高速铁路无砟轨道地基泥岩膨胀性分类分级研究

红层泥岩是一种典型侏罗系沉积岩,其含有微量黏土矿物,易遇水软化、失水崩解,具有一定膨胀性,是引起兰新高速铁路路基持续上拱变形的一个重要因素,故重新判定该种土体膨胀性对高速铁路无砟轨道设计和施工具有重要意义。为此,选取等效蒙脱石含量、阳离子交换量、自由膨胀率和液限为泥岩膨胀性判别指标,通过兰新高速铁路上拱地段大量钻孔实测资料,提出了泥岩膨胀等级分级标准,采用改进层次分析法、基尼系数法和直觉模糊理论确定了判别指标组合权重,基于逼近理想解排序法(TOPSIS法)建立了泥岩膨胀性直觉模糊综合评价模型。结果表明：直觉模糊综合评价模型将泥岩膨胀性进行了定量化,克服了同一试样不同指标属于不同等级判别缺陷;室内膨胀量试验验证了膨胀等级分级标准和直觉模糊综合评价模型对兰新高铁地基泥岩适用性和准确性。研究成果对地基红层泥岩高速铁路路基长期持续上拱变形风险评估和工程控制措施提供技术支撑。     

考虑洞室岩体应力型破坏特征的局部地应力反演方法及应用

介绍了一种考虑地下洞室片帮、钻孔剥落等岩体应力型破坏特征为信息源,通过数值模拟智能反演方法预测高应力大型地下洞室群围岩局部应力场的新思路。该方法将地下洞室群片帮、钻孔剥落等应力型破坏的位置、深度或者宽度进行定量描述,以弹性模型计算获得的常偏应力大于岩体启裂强度的范围来表示应力型破坏范围,通过分析实测地应力数据约束部分地应力数量,然后采用智能数值反演方法得到其他的地应力分量。采用该方法预测了白鹤滩水电站右岸地下厂房0+76断面附近围岩地应力场,反演获得最大主应力在34 MPa左右。通过其他部位岩体破裂的数值模拟和观测结果对比,验证了地应力场预测的合理性。     

高烈度区双洞隧道洞口段地震响应分析与振动台模型试验

强震作用下,隧道地下结构损伤严重,其中洞口段更是抗震的薄弱环节,但其影响规律和特点目前尚缺乏系统的计算分析和研究。以强震区扯羊隧道为例,首先采用FLAC3D对双洞隧道洞口段地震响应进行分析,再用模型试验的方法进行洞口段模型试验,测量其地震响应应变规律,观测其震害发展情况,并与数值分析结果相互验证。结果表明:地震作用下,隧道仰拱横向位移较大;随着隧道埋深增加,内力逐步增加,其中墙角部位内力较大;洞口处隧道围岩在强震作用下会产生贯通性裂缝,影响隧道洞口稳定;地震作用下的明洞与暗洞交接处内力较大;地震作用下的双洞隧道之间存在较强的动力相互作用。     

Concurrent Determination of U‐Pb Age and REE Mass Fractions of Zircon by High Mass Resolution SIMS

A combined geochronological and geochemical investigation for the same domain of zircon provides valuable information on timing and genesis, particularly in the case of multi‐growth metamorphic zircon. A high spatial resolution concurrent analytical method for zircon U‐Pb age and rare earth element content was successfully achieved in this study, using a multi‐collector secondary ion mass spectrometer (SIMS) at a ~ 8 μm diameter scale. Special instrument parameters were employed, including a high mass resolution of approximately 15000 applied to replace the previous energy filter method, and a dynamic multi‐collector mode used to reduce the measurement time to 18 min per analysis. Six zircon reference materials yielded precise and accurate ²⁰⁶Pb/²³⁸U ages, which are comparable to those obtained by the ordinary mono‐collector method, but with 2–3 times higher spatial resolution. All zircon grains measured in this study showed enriched heavy‐REE (HREE) contents consistent with previously reported values determined by LA and solution ICP‐MS methods. The light‐REE (LREE) mass fractions measured using both SIMS and LA‐ICP‐MS methods in this study, although with quite different volume, show consistent results within uncertainties.     

