结构性黄土压缩特性的微观非连续变形分析

黄土的结构性与其形成过程密切相关,并对其物理力学性质产生重要影响。针对结构性黄土的大孔隙和胶结特性,对DDA算法进行了扩展,将结构性黄土中起主要胶结作用的黏粒胶结嵌入已有的DDA算法中;使用Monte Carlo法和DDA模拟黄土的沉积过程,该方法能够模拟颗粒下落过程中的相互碰撞及摩擦,分析结构性黄土在压缩过程中颗粒的平动和转动规律,由此构建与原状黄土孔隙比接近的微观结构模型;进一步使用扩展DDA对所生成的黄土结构模型进行不同压力下的一维压缩试验模拟,并与室内压缩试验进行对比。发现胶结试样颗粒位移比不含胶结试样颗粒位移小,但整体规律相似;每个颗粒位移的大小和方向不尽相同,但主要以竖向位移为主;在压缩过程中,不同区域的颗粒位移存在较大差异,上部颗粒位移大,越往下部颗粒的位移越小。该研究成果可为从微观认识黄土力学行为提供一条途径。     

湿陷性黄土地区海绵城市建设湿陷性风险模拟评估研究

在湿陷性黄土地区开展雨水集中下渗的海绵城市建设面临着湿陷变形的风险,以黄土湿陷性较为严重的西咸新区空港新城临空产业区为例,采用数值模拟的方法模拟了研究区湿陷性黄土在不同设计降雨情况下的雨水集中入渗后的湿陷情况。应用GAST模型计算雨洪过程,并将降雨量下渗过程作为边界条件输入Midas GTS/NX软件来模拟黄土基础变形情况。通过分析5个典型黄土区因降雨下渗导致的湿陷量,发现其等级为Ⅱ级及以上,其中最严重情况下的雨水下渗深度为5.02~6.51 m,总湿陷量和自重湿陷量分别为468.18~1015.56 mm和88.99~239.03 mm,湿陷等级为Ⅲ级。可见局部集中下渗会导致较高的湿陷风险,故建议在湿陷性黄土地区海绵城市建设中应进行量化评估并合理规避湿陷风险。     

伊宁地块构造单元划分之新见

伊宁地块是西天山造山带的重要组成部分,其上广泛出露晚古生代火山岩浆岩和沉积建造,对剖析该地块的形成演化具有重要意义。伊宁地块以中部近EW向展布的乌孙山—塔勒得断裂为界可划分为南、北两大构造带,两者在基底建造、岩浆岩的组成与时代及其地球化学特征、盆地形成和构造演化等方面均呈现显著不同。其中,南构造带由晚泥盆世—早石炭世早期大哈拉—喀勒峻岛弧带和阿腾套弧后伸展盆地构成,推测海沟位于岛弧带之南(那拉提南缘断裂附近); 北构造带由早石炭世中晚期阿吾拉勒叠加岛弧带、特克斯—新源弧前盆地和清水河—苏布台弧后盆地-扇三角洲构成。在重新梳理并详细总结伊宁地块的最新划分依据及方案基础上,首次提出伊宁地块形成与演化的南、北构造带两拼接和演化三阶段新认识:①晚泥盆世—早石炭世早期,南构造带初始弧-盆构造体系形成; ②早石炭世中晚期,北构造带的沟-弧-盆构造体系形成并增生; ③早—晚石炭世,初始的南构造带与增生的北构造带拼贴缝合,完成地块拼贴与增生,最终形成统一的伊宁地块。     

大气电场倒转与突发钠层及突发E层的相关性

突发钠层(Sporadic Sodium Layer, Na_S)是中高层大气金属层最为显著的一种现象,其发生机制目前尚无定论。突发E层(Sporadic E layer, E_S)是等离子体密度异常增大的薄层,被认为与Na_S密切相关。为进一步研究Na_S及E_S事件之间相关性及影响因素,利用中国科学院“子午工程”2010～2018年合肥科大站宽带钠荧光共振激光雷达观测结果,并结合武汉左岭镇站数字测高仪及九峰站大气电场仪数据,分析大气电场倒转(即北向电场)对Na_S以及E_S事件的影响。在统计的91例Na_S事件中,发生于大气电场倒转时的比例为20/91; 同时,在发生Na_S事件的事例中,E_S消失或中断的比例较大(14/20),表明E_S可能以提供钠源的形式转化为Na_S。此外,在分析武汉左岭镇站数字测高仪数据的同时进行概率统计,结果表明:当大气电场倒转时,E_S临界频率减小甚至消失的概率较大(187/242),少数情况下可能造成临界频率增大甚至激发E_S生成(55/242); E_S虚高消失比例为179/242,E_S不变比例为27/242,E_S上升比例为23/242。综上所述,大气北向电场在一定程度上对E_S事件的发生有抑制作用,并对E_S事件的发生高度有明显影响。最后,对一种与电场倒转相关的突发钠层机制也进行了讨论。     

