汶川地震远场黄土场地地震动场地放大效应机制研究

通过汶川地震震后科学考察发现,汶川地震局部场地的震害和地震动放大效应明显,地震对甘肃省境内远离震中的黄土地区造成了较为严重的破坏。在此基础上,结合钻孔波速测试,运用二维等价线性时程响应动分析法对甘肃省平凉市典型黄土塬进行了地震动力响应计算,分析了该地区局部场地条件对地震动放大效应的影响。研究发现,黄土塬具有地震动放大效应,随着塬高的增加,加速度、速度、位移均出现放大效应;随着地震动在黄土覆盖层中的传递,卓越频率向低频移动,高频成分被吸收,加速度反应谱中长周期分量逐渐增大。数值计算结果与实际震害基本吻合,其结果对黄土地区进行合理的抗震设防具有一定的科学意义。     

考虑含水率影响的非饱和原状黄土冻融强度试验研究

提出了用于非饱和原状黄土增湿的蒸汽增湿方法,给出了蒸汽增湿试验步骤,通过对比试验分析确定了适宜的试验参数,从增湿后水分分布是否均匀、土体密度是否改变等方面论证了蒸汽增湿方法的有效性。对含水率的测试结果表明,微波炉法测试结果能满足精度要求,酒精燃烧法在测试较高含水率时误差较大。进一步应用蒸汽增湿法得到的不同含水率原状土样测定了非饱和黄土冻融后的强度指标,揭示出当非饱和原状黄土含水率过低时,冻融作用对黄土的粘聚力值基本没有影响,当含水率较高时,经历冻融循环后黄土粘聚力值较冻融前降低,冻结温度越低以及冻融循环次数越多,降低值越大。经历冻融循环后黄土内摩擦角值较冻融前增加,冻结温度越低,增加值越大。在含水率较低时冻融循环次数几乎不引起内摩擦角值发生变化,在含水率较高时冻融循环次数越多,引起内摩擦角增加值越大。     

Progress in Danube Loess and Paleoenvironment Study

Danube loess, located at the westernmost part of the widespread Eurasian loess belt, is one of the most well-preserved aeolian dust deposits in Europe with the basal age dating back over 1 Ma. Owing to its unique location and formation processes, Danube loess plays an important role in understanding the linkage of climate changes in different climate regimes over Eurasian continent and paleoclimatic changes in middle-high northern latitudes. Major research advances of the Danube loess, including compositions, provenance, chronology, stratigraphy and paleoenvironment changes were systematically reviewed and the focuses of future research were suggested. To better understand loess provenance, the compositions of sediments in all the potential source areas should be investigated, and methodological study of provenance indicators and application of multi-proxies approaches need to be carried out. Chronologically and stratigraphically, feldspar luminescence dating and tephrochronology methods should be widely used, and the establishment of a uniform stratigraphic framework and correlation scheme should be constrained by precise chronology. In terms of the paleoenvironment, it is necessary to conduct high-resolution multi-proxies reconstruction of paleoenviroment for the entire loess-paleosol sequence, extending from the last interglacial period (130 ka to present) to interval of last 1 Ma. The future progress in Danube loess is crucial to improving the study of continental paleoclimate comparison and paleoclimate dynamics over the Eurasian loess region.     

汉江上游郧县段黄土古土壤序列风化成壤特征以及成壤环境演变

对汉江上游进行野外实地详细调查,在湖北省郧县尚家河台地前沿发现了典型的全新世黄土-古土壤沉积剖面,通过粒度、磁化率、吸湿水和烧失量分析表明,黏粒、细粉砂、磁化率、吸湿水和烧失量在古土壤层S₀出现高值,在L₁、L_t、L₀为低值;而粗粉砂、细砂粒和粗砂粒在S₀为低值,在L₁、L_t、L₀为高值。这些指标的变化说明了全新世以来的气候和成壤环境的变化特征,即在古土壤S₀形成时期,气候温暖湿润,成壤作用非常强烈;黄土堆积时期气候相对干旱,成壤作用较弱。     

山东地区黄土研究综述

山东地区黄土开始堆积时期普遍较晚,目前已见的剖面中,以青州傅家庄剖面堆积厚度最大(30 m以上),起始堆积时间最早,出露的最老层位为L9,TL测年时间约为0.8 Ma B.P.。山东地区黄土成因类型多样,物质来源广泛,其岩性特征与其他地区的黄土有明显的差别;在本地区内部,黄土的差异也比较明显,大体可分为两大成因分布区:渤海湾滨海与岛屿区和鲁中山前区。前者黄土粒度较粗,且普遍含有海相微体化石,其物质来源主要为末次冰期时期出露的渤海陆架物质,西北气流携带而来的内陆远源物质占次要地位。而后者黄土类型成因多样,东部的潍坊、青州黄土分布区,受到末次冰期时强劲冬季风的影响,物质来源主要为北部出露的渤海湾,向西至淄博、济南地区则已逐渐过渡为西北内陆风尘物质成分占据主导。     