High‐Precision,High‐Accuracy Oxygen Isotope Measurements of Zircon Reference Materials with the SHRIMP‐SI

Analytical protocols for SHRIMP‐SI oxygen isotope analysis (δ¹⁸O) of a suite of zircon reference materials (RMs) are presented. Data reduction involved a robust estimate of uncertainties associated with the individual spot as well as for groups where the spot data are combined. The repeatability of δ¹⁸O measurements is dependent on both the analytical conditions and the choice of the primary reference material. Under optimised conditions, repeatability was often better than 0.4‰ (2s) allowing sample uncertainties to be obtained to better than 0.2‰ (at 95% confidence limit). Single spot uncertainty combined the within‐spot precision with the scatter associated with repeated measurements of the primary zircon reference material during a measurement session. The uncertainty for individual spots measured under optimised conditions was between 0.3 and 0.4‰ (at 95% confidence). The analytical protocols described were used to assess a variety of zircon RMs that have been used for geochronology and for which laser fluorination oxygen isotope data are available (Temora 2, FC1, R33, QGNG and Ple?ovice), as well as zircons that have been used as RMs for trace element or other types of determination (Mud Tank, Monastery, 91500, AS57, AS3, KIM‐5, OG1, SL13, CZ3 and several other Sri Lankan zircons). Repeated analyses over nine sessions and seven different mounts show agreement within analytical uncertainty for Temora 2, FC1, R33, QGNG, Ple?ovice and 91500, when normalised to Mud Tank. For existing ion microprobe mounts with these materials, an appropriate δ¹⁸O can be determined. However, care should be taken when using zircons from the Duluth Complex (i.e., FC1, AS57 and AS3) as reference materials as our data indicated an excess scatter on δ¹⁸O values associated with low‐U zircon grains.     

海拉尔—塔木察格盆地中部富油凹陷高含凝灰质碎屑岩储层成因及油气勘探意义

海拉尔—塔木察格盆地中部富油凹陷下白垩统铜钵庙组和南屯组广泛发育高含凝灰质碎屑岩储层,并已于其中获得了工业突破,但对其成因机制认识不清。在岩心、薄片、录井和测井等资料综合研究的基础上,结合大量海拉尔—塔木察格盆地及周边地区的火山事件分析,认为中部富油凹陷发育的高含凝灰质碎屑岩的岩石类型主要包括凝灰质砂岩、凝灰质泥岩、凝灰岩和沉凝灰岩。不同时期、不同凹陷高含凝灰质碎屑岩储层发育特点各异,整体来看从铜钵庙组到南屯组储层中的凝灰质含量越来越低,高含凝灰质碎屑岩储层主要发育在铜钵庙组和南一段沉积时期。高含凝灰质碎屑岩储层中的火山物质并非来源于自身断陷期发生的基性火山活动,而是来自于大兴安岭地区大规模的酸性火山喷发事件。海拉尔—塔木察格盆地高含凝灰质碎屑岩储层的成因机制包括两种类型：一种是同沉积期火山灰直接空降入湖型;另一种是同沉积期火山灰先沉降至陆上经河流搬运后再沉积的水携型。高含凝灰质碎屑岩储层中的火山碎屑物质受有机酸作用易于溶蚀,次生孔隙发育,为深部油气成藏提供了有效储层空间,并且火山喷发活动对优质烃源岩的形成具有促进作用,对于油气勘探具有重要意义。     