地裂缝分类及地面沉降区构造地裂缝防治对策

地裂缝类型多样,灾害严重。根据主导因素及动力类型,将地裂缝分为构造地裂缝和非构造地裂缝两大类和16个类别; 基于地裂缝的工程地质特征、水文地质特征和活动特征,认为地面沉降区构造地裂缝发生超常活动的本质原因是地裂缝错断了含水层,在过量抽取地下水时地裂缝两侧形成明显的水头差,产生不均匀压缩,从而导致地表发生较大的差异沉降; 提出了采用定向钻井打通被错断含水层以实现地裂缝两侧水位自然平衡的地面沉降区构造地裂缝防控方法——通水调压控裂法(CABHP),该方法可以有效控制地面沉降区的构造地裂缝活动,避免大量土地资源浪费和灾害损失。     

勉县地质灾害分布与影响因素的相关性分析

受水文地质、工程地质条件及人类工程活动等影响因素的影响,勉县是陕南地区地质灾害的多发区。为了研究勉县地质灾害分布与影响因素之间的相关性,分别绘制了各影响因素与地质灾害分布的叠加图,并对其进行统计分析。得出结论:勉县地质灾害集中发育于汉江盆地年平均降雨量为850mm~900 mm的区域、中低山区和丘陵区以及志留系-奥陶系下统和侏罗系地层岩性区。地质灾害沿主要水系、断裂、公路等两侧一定范围内呈"带状"分布。汉江两侧1 km范围内灾害点最多,灾害点密度最大;勉县—略阳构造带两侧1 km范围内灾害点最多,灾害点密度最大;十天高速两侧1 km范围内灾害点最多,灾害点密度最大。分析结论为勉县移民搬迁项目和基础设施建设提供可靠的地质灾害防治依据。     

基于Monte Carlo法的黄土二维微观结构模型构建

从微观尺度研究土的力学行为是揭示其力学机理的一种有效途径,为此首先建立其微观结构模型。目前常通过光学显微镜或者扫描电镜图像获取黄土的微观结构,但将其直接用于二维建模时,存在颗粒悬浮和叠置的问题。基于黄土的颗粒累积分布曲线和实际颗粒形态,提出了一种随机生成其二维微观结构模型的方法。首先将颗粒累积分布曲线按粒径范围分为若干区间,从各区间上随机抽取粒径值,形成满足其粒径分布的粒径数据库;再根据黄土颗粒的微观图像建立颗粒的形态数据库。从这2个数据库中随机抽取颗粒粒径和形态,生成具有随机大小、形态的颗粒库。采用Monte Carlo法将这些颗粒在模型顶端随机投放,建立黄土的二维微观结构模型。该模型为黄土微观力学行为的分析提供了原型。     

锚杆格构梁模型试验研究

对锚杆格构梁进行了系统的模型试验研究,探讨锚杆格构梁的受力特点及规律.模型试验在坡体后缘加载,通过在格构梁上布置压力盒及应变片得出了格构梁底部土体压力及变形的分布.结果显示,随着荷载的增大,格构梁所受压力及应变随之增大,在格构梁悬臂端及跨中所受压力较小、变形较大,在格构梁交叉处所受压力较大、变形较小,格构梁整体压力及应变基本呈三角形分布.     

PS-InSAR公共主影像选择方法的研究

PS-InSAR干涉中公共主影像的选择关系到干涉的质量。本文在综合考虑时空基线距和多普勒质心频率基线对干涉图去相关影响的基础上,提出以综合相关系数为测度的公共主影像最佳选择方法。借助欧空局提供的20景大同地区ENVISAT SLC SAR图像,进行PS-InSAR公共主影像的优化选取实验。通过计算发现,指数权比对公共主影像的选择影响不大,因此建议在实际应用过程中,可直接按等指数权比计算综合相关系数,以此确定最佳公共主影像。     

基于Matlab的一次范数最小法粗差探测方法研究

为更加准确地探测及处理观测值中的粗差,减少粗差对平差结果的影响,利用抗差估计中一次范数最小法对观测值进行平差处理。采用含有7条水准路线组成的水准网数据作为实验数据,利用Matlab软件,在有、无粗差条件下,分别评估经典间接平差方法与一次范数最小法对数据计算结果的影响。实验结果显示,当某一水准路线中含有200mm的粗差时,利用经典的间接平差法得到的高程与无粗差时得到的高程最大相差了约10cm,而采用一次范数最小法,经过迭代计算,精度有了很大提高。研究表明,一次范数最小法采用权值迭代方法,能够较好地进行粗差探测及处理。