地下水示范工程为西部“解渴”——访中国地质调查局水文地质环境地质调查中心水文地质调查室主任、水工环教授级高级工程师张福存

随着城镇化进程的加快和西部大开发战略的推进,缺水问题正成为中国尤其是西部地区发展的一大心病,为此,承担着中国水文地质调查及相关技术研发工作的中国地质调查局水文地质环境地质调查中心进行了多年不懈的努力,取得了不少经验和成果。近日,本刊记者专访了该中心的水文地质调查室主任、水工环教授级高级工程师张福存。     

2008年青海大柴旦6.3级地震及发震背景研究

2008年11月10日青海省大柴旦地区发生6.3级地震,打破了青海省境内55个月的6级地震平静,该次地震可能是对2008年5月12 日汶川8.0级地震在青藏块体内部应力调整的响应.通过该次地震及其发震断裂周缘地震震源机制解的分析认为,本次地震发震断裂活动性主要以逆冲为主并兼有走滑特性.对本次地震的发震断裂大柴旦-宗务隆山断裂带开挖探槽,探槽剖面揭露该断裂带在晚更新世-全新世早期有过明显活动;断裂带周缘历史地震的分布特征表明断裂带新的活动明显向南迁移;这与野外调查结果断层活动不断向山前迁移相一致.根据对青藏块体内部地震活动性分析认为,青藏高原内部中强震活动有顺时针螺旋迁移的特征,这一活动特征与GPS观测的青藏块体内部应力顺时针调整相一致,这一特征可能代表了青藏块体内部地震活动的一种新规律.基于对这种规律的认识和祁连地震带的大震构造孕育条件,祁连地震带东南部地区应倍受关注.     

均质土中PCC桩与实心桩动力响应对比分析

现浇混凝土大直径管桩(简称PCC桩)由于具有较大的内、外壁摩阻力,在竖向荷载作用下表现出与一般实心桩不同的静、动力特性。采用建立的解析公式,对PCC桩、等截面积实心桩和等外直径实心桩3种桩的动力响应进行了对比分析,研究结果表明,当桩端阻力相对较小时,3种模型位移幅值差别不大;当桩端阻力较大时,3种模型幅频曲线和相频曲线存在较大差别;等面积实心桩位移幅值比PCC桩稍大,而等外直径实心桩的位移幅值比PCC桩稍小;位移相频曲线呈现等间距的震荡,实心桩的震荡峰值比PCC桩要高,且震荡峰值对应的频率各不相同,PCC桩出现震荡峰值的频率比实心桩小;3种计算模型动刚度震荡幅值差别较大,等直径实心桩的动刚度最大,等面积实心桩次之,PCC桩最小;等直径实心桩的虚部最大,PCC桩次之,等面积实心桩最小,振动过程中等直径实心桩桩顶阻尼最大;等面积实心桩的速度导纳最大,PCC桩次之,等直径实心桩最小。PCC桩充分发挥了单方混凝土的性能,比等截面实心桩具有更小的动力响应,比等外径实心桩更节省混凝土。     

大厚度自重湿陷性黄土湿陷变形特性水分入渗规律及地基处理方法研究

为研究大厚度自重湿陷性黄土的湿陷变形特性、水分入渗规律以及地基处理合理方法等问题,选择典型大厚度自重湿陷性黄土场地,进行了布置沉降观测点和埋设水分计的浸水试验以及挤密桩、DDC（孔内深层强夯）桩地基处理试验。试验结果表明,在水分入渗过程中,深度22.5～25.0 m以上土体易发生湿陷,该深度以下土体则含水率增加缓慢,达不到湿陷起始含水率,不易发生湿陷,因此该深度考虑可作为现场湿陷性评价的临界深度,也可作为大厚度湿陷性黄土地区进行地基处理时可参考的地基处理下限深度。DDC桩间距为1.0～1.4 m时,无论从挤密系数还是湿陷系数都能满足规范要求;挤密桩15 m试验区域沉降量较小,但其剩余湿陷量任未满足要求,这也佐证了关于22.5～25.0 m深度难于发生湿陷的结论。试验成果可作为今后大厚度自重湿陷性黄土地区工程建设以及黄土规范进一步修订的参考。     

高速铁路大断面黄土隧道二次衬砌施作时机研究

隧道工程二次衬砌施作时机是隧道界普遍关注的问题。依托正在修建的郑州-西安铁路客运专线大断面黄土隧道工程,以围岩及初期支护基本稳定速率作为二次衬砌施作时机判定指标,采用位移断面监测数据回归分析和数值分析相结合,建立基本稳定速率的理论求解方法,从而确定二次衬砌施作时机;同时,选取贺家庄隧道试验段作为工程实例,对高速铁路大断面黄土隧道二次衬砌施作时机进行研究。研究结果表明：当拱顶下沉变形速率值小于0.55 mm/d,边墙水平绝对收敛速率值小于0.11 mm/d时,即可进行二次衬砌施作。此次研究为类似工程的设计和施工提供了参考依据。     

大柴旦地震前后的波速比特征

利用大柴旦地区的5个台站的数字波形资料,计算研究了大柴旦序列波速比随时间的变化特征,分析发现：2009年8月28日大柴旦6.4级地震前,5个台站的波速比都出现了低值异常;该地震后的几次5级以上余震前,部分台的波速比对这些余震有异常反应。大柴旦地震台的波速比值对5级以上地震映震能力较好。     

