Granitic coastal geomorphology: applying integrated terrestrial and bathymetric LiDAR with multibeam sonar to examine coastal landscape evolution

Coasts composed of resistant lithologies such as granite are generally highly resistant to erosion. They tend to evolve over multiple sea level cycles with highstands acting to remove subaerially weathered material. This often results in a landscape dominated by plunging cliffs with shore platforms rarely occurring. The long‐term evolution of these landforms means that throughout the Quaternary these coasts have been variably exposed to different sea level elevations which means erosion may have been concentrated at different elevations from today. Investigations of the submarine landscape of granitic coasts have however been hindered by an inability to accurately image the nearshore morphology. Only with the advent of multibeam sonar and aerial laser surveying can topographic data now be seamlessly collected from above and below sea level. This study tests the utility of these techniques and finds that very accurate measurements can be made of the nearshore thereby allowing researchers to study the submarine profile with the same accuracy as the subaerial profile. From a combination of terrestrial and marine LiDAR data with multibeam sonar data, it is found that the morphology of granite domes is virtually unaffected by erosion at sea level. It appears that evolution of these landscapes on the coast is a very slow process with modern sea level acting only to remove subaerially weathered debris. The size and orientation of the joints determines the erosional potential of the granite. Where joints are densely spaced (<2 m apart) or the bedrock is highly weathered can semi‐horizontal surfaces form. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

太行山山前断裂带中北段晚第四纪活动性研究

本文通过浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测,对太行山山前断裂中北段内相关断裂的空间位置和晚第四纪活动性进行了探测和研究。综合认为,保定-石家庄断裂和徐水断裂的最新活动时代为晚更新世早期,而徐水南断裂晚更新世以来没有活动。上述断裂的最大潜在地震震级为6.5级。     

劈裂砂岩有、无砂粒填充条件下的多因素对渗流量影响对比分析

采用宜昌劈裂砂岩,在有、无砂岩填充条件下,分别从轴压、围压、劈裂面面积、凹凸高差、迹线长度、劈裂面2D投影面积、进出口长度、结构面粗糙度对渗流量的影响规律进行了对比分析。研究结果表明：有、无砂粒填充下轴压与渗流量均呈线性递增关系;无填充时围压与渗流量呈对数递减关系,有充填时围压与渗流量呈线性关系;无充填时渗流量与流面积呈三次函数关系,而充填后过流面积对渗流量几乎无影响;凹凸高差、2D面积与渗流量的关系也有相似规律,分析认为,这主要是砂粒充填后带来的过流通道要远大于上述三因素对过流通道的改变;无充填时,渗流量随迹线长度线性递减,有填充时该规律被淹没;无论有、无填充,渗流量与过流面粗糙度系数在一定范围内均呈现二次函数关系。这些规律能指导渗流测量时各因素的优先次序,可有效减少对次要影响因素的测量工作,同时可对渗流的数值模拟提供参考。     

断裂输导油气的机制及侧向分流控制因素探讨

断裂是具有复杂内部结构的地质体,是地下油气运移的重要通道。断裂可向空间各个方向输导油气,其中,纵向输导加侧向分流是断裂输导油气成藏的基本方式。在断裂活动周期的不同阶段,断裂输导油气的机制存在差异,特点也不尽相同;用圈闭充满度作为评定侧向分流强度的依据,分别比较储层、上覆泥岩、断层各要素与其相关性,综合评定认为上覆泥岩厚度是控制侧向分流的主要因素,储层厚度次之;总结认为,断裂输导具有“断-盖”联控的特点;珠一坳陷断裂输导成藏具有“双峰型”特征,区域性盖层与输导机制耦合控制了充注高峰分布。     

煤矿顺煤层钻孔施工新工艺

皖北煤电集团卧龙湖煤矿8煤层为瓦斯突出煤层,为消除煤层瓦斯突出的危险性,有效地降低煤层瓦斯含量和压力,采取顺煤层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯措施。根据施工顺煤层钻孔的特殊要求,对顺煤层钻孔施工所需的设备、钻杆、钻具等进行了改进,并通过现场实验和试用,全面提升了顺煤层钻孔施工的工效,减少了钻孔在施工过程中喷孔、吸钻的次数,降低了钻探的投入。该技术及工艺在类似矿井中具有良好的推广前景。      

