冻融作用下云冈石窟砂岩损伤特性与风化评估

在冻融条件下云冈石窟砂岩风化现象严重,为深入了解砂岩在冻融作用下的物理力学特性损伤与风化程度变化,针对云冈石窟砂岩开展了室内冻融循环模拟风化试验.在饱和条件下通过设置不同冻融循环次数得到不同风化程度的砂岩,采用实验室内多种原位宏观无损检测技术对循环前以及每5次循环后的砂岩进行测试,得到砂岩在冻融循环过程中的破坏特征以及各物理力学特性参数.结合微观检测技术从细观角度探讨了砂岩内部结构损伤机制及性能指标变化原因,并根据波速比值变化判断砂岩风化程度.试验结果表明,砂岩风化特征表现为颗粒脱落,结构逐渐破坏并产生裂隙,砂岩风化程度逐渐加深,经60次循环试验后砂岩达到中等风化程度.多种检测方法的测试结果均表现出一定的规律性:砂岩的质量、超声波速、硅、钙元素含量、抗压强度等均随冻融循环次数的增加而降低;砂岩孔隙率随冻融循环次数的增加而增大;砂岩冻融循环次数、超声波速以及抗压强度之间存在一定的关联性,建立了三者数值关系式并可直接应用.     

基于原位无/微损测试方法的砂岩摩崖造像表层风化特征与程度研究

川渝地区城市环境下砂岩摩崖造像风化特征与程度研究是风化病害防治的基础,同时对文物科学合理地展示、利用具有重要现实意义。该文以弹子石摩崖造像及其赋存岩体为研究对象,在精细化病害勘察基础上,通过原位无损、微损测试手段,结合室内扫描电镜(SEM)测试,对弹子石摩崖造像岩体表层宏观、微观风化特征及风化程度进行研究,结果表明,弹子石摩崖造像微观风化特征表现为长石球状风化;宏观上,大佛造像表面硬度自上而下逐渐增大,硬度均值427 HLD,散布范围较大,五佛殿造像硬度均值307 HLD,风化程度高于大佛造像;钻入阻力和表面吸水率测试结果表明,在表层剥落等风化程度高的区域其稳定钻入阻力值大,风化层厚度可达7.2 mm,且到达饱和吸水量的历时短。通过研究,期望对相似环境、同类型砂岩文物的保护修复提供一定借鉴与示范作用。     

湿度循环对石窟砂岩孔隙中硫酸盐结晶过程的影响

为研究湿度循环变化下硫酸盐结晶对砂岩的作用机理，在实验室分别对云冈石窟砂岩、大足石刻砂岩、乐山大佛砂岩进行了硫酸镁溶液和硫酸钠溶液的湿度循环劣化试验，将试样在盐溶液中浸泡至饱和后置于恒温恒湿箱中蒸发，蒸发过程中将相对湿度控制在30%和85%之间循环变化，并在循环过程中运用无损检测手段评价其风化程度。试验结果表明：(1)环境湿度循环变化会导致砂岩试样中的盐类所含结晶水发生变化。(2)在多次湿度循环后3种试样超声波速均出现下降，试样核磁共振T₂分布曲线信号强度都出现上升，说明砂岩内部孔隙增多。(3)3次湿度循环后乐山大佛砂岩试样超声波速降至新鲜砂岩的80%左右，试样质量损失率为2.5%;大足石刻砂岩试样超声波速降至新鲜砂岩的95%左右，试样质量损失率为0.5%;云冈石窟砂岩试样未出现明显剥落。因此硫酸盐结晶膨胀作用对乐山大佛砂岩影响最大，对云冈石窟砂岩影响最小。(4)湿度循环下硫酸钠的结晶膨胀作用对砂岩的破坏程度大于硫酸镁。     

