不同粒径黄砂岩微观−宏观裂纹演化机制研究

为了探讨粒径对黄砂岩微观-宏观裂纹演化机制的影响,系统地开展了不同粒径黄砂岩单轴压缩声发射试验。基于声发射监测技术以及震源机制反演方法,对岩石变形破坏过程中微裂纹演化机制进行了研究,同时利用电镜扫描技术与几何分形理论,对破坏后的砂岩表面裂隙宏观形态及试件断口的微观形貌特征进行了分析。试验结果表明：粒径的大小、胶结物类型的不同均可影响岩石强度,通过室内试验得出随着黄砂岩粒径的逐渐增大,其峰值应力呈逐渐下降的变化趋势;对比不同粒径黄砂岩试件变形破坏过程中的声发射改进 b 值（ bI 值）与平均声发射能率,所有试件峰值破坏前平均声发射能率均存在“激增”与“激降”现象,且声发射 bI 值在砂岩试件达到峰值破坏时下降到最小值,该现象可以作为岩石的失稳破坏前兆特征;随着构岩矿物颗粒粒径的增大,岩石内部微裂纹的破坏模式由张拉型为主导向剪切型为主导进行转变;破坏后岩样表面宏观裂隙的分形维数随着岩石粒径的增加呈现下降的变化趋势,即粒径大小对岩石表面宏观裂隙演化过程具有一定控制作用。     

水力切缝上方TBM滚刀贯入破坏机制模拟研究

为了提高坚硬岩层隧道掘进机（tunnel boring machine, TBM）贯入度和降低滚刀受力,高压水射流辅助TBM滚刀破岩已在工业界初步应用。为了揭示水力切缝滚刀破岩机制,基于水力切缝岩石滚刀贯入试验进行了三维颗粒流模拟,研究了滚刀贯入力和贯入刚度随切缝深度的变化规律,揭示了不同切缝深度滚刀纵横剖面内的裂纹扩展和力链演化过程,分析了拉裂纹和剪裂纹随切缝深度的变化规律,明确了不同切缝岩石滚刀贯入的破坏模式和破坏机制。结果表明,第1次贯入的贯入刚度和贯入力随切缝深度的增加大致呈线性降低,第2次贯入的峰值力和贯入刚度小于第1次。而且,50～80 mm刀间距的变化对峰值贯入力的影响并不显著。随着切缝深度的增加,滚刀下方力链集中区边缘的倾角变大。由此导致破坏倾向于倾斜向下发展,当刀间距增加时,破坏由切缝一侧倾斜破坏向两切缝中间岩脊倾斜破坏转变,研究结果可为TBM滚刀与水射流布置和切缝深度的选取提供一定参考。     

颗粒级配及初始干密度对路基翻浆冒泥特性的影响

重载铁路路基翻浆冒泥病害广泛存在且危害性极大,严重影响了轨道的稳定性和列车运行的安全性。铁路路基土体性质,如颗粒级配、孔隙比等对列车荷载作用下路基翻浆冒泥特性有显著的影响。利用自主研发的试验模型对粉质黏土与不同含量高岭土重塑试样进行翻浆冒泥试验,研究了不同颗粒级配（高岭土含量）、不同初始干密度（孔隙比）对循环荷载作用下试样的轴向应变、超孔隙水压力以及细颗粒迁移特性的影响。研究结果表明：随着高岭土含量以及初始干密度的增加,动荷载作用下试样产生的轴向应变、超孔隙水压力均减小,细颗粒迁移的平均高度降低,路基翻浆冒泥的程度减轻。通过试验发现,动荷载作用下试样内部的超孔隙水压力梯度是驱动路基土体细颗粒迁移的主导因素,试样产生的夹层对路基翻浆冒泥病害的发展具有一定的促进作用。     

山区公路弃渣颗粒组成与休止角的统计分组特征及工程应用

山区公路土石混合弃渣颗粒组成的复杂性和人工堆积特征造成其工程特性难以准确测定和量化分类。利用工程大数据统计分析为量化分类提供标准和界限依据,细化弃渣分类为弃渣工程科学设计及安全防护提供支撑。依托山区高速公路多个核心弃渣场多部位多阶段土石混合弃渣的颗粒组成和天然休止角测量,形成土石混合弃渣基本特征大数据;利用工程数据统计分析山区公路弃渣的颗粒组成与休止角的分组特征,所得主要结论如下：（1）山区公路弃渣具有显著的分组特征,利用粗细比k将弃渣分为土类弃渣（k＜0.3）、土石混合弃渣（ k为 0.3～1.4）和石类弃渣（k＞1.4）。（2）山区公路土石混合弃渣细粒占比较低,以粗粒为主。弃渣粗细比为N（0.85,0.338 9）正态分布,休止角为N（37.64,3.057 8）正态分布,土类弃渣休止角＜32.6º,土石混合弃渣休止角为 32.6º～42.7º,石类弃渣休止角＞42.7º,分类及参数建议解决了取样代表性难题和结果离散性问题。（3）根据无黏性土边坡稳定性系数计算公式,结合弃渣分类和不同等级弃渣场安全系数标准,计算得到不同类弃渣控制坡率,土类弃渣控制坡率 ≤1:2,土石混合弃渣控制坡率 ≤1:1.75,石类弃渣控制坡率 ≤1:1.5,经跟踪检验,发现建议坡率下弃渣边坡中长期稳定可以得到有效保障。上述研究可以为山区公路弃渣场动态设计提供基础数据,具有较强的工程类比价值,有利于形成地区经验值。     

