适用于砂土循环加载分析的边界面塑性模型

基于临界状态土力学框架,建立了一个适用于砂土排水循环加载的边界面塑性模型。采用了考虑虚拟峰值应力比的偏应变硬化准则,初始加载阶段应力点位于边界面上,反向加载阶段以历史最大屈服面作为边界面,同时实现了对密砂软化现象的模拟和对历史所受最大应力的记忆。边界面采用修正的椭圆形,引入考虑密度与应力水平的状态相关剪胀函数,采用非相关联流动法则和以应力反向点作为映射中心的径向映射准则。模型仅有10个参数,通过常规三轴试验即可确定,并且使用一套参数可以模拟不同围压、密度的单调和循环加载情况。分别对饱和砂土的单调、循环排水三轴试验进行模拟,结果表明,该模型能够合理地反映饱和砂土排水条件下的应力-应变特性。     

大别山亚热带常绿、落叶阔叶混交林相对花粉产量估算

相对花粉产量（RPP）与相关花粉源范围（RSAP）是利用景观重建法（LRA）定量恢复过去土地覆被的关键。大别山地区是亚热带常绿阔叶林和暖温带落叶阔叶林过渡区,对气候变化敏感。研究该地区RPP及RSAP对于完善亚热带孢粉现代过程具有重要意义。文章利用大别山56个样点的现代孢粉及植被数据估算了研究区RSAP及17种主要孢粉类型的RPP,并重建了研究区乔木类型现代植被盖度。估算的松属、栎属、枫香树、栗属、禾本科等17种孢粉类型的孢粉百分比总和在所有样点中超过90.14%,对应的植被平均盖度总和亦达到90.87%,代表了研究区沉积孢粉与植被总体情况。Extended R-value（ERV）模型分析显示,子模型1结合Prentice模型与研究区的植被-孢粉数据拟合度最高,大别山常绿、落叶阔叶林的RSAP为340 m;与其他地区相比RSAP偏小,可能与研究区植被空间格局及植被调查方法有关。以栎属为参照种（RPP=1±0）,其余乔木植物RPP依次为松属（6.202±0.107）、枫杨（1.555±0.080）、栗属（0.530±0.026）、化香树（0.434±0.040）、江南桤木（0.266±0.074）、枫香树（0.148±0.029）、漆树科（0.141±0.018）、杉木（0.023±0.004）;灌木和草本植物RPP分别为蒿属（0.318±0.065）、紫菀型菊科（0.143±0.018）、金缕梅科（0.056±0.022）、豆科（0.023±0.008）、蔷薇科（0.020±0.009）、禾本科（0.019±0.001）、桑科（0.010±0.007）,蕨类植物（0.266±0.021）。枫香树、枫杨、化香树及漆树科的RPP为首次估算。不同地区同种孢粉类型RPP不同,与包含的物种的差异以及人为因素有关。LRA分析表明,本研究获得的RPP结果可信,可以应用于我国亚热带常绿和落叶阔叶混交林区的古植被重建。

     

亚洲内陆干旱区巴里坤湖记录的H1突变事件

对亚洲内陆干旱区Heinrich（H）事件发生时的气候状况和植被响应过程的研究有利于加深对内陆干旱生态系统与气候突变事件关系的理解。本研究以新疆巴里坤湖BLK11A岩芯450~610 cm段的沉积物为研究载体,基于AMS ¹⁴C年代控制,通过岩性、粒度、X射线荧光光谱元素钛含量（XRF-Ti）和孢粉变化特征等对H1突变事件（17~15 cal.ka B.P.）发生时流域的气候特征和植被分布状况进行了重建。研究结果表明：1）H1时期湖泊岩性以砂质或者粉砂质的浅湖相为主,湖泊水位较低。沉积物粒度分布频率曲线表现出与流域现代扬尘一致的双峰分布特征,同时XRF-Ti含量增加,两者共同指示了流域局地扬尘发生频率增加,且对湖泊物质输入起主导作用;2）该时期耐旱的荒漠植被比例显著增加,植被覆盖度降低,流域生物量也相应降低,代表了流域植被显著退化;3）结合中纬度欧亚内陆干旱区其他地质记录,发现这一区域H1时期整体以冷干气候为主,风沙活动加强,湖泊萎缩,植被退化。主要原因为西风携带水汽的减少,使得能够到达该内陆区域的降水减少,另一方面温度降低导致了冰雪融水补给的减少,两者共同导致了内陆干旱区植被和环境的退化。

     