桩端后注浆对大直径灌注桩影响的现场对比试验研究

基于郑州三环快速路工程开展的6个场地19根大直径灌注桩现场足尺试验,通过对比分析后注浆桩与未注浆桩实测结果,研究桩端后注浆对大直径灌注桩承载变形性状、荷载传递规律、桩端承载特性及桩侧摩阻力发挥性状的影响。结果表明,桩端后注浆条件下大直径灌注桩承载变形性能明显提高,且提高幅度受注浆龄期影响较为显著;在黄河中下游以中密～密实粉土、粉细砂及可塑～硬塑粉质黏土为主要冲积地层中桩长40 m左右的大直径灌注桩表现为摩擦型桩,但相比于未注浆桩,桩端后注浆桩传递至桩身下部及桩端的荷载更小;桩端后注浆在桩端下形成水泥沉渣坚硬固结体,有效地处理了桩端沉渣问题,且通过渗透劈裂作用,形成深度可达1 m的网状分布的水泥胶结体,加之对桩端土层的压密效应,显著提高了桩端支承性能与承载刚度;桩端后注浆显著提高大直径灌注桩桩侧极限摩阻力发挥水平,并降低了桩侧极限摩阻力对应的桩土相对位移,使得大直径灌注桩在较小的沉降下表现出较高的承载能力。     

秦皇岛石门寨亮甲山奥陶系剖面化学地层和旋回地层研究

根据秦皇岛石门寨亮甲山奥陶系剖面的化学地层和岩石地层特征,将亮甲山组(O1l)细分为下、中、上段。选取Fe/Ca、Ti/Ca作为古气候替代指标,开展时间序列分析。通过多窗谱法(MTM)和傅里叶变换法(FT),从Fe/Ca、Ti/Ca比值中共提取出两个明显的米兰科维奇旋回：长偏心率405 ka和短偏心率90 ka。基于长偏心率周期建立的天文年代标尺表明,亮甲山组沉积时长为6.2 Ma,平均沉积速率为14.68 m/Ma,其中亮甲山组下段(0.00~48.00 m)和中上段(48.00~91.00 m)的沉积速率分别为12.00 m/Ma和19.55 m/Ma;马家沟组下部的沉积速率为18.00 m/Ma。奥陶纪生物大辐射可能直接导致碳酸盐生产模式由以灰泥生产为主转变为以生物碎屑生产为主,并使亮甲山组下段与中上段之交碳酸盐沉积速率大幅增加。旋回地层分析显示,早、中奥陶世之交天文轨道周期变化引起的地球气候改变可能对奥陶纪生物大辐射有重要的调控作用。     

华北及扬子克拉通中元古代年代地层格架厘定及相关问题探讨

在系统分析近年华北和扬子克拉通典型地区中元古代(GTS2012,1 780~850 Ma)年代地层学进展基础上,详细厘定了其地层格架。确认华北克拉通中元古代早期地层(约1 780~约1 350 Ma)发育始于豫陕晋交界地区,其后沿“华北中部造山带”(TNCO:Trans North China Orogen)再逐渐扩展到燕山及附近地区,但随后则普遍缺失了中期(约1 350~约1 100 Ma)纪录。其晚期沉积(<1 100 Ma)见于胶辽徐淮、豫西南及燕山等地区。扬子克拉通的川滇交界地区出露有中元古代早期(约1 750~约1 450 Ma)及晚期(<1 100 Ma)地层,中期沉积(约1 400~约1 150 Ma)主要见于神农架地区。华北与扬子两地的地层纪录具有良好的互补性,并有效涵盖了整个GTS2012全球地质年表所建议之“中元古代”(1 780~850 Ma)。这一新格架蕴含多方面重要命题：(1)地层学方面。在未来GTS2012中元古界内部“系”级单位再划分研究中,中国学者通过在上述两地对应地层序列中识别此间全球大火成岩省LIPs地幔柱事件的沉积响应,可望从地球系统科学角度全面参与新建议各系底界的“金钉子”工作,并做出独特贡献。(2)早期真核生物演化及生物古地理方面。基于当前格架可以确认,山西永济汝阳群北大尖组以Tappania为代表的具刺大型疑源类生物群的时代应约为1 650 Ma,为目前全球真核生物遗存最早出现层位,同时不排除华北南缘有可能是此类生物的起源区。结合其时空分布或可进一步推测,至少在约1 650~约1 450 Ma阶段,即哥伦比亚超大陆向罗迪尼亚超大陆过渡阶段,华北克拉通应与印度、澳大利亚、北美、西伯利亚等古陆互为近邻。(3)沉积大地构造演化方面。中元古代华北及扬子克拉通均表现出“三段式”沉积过程,其沉降隆起区均发生过“跷跷板”式转换,包括“晋宁运动”在内的关键时间节点均存在较好的对应性,表明该阶段两者很可能处于同一板块构造应力场之内。结合约1.38 Ga燕山地区下马岭组含钾质斑脱岩黑色岩系所代表的前陆盆地性质、约1.1 Ga以后华北与扬子沉积发展同步性并含Chuaria等宏观藻类,以及华北东部该阶段富含格林维尔期碎屑锆石等特征,推测最晚应于约1.1 Ga前后,华北东部可能已与扬子华夏、锡林浩特蒙古微地块等相互拼合并形成格林维尔造山带。借此与北美、澳大利亚、波罗的等古陆相链接,共同见证了罗迪尼亚超大陆的最终聚合与初始裂解。     

大数据在地质资料管理与服务中“落地”问题分析

大数据已成为继云计算、物联网之后新的IT热词。大数据与每个人的生活息息相关。地质资料数据包括了基础地质、矿产、地球物理、地球化学等丰富的信息,对国家、社会具有巨大的潜在应用价值和保存价值。地质资料管理与服务如何与大数据技术更好地结合,产生更大的价值,值得研究。以基层地质资料馆为例,分析地质资料管理与服务的现状及需求,探索如何借鉴大数据思维,改进地质资料管理与服务工作,实现地质数据高效管理,有效地挖掘,使宝贵的地质资料数据发挥出更大的社会使用价值。