基于支持向量机的作物叶绿素含量反演模型

针对现有研究在准确估算叶绿素含量方面的不足,该文运用粒子群优化算法和支持向量机构建叶片尺度作物叶绿素含量高光谱反演模型:利用PROSPECT模型模拟作物光谱,并运用所对应的叶绿素含量建立训练数据集,然后采用粒子群优化算法支持向量机学习训练数据集,最后建立实测叶片叶绿素含量估测模型。研究结果表明,粒子群优化算法和支持向量机构建的反演模型能准确预测作物的叶绿素含量,能够解决小样本作物采样点情况下叶绿素含量反演问题,可以作为作物叶绿素含量估测的参考方法。     

粒度分析在川西南部地区须二段沉积相研究中的应用

沉积相研究对于现代油气勘探开发具有重要意义。通过沉积相的研究,建立不同沉积相模式,对深入分析沉积微相对油气的控制关系具有指导作用。文章对川西南部地区上三叠统须家河组须二段砂岩粒度特征进行了系统研究,并针对不同曲线形态、粒度参数特征作了具体分析。同时,参考萨胡粒度判别函数以及CM图解对研究区沉积相进行了判别,表明研究区须家河组须二段主要受牵引流作用,为辫状河三角洲相特征。     

巴西巴伊亚州阿巴伊拉地区水系沉积物采样粒级方法试验

巴西巴伊亚州阿巴伊拉地区属巴西热带干湿润季风高原中低山丘陵景观区之一。通过开展野外水系沉积物采样粒度试验和室内分析及数据处理,确定适合该景观区内1∶10万水系沉积物测量样品最佳粒级为-10目~+60目,以此粒级圈定的成矿元素异常强度较高,且较好地反映出试验区成矿元素地球化学异常。该试验成果可供巴西同类地区工作中借鉴使用。     

深海原位微颗粒观测系统设计及实现

深海观测具有重要的科学意义。为此,设计了一种原位微颗粒观测系统,可以获取深海的藻类、泥沙颗粒尺寸和形状等信息,并计算其流动。整个观测系统包括水下观测子系统、在线处理子系统、岸基后处理子系统。对各个子系统的设计及实现进行了详细论证。最后依据实验室及浅海试验,验证观测系统的准确性,并优化系统设计。     

无机胶体和铁、铜离子对中肋骨条藻生长的影响

选择无机胶体粒子Fe(OH) 3 胶体、伊利石胶体及其与金属铁和铜 ,对中肋骨条藻进行了培养实验。结果表明 :在培养介质中加入Fe(OH) 3 胶体后 ,在低添加量时可通过Fe(OH) 3 胶体提供满足微藻的生长所需的铁 ,从而提高其生长速度。但在较高添加量时 (>0 .5mg/L) ,由于胶体物质的吸附特性 ,微藻的生长受到抑制。Fe(OH) 3 对中肋骨条藻的最佳的添加量在 0 .2 5～ 0 .5 0mg/L之间。中肋骨条藻在加入伊利石胶体液时 ,微藻的生长均产生明显的抑制作用。通过伊利石胶体对培养介质中铁离子和铜离子浓度的调节控制作用 ,可直接影响到中肋骨条藻的生长。     

A study of Holocene floodplain particle size characteristics with special reference to palaeochannel infills from the upper Severn basin,Wales, UK

Multiple sedimentary units from floodplain reaches at Welshpool on the upper River Severn and at the confluence of the Afon Tanat and Afon Vyrnwy (mid‐Wales, UK) were examined to ascertain if they have distinctive particle size characteristics. Changes in particle size characteristics and their possible relationship to known human and climatic impacts are also discussed. Ellipse plots of particle size characteristics from the River Severn floodplain at Welshpool show that coarse‐grained outwash deposits can be clearly discriminated from channel margin or palaeochannel sediments. In contrast, at the Afon Tanat–Vyrnwy study reach, this discrimination is not seen so clearly. The relationships between age and particle size characteristics from the most sampled sedimentary environment, palaeochannel infills, were also examined. The data from the River Severn floodplain at Welshpool show that palaeochannel sediments reveal a gradual but clear increase in particle size from the mid‐ to late Holocene towards the present day. Sediments deposited in the period 90–160 years BP are markedly coarser. It is suggested that these changes may be related to the combined effect of land‐use changes, metal mining impacts and changes in flood frequency and magnitude that occurred at this time within the upper Severn basin. In contrast, the particle size characteristics of post Late Devensian/Early Holocene units from Tanat–Vyrnwy palaeochannels were random with no discernible age–size patterns. It is suggested that the non‐systematic grain size distribution may be due to the steeper valley gradients of the Tanat–Vyrnwy system (and by inference higher stream powers) and its relatively narrow valley form enabling more effective coupling between coarser outwash deposits found on and at the edges of hillslopes and the valley floor. Although the two study reaches have undergone comparable environmental change during the Holocene and lie in the piedmont zone of their catchments, palaeochannel units of the same age possess distinctly different characteristics. Intrinsic reach‐scale geomorphic factors would appear to preclude the uniform application of particle size characteristics to determine alluvial response to environmental change. Consequently, care needs to be applied to the use of such data for environmental discrimination because the phenomenon of equifinality means that a specific set of sediment characteristics is not necessarily exclusive to specific fluvial environments in either space or time. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.