人工冻土围压SHPB试验与冲击压缩特性分析

利用分离式Hopkinson压杆（SHPB）,以铝质套筒作为围压装置,分别研究温度为-8、-12、-16 ℃在不同应变率下的人工冻结黏土围压状态变形特征和轴向动态应力-应变关系。研究结果表明：在围压状态下,冻土呈黏塑性破坏特征;当人工冻结黏土温度为-16 ℃、平均应变率分别为410、457、525、650、827 s-1时,其最大应力分别为10.76、12.18、14.27、20.24、23.34 MPa,最大应变分别为0.081 7、0.097 2、0.105 0、0.131 0和0.166 0,表现出较强应变率效应;-12 ℃和-16 ℃时在应变率为457 s-1下的最大应力分别为8.28 MPa和12.18 MPa;当应变率相同时,温度越低,最大应力越大,冻结黏土表现出较强的温度相关性。人工冻土的动力学特性为冻土开挖方法的研究提供依据。     

黄土地基掏挖扩底基础抗拔试验研究

随着西部电网建设的发展,越来越多的架空输电线路需经过黄土地区。输电线路杆塔基础抗拔能力通常是其设计控制条件。掏挖扩底基础因具有较好的抗拔承载性能而在黄土地区输电线路工程中得到广泛应用。根据甘肃黄土地区2个试验场地12个掏挖扩底基础实测上拔荷载位-移曲线,分别采用Chin双曲线模型以及初始直线斜率法、双直线交点法和L1-L2方法确定了基础抗拔极限承载力及其对应位移,得到了抗拔基础归一化荷载-位移曲线,采用归一化荷载-位移双曲线模型对试验结果进行拟合,给出了不同保证概率下基础荷载-位移预测曲线。结果表明：初始直线斜率法得到的承载力最小,双直线交点法次之,Chin数学模型法最大,宜采用L1-L2方法确定黄土地基掏挖扩底基础抗拔承载性能;荷载-位移曲线归一化处理可显著减小实测荷载-位移曲线的离散性,按双曲线拟合参数a、b均值确定的归一化荷载-位移曲线代表了试验平均值,而试验荷载-位移曲线刚度远大于95％保证概率的预测曲线。     

压实黏质砂土脱湿过程影响机制的核磁共振分析

通过对具有不同初始含水率和干密度的两种压实黏质砂土的脱湿曲线进行测试、分析和对比,并结合核磁共振技术,探讨了干密度、初始含水率和土样组分对压实黏质砂土脱湿过程的影响规律。利用核磁共振测得了试样在各级吸力下的T2时间（横向弛豫时间）分布曲线,定性地探讨了不同吸力下试样中的水分分布特征,揭示了干密度、初始含水率和土样组分对试样脱湿过程的微观机制影响。试验结果表明：干密度仅在低基质吸力条件下对试样脱湿过程产生重要影响,而在高吸力条件下初始含水率和试样组分起主导作用;核磁共振结果证实在压实黏质砂土中,小孔隙结构主要由初始含水率和试样组分控制,而大孔隙的结构主要取决于干密度;试样组分对压实土的内部结构和孔隙大小分布的影响比初始含水率大。     

基于突变理论的小煤窑采空区失稳判据及应用

小煤窑采空区突发性垮塌灾害是榆神府矿区重大地质灾害问题之一。采用工程地质分析及数理推导的方法,分析了小煤窑采空区成灾条件及致灾机理,构建了顶板–残留煤柱岩石力学系统,推导了基于尖点突变模型的采空区系统失稳力学判据。以枣稍沟小煤窑为例进行分析,结果表明,该方法简便实用,计算结果可靠,为小煤窑采空区稳定性定量评价提供了一种新途径。      

撞击坑数值模拟中状态方程替代原则及误差分析

撞击坑是太阳系内大多数类地行星表面的一种重要地质过程,文中介绍了撞击坑形成的机制和撞击坑研究中的数值模拟方法。首先介绍模拟撞击成坑过程的基本理论与策略,着重指出状态方程在数值模拟中具有重要作用。然而,相对于客观世界物质复杂多样,在撞击坑数值模拟中仅有少数物质的状态方程,因此在研究中不可避免地使用其他物质的状态方程进行替换。详细阐述了状态方程替换的概念和原则,即它们的雨贡纽曲线必须相似。其次进一步从理论上分析这种替代过程对物理属性以及溅射速度的影响。最后,开展两个小型撞击坑的数值模拟,靶区分别使用花岗岩和石英岩,模拟结果显示了两次模拟中的峰值压力、温度以及密度的相似性和差异性。这种分析能够有助于行星科学领域的研究,尤其是在目前从月球、火星以及其他星体正在获取越来越多数据的阶段。     

