北京平原区地下空间建设地质安全监测问题探讨

北京平原区地质条件复杂,冲洪积扇及冲洪积平原相互交织、软弱土体(人工填土、软土)大面积分布,且浅表层地下水流场多变、各类地质灾害发育(活动断裂、地面沉降等),加大了地下空间建设难度,建设完成后易发生各类事故。如软弱土体地层稳定性较差,易发生较大地层形变甚至地面塌陷,破坏地下建(构)筑物结构;地下水水流场的变化,影响地下空间的抗浮稳定性及防渗性,在施工中可能遭遇突涌、施工中断甚至人员伤亡等严重后果;活动断裂产生的三维空间形变,兼具张拉、剪切和扭动的性质,使跨断裂的地下隧道变形,甚至能造成衬砌的断裂;地面沉降发生面积和沉降速率都呈上升的趋势,跨不均匀沉降区建设的地下轨道受沉降影响,出现异常位移或基础破坏等现象。同时,地下空间的建设,对其周边地质环境也会产生作用,产生一系列环境地质问题。如地下空间施工建设措施不当,改变岩土体原有的应力平衡,导致土体位移,产生地表沉降或变形,导致建筑物失稳、甚至破坏;砂质粉土黏粒含量少,饱和状态下受地铁振动易发生液化、流砂;地下管线的渗漏导致地下水受到污染;地下大型线性工程的建设阻断地下水流场,改变地下水环境等。本文拟阐述地质条件对地下空间建设的影响以及地下空间建设可能产生的地质环境问题,从这两个方面出发,提出地下空间建设监测的对象、监测体系及监测方法手段,研究地下空间建成后的地质安全保障。     

基于衬砌长期渗漏水影响的隧道施工扰动诱发超孔隙水压消散及地层固结沉降解

基于Terzaghi-Rendulic固结理论,采用保角映射和分离变量法,计算得到隧道衬砌半渗透漏水边界条件下,盾构施工扰动引起的隧道周围土体超孔隙水压力消散解和地表土体固结沉降,通过工程实例进行验证,发现理论方法与实测数据趋势一致;此外,利用参数分析获得了土体固结沉降和超孔隙水压力的分布影响规律。结果表明:衬砌与土体的相对渗透比越大,固结沉降的初始速率越大,但不影响最终收敛值;土体弹性模量越小,最终固结沉降量越大;土体中超孔隙水压力随着时间增加,在隧道开挖后较短时间里以较大幅度逐渐消散,消散到约为初始值的1/10时减幅放缓;距离衬砌外壁越远,土体初始超孔隙水压力越小,其消散速度也越慢。     

人体几种典型病理性钙化物中碳羟磷灰石的红外光谱研究

选取人体心脏瓣膜、动脉、甲状腺、卵巢和乳腺5大类典型病理性钙化共38例样品开展了系统的红外光谱表征,重点探讨了样品内碳羟磷灰石(CHA)中CO2-3含量及CO2-3的取代类型特征。研究发现,这5类典型病理性钙化产物均以碳羟磷灰石为主要物相,相同部位钙化物中的CO2-3含量基本保持一致,但不同部位钙化物中的CO2-3平均含量差别较明显,甲状腺、乳腺中CO2-3平均含量最低,为6.2%,相比CO2-3平均含量最高的心脏瓣膜,相差3.3%。5类样品含有的碳羟磷灰石均以B型取代(CO2-3取代PO3-4)为主,伴随有少量A型取代(CO2-3取代OH-),钙化物中的CO2-3含量与B/A取代比值的正向联系不明显。     

云南来利山锡矿床黄铁矿标型矿物学研究

来利山锡矿床位于喜马拉雅—特提斯构造域东端,三江构造带南段西缘,是滇西地区著名的锡多金属矿床之一。为探讨矿床成因,进而为找矿勘探提供科学依据,对该矿床黄铁矿进行标型矿物学研究。来利山锡矿成矿阶段发育大量黄铁矿,采用傅里叶变换红外光谱仪对黄铁矿进行研究,发现黄铁矿存在不同程度的类质同象取代现象,不同成矿阶段的黄铁矿图谱和吸光度均存在一定差异,从第一阶段到第四阶段特征峰向短波方向漂移; 成矿阶段黄铁矿吸光度比值与成矿阶段呈规律性变化。上述成果对该区进一步找矿具有指导意义。     

亮温与降水量的关系

卫星红外遥感亮温数据值除与地球的自转和公转存在密切关系外,还与大气环境和地理环境有密切关系。应用青海省黄河门堂观测点的降水量和水位,以及对应点地表亮温资料进行对比分析,其结果为：降水量与亮温存在可比性,在峰值时间区段内,亮温与降水量呈现明显的反向变化关系;降水量的波动变化导致地表温度的波动变化;水位、降水量和亮温属于温度对气候变化较为敏感的物理量。     

分层抽取法在泥沙沉积过程中的应用研究

悬浮泥沙到沉积土的形成过程非常复杂,涉及到泥沙的沉降和土的自重固结。物理模型试验需要实测含水率、密度、颗粒分布、超孔隙水应力和总应力,但目前尚无简单可行的方法。提出了一种改进的室内试验方法,通过与国内外现有试验方法相对比,改进后的方法不仅可以得到泥沙在沉积过程中的泥面下沉变化、含水率（密度）分布、超孔压消散剖面,而且还能得到沉积物在不同高度和时间的颗粒分布变化等性质。通过多个试验实测及一致性测试表明,实测数据合理、可信,一致性检验误差较小,验证了此方法的可行性。     