塔克拉玛干沙漠周边地区极端弱降水的时空变化特征

选用塔克拉玛干沙漠周边40个气象站1961-2009年日降水资料和4个极端弱降水指标,分析该地区极端弱降水的时空变化特征。采用M-K法和F检验对各站点降水指标的变化趋势及变化率进行检验和计算,并利用Monte Carlo模拟进行区域显著性检验。由 Copula函数得到两降水指标的联合分布,计算两降水指标的联合重现期。结果表明：（1）年最长连续无降水日数（CDD）多为80～100 d,呈显著减少趋势;出现频率最高的每年日降水量小于降水日序列25%分位数的日数（D₂₅）为0～10 d,呈显著增加趋势;每年日降水量小于降水日序列25%分位数的总降水量（P₂₅）的值集中在0～1.5 mm,2～3 mm的 P₂₅从2000年才开始出现;出现频率最高的每年日降水量小于降水日序列25%分位数的日平均降水量（I₂₅）为0.1～0.3 mm,I₂₅超过0.4 mm的情况极少出现。（2）CDD与D₂₅和P₂₅各自五年一遇值的空间分布相反。除CDD和D₂₅均大于各自五年一遇值的联合重现期较长外,其余各类型联合重现期较短。沙漠周边地区发生不同类型极端弱降水事件的概率不同。     

方钢管混凝土框架内隔板节点抗震性能的试验研究

本文设计了一榀三层两跨的方钢管混凝土框架模型,梁柱节点采用内隔板节点型式。采用拟静力试验方法,对方钢管混凝土框架施加低周反复水平荷载,研究了方钢管混凝土框架内隔板节点的荷载一位移曲线、节点延性、节点破坏机制和破坏特点等抗震性能。研究结果表明,方钢管混凝土框架内隔板节点的抗震性能较好。     

突发地质灾害气象预警统计模型与应用

通过引入地质灾害潜势度,突发地质灾害气象预警统计模型解决了雨量判据法不能明确表达地质环境条件的问题,在此基础上,提出了潜势度计算、大气降雨变量设计、预警方程优化3方面的改进方法。为提高潜势度计算的准确性,增加了基于卡方检验的地质环境因子独立性判别步骤;对地质环境因子确信程度初始值和权值计算中确信程度变化量初始值设置进行了规定;并将预警模型中累计雨量修正为更为合理的有效累计雨量。在现有的预警方程的基础上提出了基于联合概率分析的预警方程,避免了其与基本地质认识和物理规律存在一定距离、方程系数的意义不明确的局限。以2009年7月2日发布的24 h雨量预报为例,计算结果表明：虽然预报区域面积从101 008 km²减小到27 553 km²,但是地质灾害点落入预报区的比例从44%增加到62%。这说明通过改进的预警模型理论上更加严密,空间准确率有所提高,空报率有所下降。     

盾构隧道局部长期渗水对隧道变形及地表沉降的影响分析

研究表明,盾构隧道长期渗水会造成地表及隧道严重沉降。针对盾构隧道局部渗流难以模拟的现状,首先提出了一种既符合盾构隧道刚度要求又能实现局部接头渗水的计算方法;在稳定渗流状态对应的相同渗流量的前提下,对比分析了管片在不同接头渗水条件下隧道周围土体孔压分布、地表和隧道沉降以及隧道变形规律。分析结果表明,盾构隧道渗水接头的位置不同,孔压分布、地表和隧道沉降以及隧道的变形均有明显差异;接头位置越靠近隧道底部,渗水导致的孔压减小越显著,造成的地表及隧道沉降越显著。接头渗水不但会使隧道发生横向椭圆化变形,还会引起隧道左右两侧受力不平衡,从而造成隧道水平侧移。通过对比表明,采用接头渗水和传统的衬砌均质渗水得到的孔压分布、沉降及隧道变形规律均有显著不同;不考虑隧道局部渗水特点会对隧道结构长期性态的认识产生偏差。     

考虑接触面积影响的粗糙节理渗流分析

节理中接触面积的存在使得渗流曲折效应更加明显,将对渗流产生显著影响。为了研究节理接触面积对节理渗流的影响,建立节理渗流概念模型,推导得到了节理渗流的接触面积影响系数;然后在节理渗流计算公式中引入该影响系数,得到了考虑接触面积影响的渗流计算公式。同时,由于接触面积的存在使得渗流曲折因子的计算更为复杂,在获得节理隙宽分布的基础上提出了计算节理渗流曲折因子的五点比较法。然后以人工大理岩节理试件为研究对象,在获得其三维表面形貌的基础上,一方面对其进行不同接触状态下5级法向应力作用下的渗流试验;另一方面,在根据节理试件的三维表面形貌数据计算节理的渗流平均曲折因子和接触面积比的基础上,分别采用考虑接触面积影响的渗流计算公式和Zimmerman计算公式对节理试件在不同法向应力作用下的渗流体积流量进行计算,并将计算结果与实测值进行比较。结果表明：考虑接触面积影响的渗流计算公式计算结果与实测值吻合较好,从而验证了考虑接触面积影响的渗流计算公式的正确性,而Zimmerman计算公式高估了节理的渗流流量。