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。     

高水头下大型导流洞新型堵头-围岩相互作用规律与安全评价

水利水电工程导流隧洞围岩-堵头协同承载的稳定性对于电站蓄水发电和安全运行至关重要。乌东德水电站左、右岸导流隧洞采用柱形堵头取代传统的扩挖楔形堵头,这种新型堵头结构型式在所处围岩条件和高水头作用下的安全性是否满足工程要求是需要回答的重要问题。采用物探、试验等多种手段,并结合能够模拟围岩-堵头渐进失稳破坏过程的数值计算方法,分析了高水头作用下直柱形、曲柱形、楔形等不同结构型式堵头与围岩相互作用的力学响应规律及其安全性,获得的主要结果包括:(1)给出了不同型式堵头与围岩相互作用条件下的抗滑力计算公式,揭示了扩挖楔形堵头-围岩协同承载的"楔形夹持效应"和曲柱形堵头-围岩协同承载的"弯段效应"等力学机制;(2)获得的乌东德导流洞堵头段围岩与混凝土的接触状态显示,堵头段衬砌-喷层-围岩整体接触紧密、胶结良好,接触面未见软弱充填物及张开现象,同时建议了这些接触面抗剪切强度参数;(3)在高水头作用下,不同类型堵头?围岩相互作用的变形规律基本一致,堵头压缩变形传递影响范围约为堵头长度1/2,水压力引起的变形影响范围约为1倍洞跨,且堵头混凝土与围岩间抗剪作用未完全发挥,有效抗剪作用范围约为1倍洞跨;(4)当堵头与围岩之间接触面力学性状较差时,堵头安全裕度由高到低依次为楔形堵头、曲柱形堵头、直柱型;当堵头与围岩之间接触面性状较好时,采用柱形堵头可提供与传统楔形堵头基本相同的安全裕度。最后,对乌东德水电站导流洞施工期及运行期堵头?围岩相互作用的安全性进行了评价,表明柱形堵头结构可承受的安全荷载在3.1～7.4倍设计水头之间,大于所执行规范要求的安全系数,采用柱形结构型式是可行的,可为类似工程提供参考。     

3D GIS技术在长城资源信息管理中的应用

应用3D GIS技术,综合利用长城的专题和基础地理信息.以Skyline软件为基础三维平台,建立长城带状三维地表模型.以此为基础,结合文物部门对长城资源"保护、利用、管理、研究"的需求,设计和实现基于三维的长城资源部件化管理,为长城资源信息的管理和展示提供有效、实用和快捷的工具.     

古元古代大氧化事件(GOE)前后海洋环境的变化: 来自华北条带状铁建造(BIF)岩相学和地球化学的证据*

条带状铁建造(BIF)是形成于前寒武纪海洋中的化学沉积岩,记录了古海洋氧化还原状态的重要信息。华北克拉通广泛分布的新太古代和古元古代BIF,是了解古元古代大氧化事件(GOE)前后古海洋氧化还原环境变化的理想对象。初步研究表明,华北克拉通新太古代BIF主要为磁铁矿型氧化物相和硅酸盐相,极少数出现碳酸盐相;古元古代BIF包括赤铁矿型和磁铁矿型氧化物相、硅酸盐相和碳酸盐相,其中赤铁矿相是古元古代BIF独有的。以上矿物学特征表明,新太古代和古元古代水体的氧化还原条件是不同的。华北克拉通新太古代BIF的稀土元素组成缺乏强烈的负Ce异常,反映同期海水氧含量非常低,为缺氧状态; 但少量BIF也包含有负Ce异常,同时具有较大变化范围的Th/U值,指示新太古代海洋的局部水体氧含量相对较高,呈弱氧化状态。与新太古代BIF相比,古元古代BIF的Ce异常变化较大,包括无异常、正异常和负异常,尤其是赤铁矿相BIF具明显的负Ce异常,表明古元古代水体的氧含量和氧化还原结构已发生了明显变化; 结合华北克拉通BIF的Ni/Co、V/(V+Ni)和Th/U等比值特征,认为古元古代海洋呈次氧化—氧化环境。新太古代BIF 强烈富集重铁同位素,S同位素非质量分馏效应较为明显;而古元古代BIF相对富集轻铁同位素,S同位素非质量分馏效应不明显。综上,新太古代海洋环境整体缺氧,但局部可能存在氧气“绿洲”,暗示光合产氧作用在太古代晚期已经存在;大氧化事件期间及之后的古海洋总体具上部氧化、下部还原的分层特征。     

季冻土区临水内、外拱护墙结构冻胀特征分析及治理

为厘清季冻土区临水内、外拱护墙结构冻胀平位移冻害机理,测试隔离层防冻害装置的有效性,在20101110-20110531、20131110-20140531、20171110-20180531三个观测年内,以长春某湖泊临水内、外拱护墙结构为研究对象,选择内、外拱护墙结构和设隔离层防冻害装置的试验内拱护墙结构三者相对比,用钢尺量距法观测三者寒期的平位移状态。结果表明：内拱护墙结构出现倾斜、裂缝导致的内向冻胀平位移冻害,其内向平位移曲线随气温均呈"半驼峰型",对应观测年持续降温-持续低温-持续升温-正温时段,内向冻胀平位移呈减小-增大-减小-稳定残余的位移运动,诱因是平冻胀应力的生成-增长-减弱-消失作用;外拱护墙结构出现较小的外向冻胀平位移,外向冻胀平位移曲线均呈"波浪型",无冻害发生,冰凸拱平冻胀应力推动外拱护墙结构压缩冻土凹拱形成外向冻胀平位移,冻土凹拱限制了外向冻胀平位移发展;设隔离层防冻害装置的试验内拱护墙结构未发生平位移冻害,其内向冻胀平位移较自然冻胀的内拱护墙结构减小83.92%,较外拱护墙结构减小51.74%,表明隔离层防冻害装置防治冻胀平位移冻害有效。     