湖冰厚度遥感反演进展与展望

湖冰是对气候变化十分敏感的冰冻圈水文变量,起到调节区域气候和湖泊生态系统的作用,并作为一种自然资源服务于冰上生产生活。湖冰覆盖和湖冰厚度是研究湖冰过程的关键变量,目前大多数湖冰研究集中在湖冰覆盖领域,湖冰厚度领域由于缺乏实测资料和专门的遥感观测平台还存在诸多空白,大量缺资料地区湖冰厚度仍处于未知状态,亟待方法和数据上的突破与创新。本文综述了近20年国内外湖冰厚度遥感反演领域的进展,介绍了各类反演方法的原理机理及主要优缺点,其中被动微波遥感方法具有良好的时间分辨率但空间分辨率较粗,难以覆盖中小型湖泊;基于SAR影像的主动微波方法空间分辨率较高但物理机制复杂,可靠性有待进一步验证;基于测高雷达的主动微波方法观测时段较长,物理机制明确,易于拓展到无实测资料湖泊,但空间覆盖相对有限;热红外遥感方法时空分辨率较好,但容易受云和湖冰表面积雪的影响,反演精度和可靠性有待提升。在此基础上,本文分析湖冰厚度遥感反演领域面临的主要挑战和发展方向包括：（1）厘清湖冰表面积雪相关的物理过程;（2）实现大范围实测冰厚和遥感资料的集成;（3）实现多源遥感冰厚反演方法的交叉融合。     

AIRS观测的东亚夏季平流层重力波特征

对流性重力波对中层大气环境有显著影响.重力波活动及重力波源的地理和季节性变化等信息是理解和模拟重力波效应的基础.卫星高光谱红外大气垂直探测器AIRS的4μm和15μm波段可用于识别30~40km高度范围和41km高度附近的重力波,其11μm通道可同步观测对流层深对流.观测个例表明,海面和陆面上空的平流层扰动影响范围均可达1000km,不同高度的扰动强度分布也存在差异.基于2007年6月至8月的AIRS观测资料,分析了东亚区域的对流层深对流活动和平流层的重力波,得到了深对流和重力波发生频率的水平分布.统计结果表明,东亚区域夏季夜间的深对流活动明显少于白天,但AIRS观测到的平流层重力波发生频率和扰动强度均显著大于白天,揭示了夜间对流层深对流诱发的平流层重力波在强度、范围等方面可能与白天存在显著差异.进一步对比分析表明,AIRS观测的平流层扰动高值区与深对流高值区明显不同.平流层重力波与对流层深对流之间的相关分析表明,在36°N以南的区域,41km高度上AIRS观测的重力波中,深对流云诱发的重力波的比例约为30%~100%.在10°N至36°N区间,90%的深对流均可诱发平流层重力波.分析得到的30~40km高度区间和41km高度附近的重力波水平分布对比表明,后一高度上的扰动强度明显大于前一高度,且前一高度在东南亚区域存在强扰动中心而在后一高度则没有.最后,给出了AIRS观测的几种典型形态的东亚区域平流层波动,表明了该区域平流层环境波动形态的复杂性和多样性.     

Predicting phosphorus dynamics in complex terrains using a variable source area hydrology model

Phosphorus (P) loss from agricultural watersheds has long been a critical water quality problem, the control of which has been the focus of considerable research and investment. Preventing P loss depends on accurately representing the hydrological and chemical processes governing P mobilization and transport. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) is a watershed model commonly used to predict run‐off and non‐point source pollution transport. SWAT simulates run‐off employing either the curve number (CN) or the Green and Ampt methods, both assume infiltration‐excess run‐off, although shallow soils underlain by a restricting layer commonly generate saturation‐excess run‐off from variable source areas (VSA). In this study, we compared traditional SWAT with a re‐conceptualized version, SWAT‐VSA, that represents VSA hydrology, in a complex agricultural watershed in east central Pennsylvania. The objectives of this research were to provide further evidence of SWAT‐VSA's integrated and distributed predictive capabilities against measured surface run‐off and stream P loads and to highlight the model's ability to drive sub‐field management of P. Thus, we relied on a detailed field management database to parameterize the models. SWAT and SWAT‐VSA predicted discharge similarly well (daily Nash–Sutcliffe efficiencies of 0.61 and 0.66, respectively), but SWAT‐VSA outperformed SWAT in predicting P export from the watershed. SWAT estimated lower P loss (0.0–0.25 kg ha^?1) from agricultural fields than SWAT‐VSA (0.0–1.0+ kg ha^?1), which also identified critical source areas – those areas generating large run‐off and P losses at the sub‐field level. These results support the use of SWAT‐VSA in predicting watershed‐scale P losses and identifying critical source areas of P loss in landscapes with VSA hydrology. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Comparison of paired quartz OSL and feldspar post-IR IRSL dose distributions in poorly bleached fluvial sediments from South Africa

A comparative study using quartz optically stimulated luminescence (OSL) and feldspar post-infrared infrared stimulated luminescence (post-IR IRSL) was undertaken on Quaternary fluvial sediments from an unnamed tributary of the Moopetsi River in South Africa. The aim is to assess whether the post-IR IRSL signal can be used to date incompletely bleached sediments. Several post-IR IRSL signals using varying stimulation and preheat temperatures were investigated; of these the post-IR IRSL₂₂₅ signal was deemed most appropriate for dating because it bleached most rapidly. The feldspar post-IR IRSL₂₂₅ equivalent dose (D_e) values from this site are consistently larger than those from quartz OSL, probably due to differences in the bleaching characteristics of the two signals. Additionally, the post-IR IRSL₂₂₅ D_e values within a sample showed less variation in precision than the quartz D_e data, possibly due to greater averaging between grains in the feldspar small aliquots. The agreement between ages based on the OSL and post-IR IRSL₂₂₅ signals was better for younger samples (<20 ka) than for older ones (>50 ka); the cause of this variation is unclear.