青莲岗遗址孢粉及硅藻记录的古环境变化历史

废黄河南岸的青莲岗遗址是江淮东部重要的新石器遗址,了解其古环境背景变化对于认识该遗址的发展具有重要意义。通过对青莲岗遗址考古地层的AMS ¹⁴C年代、孢粉和硅藻的综合分析,探讨了海水对该遗址的影响及水环境的变化。研究结果表明,生土层堆积后期（5.9 cal.kaB.P.以前）,孢粉中莎草科占绝对优势,伴生蒿和藜科,硅藻组合中半咸水属种为优势种,海水种破碎壳体较多,可能为水动力较强的滨海盐沼环境。新石器文化层堆积期（5.9~4.8 cal.ka B.P.）,硅藻属种中半咸水种减少,淡水底栖附生种为主要优势种,海水种硅藻破碎壳体的个数快速下降,表明此时环境逐渐稳定,海水或半咸水的影响减弱,适宜新石器先民的生产和生活。孢粉中水生、湿生草本和大型禾本科花粉增加,表明浅水水域面积增大,稻作农业开始出现。历史和近代时期（4.8 cal.ka B.P.以来）,大型禾本科花粉急剧降低,表明稻作活动基本不存在。此时,硅藻中海水种和海水种破碎壳体有所增加,表明受到海水一定程度的影响,水动力再次加强,可能与海水倒灌或古黄河的泛滥有关。

     

植物微体化石分析揭示阿敦乔鲁遗址古人生存策略

新疆地区是史前游牧文化与农业文化交融的重要区域,而地处新疆西天山地区的阿敦乔鲁青铜时代遗址,是古代人类活动、文化发展与演化过程的重要时空节点。但是目前对该遗址古人生存策略,尤其是对于当时人们的饮食结构和遗址的季节性使用的认识,存在不同观点。本研究通过对阿敦乔鲁遗址中房址内堆积物、羊粪化石以及遗址周边现代羊粪、自然地层进行植硅体、孢粉分析,发现了农作物植硅体以黍（Panicum miliaceum）和麦类作物的稃片为主,遗址使用后期出现少量的粟（Setaria italica）,揭示了该遗址农作物组成以黍、大/小麦（Hordeum spp./Triticum spp.）为主,兼有粟的混合结构。在秋季（9月份）采集的现代羊粪中,孢粉种类（24个科/属）和浓度（平均65533粒/g）显著高于羊粪化石的孢粉种类（9个科/属）和浓度（平均27189粒/g）,且现代羊粪以蒿属（Artemisia）植物（7~10月开花结籽）花粉为主（平均54.95%）,羊粪化石中蒿属植物花粉仅有19.20%。来自早熟禾亚科（Pooideae）种子稃片的植硅体,在现代羊粪中的含量（平均3.62%）显著低于在羊粪化石中的含量（平均13.84%）,羊粪孢粉和植硅体分析结果,揭示了阿敦乔鲁遗址羊类放牧时间应该处于花期结束后,植物已结籽的秋-冬季节,为阿敦乔鲁遗址冬季牧场的性质提供了植物学证据。同时房址内火塘、活动面和储藏间的堆积中植硅体组合与羊粪化石植硅体组合接近,暗示了羊粪可能被大量收集储藏,作为主要的铺垫物和冬季燃料使用。研究结果对于深化青铜时代以来新疆西天山地区古人生存策略、食物结构等的认识具有重要的推动作用。

     

30~10 ka云南高山湖泊高分辨率生物记录与气候突变事件

通过对云南泸沽湖高分辨率沉积指标序列（硅藻、枝角类和孢粉）的对比分析,初步揭示了水生生物（硅藻、枝角类和水生孢粉）对末次冰盛期期间气候变化的快速响应过程。结果表明,硅藻群落组成首先响应末次冰盛期时期的开始变冷,枝角类滞后,水生孢粉则表现为渐进的响应过程。然而,泸沽湖沉积硅藻记录对末次冰期以来的短时间尺度气候快速变化的Heinrich和新仙女木事件并未有响应,揭示气候事件判别的准确性取决于指标直接响应气候的特征以及多指标的综合对比。综合西南季风区云南不同海拔湖泊沉积记录（硅藻、孢粉、摇蚊等）获得的2万年以来数据及序列表明,末次冰期千年尺度的气候突变事件（Heinrich 1、Bølling/Allerød暖期和新仙女木YD冷事件）在整个西南季风系统中都有反映,且气候事件变化区间及幅度存在区域差异,其根本原因是受不同气候系统、复杂地形（青藏高原）的制约。

     

机械施工动荷载-采空区顶板失稳判据

针对机械施工荷载作用下采空区顶板失稳破坏具有突发性及受力过程复杂的特点,将机械施工荷载简化为移动简谐力,采用力学分析建立了机械施工荷载-采空区顶板力学模型。基于动力学理论,形成了机械施工荷载-采空区顶板的双尖点突变模型,由系统失稳的充分条件和必要条件,获得了机械施工荷载-采空区顶板失稳判据。基于能量原理,推导了机械施工荷载-采空区顶板总能量方程,根据系统临界失稳判据,构建了临界机械施工荷载计算模型。对建立的两种失稳判据分别进行实例验证,结果表明采用突变理论计算得到的理论状态与实测状态一致;采用能量原理计算得到的临界机械施工荷载理论值与实测值较吻合,平均误差为11. 01%。研究可为露天开采下机械施工荷载大小控制、采场结构参数设置、采空区失稳控制与治理等提供参考。