验,阐明细观结构变化特征。结果表明：铅污染黄土的进气值随铅离子浓度的增加而减小,当铅污染浓度由0 mg/kg增加至2 000 mg/kg时,进气值从19.18 kPa下降至12.12 kPa;铅污染导致持水性能降低,渗透系数随铅离子浓度的增加而增加,饱和渗透系数从7.92×10–8 m/s增加到3.73×10–7 m/s;铅污染引起的物理化学反应及Zeta电位的降低导致絮凝结构形成,小孔隙占比减小,中孔隙占比增加;铅污染引起的微观结构演化与宏观持水性和渗透性具有良好的对应关系。该研究结果可为重金属污染场地非饱和渗流及溶质运移等问题的研究提供重要参数。     

基于支节容性加载的小型化低剖面超表面天线

本文对容性支节加载的小型化超表面天线进行了分析与设计.通过在方形贴片上引入一对容性负载支节,可以有效地降低超表面单元的工作频率,从而将传统方形贴片超表面单元的尺寸减小55%.在单元设计的基础上,设计了一款4×4阵列的超表面天线,并采用特征模分析（CMA）解释了超表面天线的辐射机制.为了验证设计思路,对天线进行了加工和测试,测量的-10 dB阻抗带宽为21.7%,并在工作频带内保持6 dBi的辐射增益.