华北克拉通北缘新太古代清原绿岩带BIF与VMS共生矿床的构造背景及成因联系

华北克拉通北缘新太古代清原绿岩带,以产出中国最古老的红透山火山岩型块状硫化物（VMS）铜锌矿床而闻名.但近年同位素年代学研究表明,该绿岩带还发育同期的条带状（BIF）铁矿.对该绿岩带开展BIF铁矿、VMS铜锌矿时空和成因关系及其形成构造背景和海洋环境的研究非常必要.在综述近年笔者及前人获得的清原绿岩带地质剖面观察、典型VMS铜锌矿床和BIF铁矿床地质、锆石U-Pb年代学、主微量元素和Nd-Fe-S同位素地球化学等资料的基础上,总结了清原绿岩带VMS-BIF矿床组合形成的构造背景、成矿物质来源及形成规律.最后建立了新太古代清原绿岩带VMS-BIF弧后盆地系统成矿模式.这对于指导区域找矿预测、了解新太古代陆壳演化和古海洋环境均有重要的科学意义.      

火山灰影响下的湖相富有机质页岩油成藏条件分析 ——以三塘湖盆地条湖-马朗凹陷芦草沟组为例

三塘湖盆地条湖-马朗凹陷芦草沟组二段(芦二段)广泛发育一套火山灰与碳酸盐岩混合沉积的地层,但是芦二段页岩油的成藏条件和主控因素仍然不明确.本研究开展了有机/无机地球化学分析、岩芯常规分析(孔隙度、渗透率、含油饱和度)、全岩X射线衍射(XRD)、薄片、氩离子抛光-扫描电镜(FESEM)、高压压汞(HPMI)-核磁共振(N...     

中国清洁空气行动对PM2.5污染的影响

随着经济快速发展,中国近十年来大气污染事件频发,严重危害居民公共健康.为应对严重的大气污染问题,切实改善空气质量,国务院于2013年颁布了《大气污染防治行动计划》(简称《大气十条》)(国务院, 2013),要求到2017年全国地级及以上城市可吸入颗粒物(PM10)年均浓度比2012年下降10%以上,优良天数逐年提高。     

实施《大气污染防治行动计划》对中国东部地区PM2.5化学成分的影响

为应对严重的大气细颗粒物(PM2.5)污染,中国于2013年发布了《大气污染防治行动计划》(以下简称"大气十条"),制定了严格的污染控制措施.大气中PM2.5化学成分的浓度变化与其前体物排放的变化直接相关,因此,分析"大气十条"实施期间中国PM2.5化学成分的时空变化有助于评估控制措施的效果,并可为未来减排政策的制订提供参考.然而目前中国尚未开展PM2.5化学成分的常规监测,对区域尺度PM2.5化学成分的时空变化特征尚不清楚.本研究融合卫星遥感数据和空气质量模型模拟,构建了中国东部地区2013~2017年时空覆盖完整的PM2.5化学成分浓度数据集,并据此分析了中国东部地区大气PM2.5化学成分的时空变化特征.结果表明, 2013~2017年间,中国东部地区PM2.5各种成分的浓度均有所下降,硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机碳、黑碳和其他组分的人口加权平均浓度分别从2013年的11.1、13.8、7.4、9.9、4.6和12.9μg m–3下降至2017年的6.7、13.1、5.8、8.4、3.8和9.6μg m–3.其中硫酸盐的下降幅度最大, 2017年的浓度相较于2013年下降了40%,而硝酸盐下降幅度最小,仅为5%.由此导致PM2.5中硝酸盐比例升高,硫酸盐比例下降.在区域层面,京津冀地区PM2.5及其化学成分的下降幅度最大.硫酸盐浓度的下降幅度与其前体物SO2排放的下降幅度相当,而SO2排放下降主要由工业部门减排主导.硝酸盐浓度的下降幅度较小,这主要是由于大气富氨条件下硫酸盐浓度降低,促进了大气中硝酸向硝酸盐的生成,从而部分抵消了NOx减排带来的成效.为更有效地控制PM2.5污染,未来应加强对氨的减排工作.     

基于压力拱理论的水下隧道合理覆岩厚度研究

建立了水下隧道流固耦合数值模型,通过正交试验优化计算方案,分析土岩复合地层和全断面岩层拱顶竖直方向上围岩压力拱的成拱规律,并据此提出以成拱临界板厚为判据求解水下隧道合理覆岩厚度的思路,建立水下隧道合理覆岩厚度回归模型,并通过BP神经网络模型对回归模型进行评价与校验,结合佛莞城际狮子洋隧道工程,进行了合理覆岩厚度回归模型的应用算例分析。研究表明：土岩复合地层上覆岩层岩性较好时,压力拱高度主要受覆岩厚度影响,上覆岩层岩性较差时,压力拱高度主要受上覆软土厚度影响;压力拱高度随覆岩厚度增加线性增加,达到成拱临界板厚时,逐渐减小随后趋于稳定,上覆岩层岩性越差,成拱临界板厚越大;全断面岩层压力拱高度随覆岩厚度的变化比土岩复合地层平稳。算例分析表明,以成拱临界板厚为判据建立的合理覆岩厚度模型能给出较优的覆岩厚度预测值,可为土岩复合地层水下盾构隧道的设计和施工提供参考。