甘肃柳园地区早二叠世正长花岗斑岩脉锆石U-Pb年代学、岩石地球化学特征——对北山造山带晚古生代构造背景的指示

甘肃北山地区位于中亚造山带中段,是诠释中亚造山带构造演化的关键区域之一,长期以来受到地质学界的广泛关注。柳园地区位于甘肃北山南带,区内脉岩发育,这些岩脉的研究可以为阐释北山造山带晚古生代构造背景提供更多证据。基于此,本文选取位于甘肃柳园地区的正长花岗斑岩脉开展了系统的锆石U-Pb-Hf同位素和全岩主量、微量元素分析。LA-ICP-MS锆石U-Pb分析显示,岩脉侵位于早二叠世（（288.5±1.4）Ma）。全岩地球化学分析显示,正长花岗斑岩脉的SiO₂和全碱质量分数较高,Fe、Mg、Ca、Al和P质量分数较低,Rb、Th、U和Pb相对富集,Ba、Nb、La、Ce、Sr和Ti等元素相对亏损,Eu负异常显著,具有较高的Rb/Sr值和较低的K/Rb值及锆石饱和温度（730~844℃,集中于740℃左右）,显示该岩脉为高钾钙碱性高分异I型花岗岩,并具有俯冲带岩浆活动的地球化学特征。正长花岗斑岩脉具有较低的Zr/Hf值（18.42~28.01,平均值为22.37）和Th/U值（3.82~7.99,平均值为5.34）,与平均地壳组分接近,锆石ε_Hf（t）值为2.94~9.66,平均值为5.72,T_DM2值为955~611 Ma,指示源区主体为新元古代地壳的部分熔融,并存在幔源物质加入。根据构造判别图解并结合前人关于二叠纪区域构造变形、盆地沉积物源、岩浆演化等方面的研究结果,笔者认为该正长花岗斑岩脉形成于俯冲作用过程中的局部伸展环境,并认为北山地区增生造山事件至少持续到早二叠世。     

SS-Y型伸缩仪观测问题分析及优化方法探讨

SS-Y型伸缩仪在我国地震洞体形变监测台网中已安装使用多年.对地球固体潮观测而言,仪器观测资料精度高且长期稳定性较好,但从地震预测的观测需求来看,SS-Y型伸缩仪仍然存在很多不足,如高频信息缺失、抗干扰能力较弱、存在格值误差、自校验能力较差等.对伸缩仪存在的问题进行分析,并提出一种超宽频带短基线伸缩仪的设计思路,以期为后续新仪器的研制提供理论依据.     

基于弹性拉索的超高墩三塔斜拉桥减震效果研究

为探究超高墩三塔斜拉桥在弹性拉索装置下的减震效果,首先利用SAP2000建立了考虑支座非线性和拉索几何非线性的三维有限元模型;其次基于弹性拉索装置,研究了弹性拉索刚度对三塔斜拉桥地震响应的影响;最后基于数值分析结果并结合某三塔斜拉桥实际工程提出3种减震方案。研究表明:在两边塔塔梁结合处设置弹性拉索可显著减小桥梁在地震作用下的内力和位移响应;提出的方案1(两边塔单根弹性索均为50股,单股刚度均为12000kN/m)、方案2(两边塔单根弹性索均为100股,单股刚度均为10000kN/m)和方案3(15#主塔单根弹性拉索100股,单股刚度10000kN/m;17#主塔单根弹性拉索100股,单股刚度为16000kN/m)相较于无弹性索状态,均可有效降低主塔塔底弯矩、塔底剪力、塔顶位移及主梁纵向位移;相较于方案1,方案2和方案3是更优方案。     

基于“水文频率-水质”拟合曲线的河流水质变异与等级特征值分析方法

时空特征分析对全面掌握水质变异规律具有重要意义,但现有的水质时空特征分析方法仍存在水质变异次序不分、水质变幅极值不清、水质评价特征值不明等不足。为更加清晰地探析水质时空特征信息,以秦淮河为研究对象,参考工程水文学经验频率法,建立“水文频率-水质”拟合曲线用于探索流域内高/低活动区不同时间段和丰/枯水期不同河段水质变异特征,并与传统的箱线图法进行对比。结果表明:与箱线图相比,“水文频率-水质”拟合曲线可量化关键水质评判点与特征值信息,使水质时空变异过程更为清晰。在时间上“水文频率-水质”拟合曲线的最佳形式为线性曲线,水质浓度一般不会发生突变;在空间上“水文频率-水质”拟合曲线的最佳形式为指数曲线,水质浓度有较大可能发生突增。各时间段高活动区氮磷浓度大于低活动区,各水体断面丰水期氮磷浓度低于枯水期。该方法分析过程简单方便,结果直观有序,能将水质信息以统计规律自动反映出来,在水质采样点、采样时间和采样频率典型时可作为优选方法用于河流水质时空特征研究。