青藏高原古里雅冰帽冰碛和冰水沉积物粒度特征及其意义

冰冻圈演化不仅与青藏高原水塔变化、地表侵蚀风化及荒漠化密切相关,还深刻影响着亚洲季风系统和全球气候,冰碛物的粒度组成可以为冰冻圈演化提供重要信息,但高原冰碛物的特征粒度组成及其形成机理仍不清楚,高原冰碛物与高原冷黄土及河湖沉积物的关系也不明确。为此,选择青藏高原最大的冰帽——古里雅冰帽的冰碛物及系列冰水沉积物,开展系统粒度组成研究。研究发现:自终碛到冰川前端冰水扇及下游河流冰水沉积均表现出特征的双峰模态,即1～3φ(500～125μm)的中细砂峰和6～8φ(16～4μm)的细粉砂峰,前者可能由冰川压碎、寒冻风化崩裂作用造成,后者由冰川研磨作用形成,并受到源区基岩岩性软弱和组成颗粒大小的影响。冰川磨蚀的细粉砂组分含量,从冰碛物经冰水扇、河流到湖滩沉积物整体呈现减小趋势,粗粉砂在湖滩沉积中几乎完全被风吹走,粗粉砂直接成为下游黄土的物源并富集其中成为黄土特征组分,水流分选在开口湖泊中产生粗、细粉砂的明显富集,这些证据揭示出,无论是与冰川发育相关的尾闾湖沉积还是近源、远源的青藏高原及周边黄土沉积,其粉砂组成和来源,均可为高原冰冻圈的形成演化提供重要信息。     

黄土高原滑坡灾害形成动力学机制

受多路径等未模型化误差影响,全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）监测序列中出现的一些异常波动现象会对精准预警产生干扰,甚至造成漏警、误警等严重后果。针对滑坡灾害体的状态特征信息在GNSS解算过程中未被充分利用的问题,分析了GNSS灾害监测中的状态空间模型,提出了一种顾及灾害体状态特征的实时滤波算法,通过滑动窗口大小的自适应调整,对监测点历史历元解算结果进行状态方程建模,并在当前历元参数估计时进行卡尔曼滤波的状态更新,得到更加可信的实时解算序列。黄土滑坡实验表明,与常规结果相比,该算法的浮点解+固定解精度分别在东、北、天方向提升了97.6%、87.5%、89.6%;单固定解精度分别提升了50.0%、14.3%、18.8%;模糊度固定率由97.1%提升至99.9%。该算法在提高解算结果精度的同时,也提升了模糊度的固定率,有效降低了异常序列波动对灾害监测与预警的影响。     

临汾盆地晚冰期至中全新世黄土-古土壤序列的风化特征及指示的气候意义

了解中国北方晚冰期和全新世时期的气候环境变化及其驱动机制,有助于预测未来气候变化的可能情景。基于黄土高原东南缘临汾盆地的黄土-古土壤剖面,在3个AMS14C年代的支持下,通过粒度、磁化率、土壤有机碳以及地球化学元素等指标,重建了临汾盆地晚冰期至中全新世晚期的气候变化历史。结果表明：宋村沟剖面的黄土和古土壤分别处于初等和中等化学风化阶段,而不同地区风成堆积物的化学风化强度存在明显差异,主要受控于东亚夏季风的区域变化。多指标综合分析表明,晚冰期以来临汾盆地的气候演变经历了4个阶段：晚冰期东亚冬季风较强,气候干冷;早全新世东亚夏季风强化,气候向暖湿转变;早中全新世东亚夏季风达到峰值,为最暖湿的适宜期;中全新世晚期东亚夏季风减弱,气候再次转向干冷;临汾盆地的气候变化主要受控于北半球太阳辐射强度和冰量的变化。     

盒子波调查技术在六盘山黄土塬区的应用分析

六盘山盆地被巨厚的黄土所覆盖,是表层和深层双复杂区域。巨厚的黄土和复杂的地形条件使该区干扰波非常发育,严重影响了地震资料的信噪比。为了有效调查该区干扰波发育特征,并进行针对性地压制,通过盒子波调查技术在该区的应用分析,提出了和生产结合进行盒子波调查的有效方式,克服了静校正问题对盒子波调查数据的影响。针对两种地形条件下的盒子波资料,分析了在不同地形和表层条件下干扰波场的变化,认为影响浅层和中深层信噪比的干扰波特征存在差异;并通过组合压噪效果分析,提出对不同深度勘探目标进行针对性压噪的组合接收方式,提高了六盘山地区巨厚黄土塬勘探区目标层采集资料的信噪比。     

高应力状态下的黄土抗剪强度特性研究

土体抗剪强度包络线在一定的应力范围内可近似看做直线, 一般工程中直剪试验正应力和三轴试验围压常为0～400kPa, 试验可得出以黏聚力c和内摩擦角确定的强度。在黄土地区, 人工和自然边坡可超百米, 坡内应力自低到很高变化范围大, 对该类高边坡需考虑强度参数随应力状态的变化。本文先通过线弹性有限元模拟一黄土高边坡应力场。以潜在滑面上关键点的应力为固结应力进行三轴压缩试验(NCTC)。为了对比分析, 又进行了100kPa、200kPa、300kPa、400kPa围压下的三轴压缩试验(CTC)。结果表明, 考虑黄土高边坡应力状态时, 由总应力莫尔圆得到的强度包络线为曲线, 直线型莫尔-库伦强度准则不适用; 而有效应力莫尔圆的到的强度包络线可为直线, 其有效强度参数高于CTC试验。在-应力空间中, NCTC试验总强度包络线和有效包线均位于CTC试验强度包线之上, 抗剪强度高, 这同固结应力高且为偏压固结有关。