厦门花岗岩残积土物理力学指标关联性定量表征初探

厦门地区花岗岩残积土的颗分试验表明其粒度呈“两头多,中间少”的特征,级配较独特。孔隙比等物性指标与压缩模量等设计中常用指标定量关联性不强,离散性大且没有明显规律。结合厦门地铁工程地质勘察资料,通过粒间状态参量、级配控制模式确定所研究土体的关键物理状态参量,分析该参量与岩土工程设计中常用指标之间的相关关系。结果表明,引入Thevanayagam提出的粒间孔隙比作为参变量,压缩模量随粒间孔隙比的增大而减小,建立了估计残积砾质黏性土、残积砂质黏性土压缩模量的经验公式。级配控制模式下的特征粒径比可以作为估计花岗岩残积土抗剪强度指标的关键参变量,黏聚力随特征粒径比的增大而增大,内摩擦角随特征粒径比的增大而减小,且线性相关性较好。文中建立的预测花岗岩残积土压缩模量、抗剪强度指标经验公式,可供厦门地区工程设计时参考。     

多角度测量石油类污染水体后向散射系数的方法研究

后向散射系数bb是水体固有光学参数之一,在水色遥感模型建立中起着重要的作用。目前主要利用美国Hobilabs公司的Hydro Scat-6(HS-6)或美国Wetlabs公司的BB-9两种后向散射测量仪器在现场进行测量。石油类污染水体中石油类物质与悬浮泥沙共同影响着水体后向散射系数bb,这两种仪器的测量值都是基于单一角度而获取的,难以实现利用其来进一步区分石油类和悬浮物的后向散射系数贡献。通过对纯水、石英砂微粒、油污水进行各种配比试验,获取不同组合样本,利用美国Sequoia Scientific公司的LISST-100X粒径仪和美国Wyatt公司的Dawn Heleos II(DAWN)十八角度静动态激光散射仪,结合Mie散射算法,探索出两种多角度获取bb的方法。一种是利用LISST-100X粒径仪测量值,再基于Mie散射算法计算得到;另一种方法是对Dawn Heleos II十八角度静动态激光散射仪进行定标以后,利用其测量值计算出bb。对比分析了两种方法所获取的结果,并对产生误差的原因进行了分析。     

粤西-琼东北近海沉积物的运移和沉积

为了深入认识珠江现代入海物质在粤西陆架随海流迁移扩散的路径和沉积中心,利用Gao-Collins方法分析了粤西-琼东北近海1 515个站位的粒径趋势,并用²¹⁰Pb法测定了8支柱样的现代沉积速率。结果表明,在粤西沿岸流和南海暖流这两个相向海流的共同作用下,珠江口外珠江来源的泥质沉积物的主体被限制在-50 m等深线以浅的内陆架。现代珠江入海物质能维持粤西陆架泥质沉积区0.1 cm/a左右的现代沉积速率。在川山群岛至海陵岛一带和琼州海峡东侧泥质区,分别受岛屿阻挡和逆时针中尺度涡旋的影响,形成了现代沉积中心。在沉积物不同粒级的来源和搬运方式存在差异的地方,粒径趋势分析结果可能主要反映的是粗颗粒沉积物的运移趋势,而非细颗粒沉积物的运移方向。     

一种求取碎屑岩储层中粘土总量的新方法

在实验分析的基础上,提出了一种新的求取碎屑岩储层中粘土总量的方法---二级抽提分离+非定向X射线衍射法,即首先用传统的抽提分离法分别提取出粒径小于10μm和10～64μm的微粒,然后用粒径小于10μm微粒的质量加上利用非定向X射线法测出的粒径在10～64μm微粒中粘土部分的质量,就得到该样品中粘土总量。并以WN油田碎屑岩储层为例,具体论述了该法的计算过程及其实际应用效果。研究结果表明,该法具有原理简单、精度高、理论性强、实际应用效果良好的优点,可作为求取沉积岩储层中粘土总量的可靠方法。     

广州市空气颗粒物中烃类物质的粒径分布

用 Andersen六段分级大流量采样器 (粒径为 : 10～ 7.2 μ m, 7.2～ 3.0 μ m, 3.0～ 1.5 μ m, 1.5～ 0.95 μ m, 0.95～ 0.49 μ m, ≤ 0.49 μ m)采集了广州市荔湾区 4个季度的大气颗粒物样品 , 用气相色谱 (GC)定量分析了其中的正构烷烃 (n-alkanes)组分,用气相色谱-质谱 (GC-MS)定量分析了其中的多环芳烃 (PAHs)组分. CPI2(代表石油成因的碳优势指数 )、 CPI3(代表生物成因的碳优势指数 ) 和 Wax(植物蜡含量 )表明了石油成因的烷烃倾向于富集在细颗粒物上,而生物成因的烷烃倾向于富集在粗颗粒物上.正构烷烃和低相对分子质量多环芳烃表现出双峰模型分布,高相对分子质量多环芳烃呈现单峰模型分布,仅在细颗粒段有一峰值.烷烃和芳烃秋冬季的 MMDs(质量中值直径 )比春夏季的大.在高温季节化合物优先富集在细颗粒物上,而在低温季节则向粗的颗粒物方向偏移.     