乌兰布和沙漠东北缘地表风沙流结构特征

在国家林业局磴口荒漠生态站长期监测的基础上,利用多种积沙仪,对乌兰布和沙漠东北缘流动沙丘、油蒿半固定沙丘、白刺半固定沙丘、油蒿固定沙丘、白刺固定沙丘5种典型下垫面近地面（0～100 cm）的风沙流输沙量进行了实地观测和对比分析。结果表明：（1） 输沙率（q）随高度（h）增加呈幂函数（q=ah^-b,R²≥0.8409）规律衰减,随风速（v）增大呈幂函数（q=av^b,R²≥0.9256）规律增加,42.8%～70.7%的输沙量分布在10 cm高度内,67.6%～90.0%的输沙量分布于30 cm高度内。当地表植被盖度达到40%以上时,输沙率下降至无植被覆盖地表输沙率的6.6%以下,可有效阻止地表风蚀。（2） 沙物质主要由粒径为50～250 μm的细沙和极细沙构成,各高度层风蚀物粒度组成服从单峰态分布,峰值在100～250 μm。随高度增加,风蚀物粒径范围趋于变窄,粒径趋于更细。（3） 起沙风多出现在WSW和NW方向,占全年起沙风的53.19%。风沙流中跃移输沙、蠕移输沙的空间分布在理论上应与风向频率分布基本一致,差异性主要由各方位风的强度和持续时间等因素导致。研究结果可为该区域防沙工程设计提供理论参考。     

甘肃省能源消费碳足迹变化及影响因素分析(英文)

能源消费是人类活动影响全球气候变化的主要行为之一,对能源消费导致的碳足迹进行研究具有重要意义。本文首先应用能源消费碳足迹的相关概念和方法,计算得到了甘肃省1990年-2009年的总碳足迹、各能源消费类型的碳足迹、碳足迹产值和碳足迹生态压力;然后利用STIRPAT模型进行岭回归函数拟合,探讨了经济增长与碳足迹之间的定量关系,并验证了环境库兹涅茨曲线的存在性;最后通过脱钩指数分析进一步研究了经济增长与碳足迹之间的动态变化关系。结果表明:碳足迹从1990年的每人0.091 ha上升为2009年的每人0.191 ha,呈现波动上升的趋势。各能源消费类型的碳足迹构成中,煤和石油占据了绝对地位,其中又以煤所占比重最大,石油次之,天然气所起的作用甚微。碳足迹产值由1990年的1.18万元ha-1增加为2009年的2.51万元ha-1,碳足迹生态压力也从1990年的0.10上升至2009年的0.24。人口和人均GDP是驱动碳足迹增长的主要因素,且回归分析和脱钩指数分析都表明经济增长与碳足迹之间存在环境库兹涅茨曲线。     

地文期与地文期研究

在20世纪初期至中期,地文期研究帮助解决了中国新生代地形发育和地层划分的相对时序难题。由于W.M.Davis侵蚀循环学说适用于追溯作整体抬升的高原的“构造运动、过程和阶段”发育特征,所以,如今地文期研究对取得青藏高原隆起历史证据、寻求云贵高原喀斯特发育历史与高原地文发育各阶段间的对应关系,以及重建新生代早期中国地理环境等重要理论与实践问题都具有重要意义。随着地球科学的发展与科学技术的进步,侵蚀循环在理论和方法上应当作些相应补充和修正:侵蚀期所对应的堆积物———初始冲积、断块抬升区边缘的相关沉积,以及年代学问题等,均需要作进一步的研究。     

Nonlinear oscillations of semigeostrophic Eady waves in the presence of diffusivity

Analyses are performed to examine the physical processes involved in nonlinear oscillations of Eady baxoclinic waves obtained from viscous semigeostrophic models with two types of boundary conditions (free-slip and non-slip). By comparing with previous studies for the case of the free-slip boundary condition, it is shown that the nonlinear oscillations are produced mainly by the interaction between the baroclinic wave and zonal-mean state (total zonal-mean flow velocity and buoyancy stratification) but the timescale of the nonlinear oscillations is largely controlled by the diffusivity. When the boundary condition is non-slip, the nonlinear oscillations are further damped and slowed by the diffusive process. Since the free-slip (non-slip) boundary condition is the zero drag (infinite drag) limit of the more realistic drag boundary condition,the nonlinear oscillations obtained with the two types of boundary conditions are two extremes for more realistic nonlinear oscillations.