深圳湾西北部海域表层沉积物的分布特征及输运趋势

在深圳湾西北部海域进行表层沉积物取样,通过粒度分析获取沉积物粒度参数。结果表明,该海域中北部沉积物以粉砂为主,分选较差;局部有较粗的砂、砾沉积物分布,分选性差。地质统计分析结果显示,粒度参数半方差—距离的相关性与沉积物粒度参数的空间分布有关,剔除空间“异常”值后,可在半方差图中获取粒度参数的变程值,并将其作为粒径趋势模型的特征距离。粒径趋势分析表明,海湾西部海域的沉积物向东北净输运,深圳河口海域的沉积物偏西向输运,从而在海湾北部近岸海域形成一个沉积物汇聚中心,这与水动力观测结果基本吻合。此外,210Pb测年结果也表明,这个沉积物汇聚中心的沉积速率也相应较高,显示出较强的淤积趋势。     

土壤有机质含量估测及其影响因素的光谱分析

 土壤颗粒大小差异使土壤反射光谱产生相应变化,影响土壤有机质含量等属性的光谱预测精度。本研究准备了颗粒粒径分别为2、0.25和0.15mm的土样,测定土壤有机质(Soil Organic Matter,SOM)含量,并于室内模拟条件下测定其反射光谱。通过分析不同粒径土样的原始(Raw)、多次散射校正(Multiple scattering correction, Msc)、一阶微分(First derivative, Fd)、连续统去除(Continuum removal, Cr)光谱与SOM含量之间的关系,筛选出与SOM含量相关性最强的Fd光谱单波段(2250nm, r=0.82, P<0.01),并建立线性回归模型;利用全波段光谱反射率,以偏最小二乘回归(Partial least square regression, PLSR)方法,确立2mm土样Msc处理光谱的PLSR模型为最优模型(RPD=3.56、R²=0.90、RMSEP=1.96g/kg)。土壤颗粒粒径对土壤光谱反射率变化有明显影响,但二者之间并非简单的线性关系,可能存在一个转折点;单变量(单波段光谱反射率)线性回归模型的预测能力,明显低于全波段反射光谱(Msc处理)-PLSR模型;土样样本容量对SOM含量预测精度有显著影响。因此,根据样本容量大小,选择合适的土壤颗粒粒径与光谱预处理方法组合可以提高预测精度。     

熔融石英粒径对透明土位移测量精度的影响

利用透明土技术和激光散斑图像结合数字图像相关方法(DIC方法)测量土体内部的位移场,是研究土力学问题的一种新方法。通过试验研究不同粒径范围的熔融石英颗粒(中细砂0.1~0.3 mm、中砂0.3~0.5 mm、粗砂0.5~2 mm、细砾2~5 mm),揭示粒径对激光散斑图像质量、DIC查询窗口和位移场测量精度的影响。结果表明,不同粒径的熔融石英透明土模型产生的散斑场图像、灰度直方图明显不同;相同入射激光下,小粒径比大粒径模型获得更好质量的散斑图像。位移误差直方图显示,位移误差依赖于查询窗口尺寸和颗粒大小。通过平均灰度梯度调整查询窗口,不同粒径的透明土模型可以给出彼此相当的测量精度。数字和物理平移试验显示,由小粒径石英颗粒配置的透明土模型能够得到更高的测量精度。     

修正Van Genuchten模型拟合干旱、半干旱地区遗址土颗分曲线的可靠性研究

不均匀系数、曲率系数在土力学中的应用很广,但对精确求解d_(10)、d_(30)、d_(60) 3个参数的方法研究较少。提出了一种修正Van Genuchten(MVG)方程描述颗分曲线。以Matlab编程语言中的cftool为拟合工具,以青海黄土、青海遗址土、甘肃遗址土和新疆遗址土等33组土为研究对象,对比拟合方程描述遗址土颗分曲线的效果,分析MVG模型中3个参数a、m、n对曲线的影响。结果表明:MVG模型在拟合33组土的颗分曲线时均具有较好的效果,相关系数2R(29)0.98;参数a导致曲线偏移并可以推测土粒中的最大粒径,参数m影响土中的各颗粒组分的比例,参数n影响曲线的斜率。提出的MVG方程能够精确地求解d_(10)、d_(30)、d_(60) 3个参数。     

全风化花岗岩突水通道扩展的颗粒起动流速研究

突水突泥是富水全强风化花岗岩隧道施工常见的地质灾害,地层颗粒的流失是导致突水通道扩展的关键因素,其中颗粒达到起动流速是其流失的临界条件。考虑水流冲刷和土体黏结作用,对突水通道断面颗粒进行三维受力分析,导出颗粒的临界起动条件,建立了考虑颗粒粒径、颗粒坡面位置、相对暴露度三因素的颗粒起动流速函数,并利用数值方法分析了上述三因素对起动流速的影响规律。计算分析表明:起动流速随粒径增大先减小后增大,通道断面不同坡面位置颗粒起动流速呈明显的对称性,总体上起动流速随相对暴露度的增大呈增大趋势。采用正交试验法研究了三因素对颗粒起动流速的敏感性,发现粒径对起动流速影响最为显著。同时根据断面颗粒起动最小流速标准及相对暴露度的随机性,简化颗粒坡面位置和相对暴露度两因素,导出颗粒起动流速的简化公式,最后利用室内试验和工程实例验证了该公式的合理性。