不同初始含水率下砂岩冻融劣化特性试验研究

天然岩体在温度、水分变化的基础上发生冻融循环,引起岩石微观损伤、冻融碎裂以及破坏失稳等劣化现象,是中西部寒冷地区岩体的主要风化过程。将取自云冈石窟砂岩分成干燥组、饱水组、饱和度对比组进行冻融试验研究,得到试验前后云冈石窟砂岩吸水率、纵波波速、单轴抗压强度等变化参数。结果表明:砂岩饱和度30%时,变化参数基本不受冻融作用影响;砂岩饱和度为30%~70%时,变化参数开始受冻融作用影响;砂岩饱和度70%时,变化参数出现突变现象。定义饱和S=70%为云冈石窟砂岩冻融损伤的"阈值"。     

建筑室内温度分布特性对交叉扩散水平的影响

基于不可逆热力学,分析了建筑室内热量、水蒸气组分和污染气体组分之间交叉扩散耦合特征,并给出了三者之间的交叉扩散传递关系以及温度分布对交叉扩散水平的影响关系,同时针对室内不同湿度和污染气体浓度水平,对温度分布影响下的交叉扩散特征与水平进行了具体讨论.结果表明,当温度梯度和热附加扩散系数正负相同时,交叉扩散作用所形成的水蒸气组分梯度和污染气体组分梯度小于零,反之则大于零;同时,在相同温度梯度和热附加扩散作用下,室内初始湿度和初始污染气体浓度水平越高,所形成的2种组分梯度的绝对值越大,并且初始湿度和初始污染气体浓度水平的影响都具有显著性.     

建筑空间温度分布特性对交叉扩散水平的影响分析

基于不可逆热力学,分析了建筑室内热量、水蒸气组分和污染气体组分之间交叉扩散耦合特征,并给出了三者之间的交叉扩散传递关系以及温度分布对交叉扩散水平的影响关系,同时针对室内不同湿度和污染气体浓度水平,对温度分布影响下的交叉扩散特征与水平进行了具体讨论.结果表明,当温度梯度和热附加扩散系数正负相同时,交叉扩散作用所形成的水蒸气组分梯度和污染气体组分梯度小于零,反之则大于零;同时,在相同温度梯度和热附加扩散作用下,室内初始湿度和初始污染气体浓度水平越高,所形成的2种组分梯度的绝对值越大,并且初始湿度和初始污染气体浓度水平的影响都具有显著性.     

敦煌石窟砂岩吸水特性及力学效应试验研究

为研究水分对敦煌石窟围岩风化产生的影响,在室内进行砂岩岩样的无压吸水试验;并对吸水后的试样进行单轴压缩试验,分析吸水状态对砂岩力学参数变化的影响。试验结果表明,岩样的吸水特性曲线均表现为初始阶段吸水量迅速增加,然后缓慢增加,最后趋于平稳的过程。砂岩吸水率随时间的变化曲线可用指数函数进行拟合,砂岩单轴抗压强度和弹性模量随着吸水时间的增加均减小,且可分别采用不同的负指数函数来拟合。试验技术和方法为评价石窟围岩风化程度和揭示壁画病害机理提供了可行的手段和途径。     

庆阳北石窟寺砂岩表层风化特征与地层岩性的关系研究

北石窟寺的砂岩文物经过长期的风化作用,砂岩表层产生了多种风化病害,严重降低了石窟文物的本体价值,亟待对其进行保护研究。经现场调查,北石窟寺砂岩表层发育的风化病害主要有颗粒状剥落、层状剥落、片状剥落、鼓包胀裂、鳞片状剥落、盐霜、变色、堆积物及生物侵蚀等。其中以颗粒状剥落、层状剥落及盐霜最为发育。现场调查的结果还表明,北石窟寺砂岩的沉积环境为河湖边缘沉积,导致砂岩层理发育且胶结较差,该沉积环境是引起了北石窟寺砂岩风化形貌的主要内部因素之一。北石窟寺砂岩表层的颗粒状剥落、盐霜等主要风化病害均与砂岩性质差异有着密切的关系。     

甘肃砂岩石窟浅表层风化区域特征研究

甘肃省是我国石窟分布的重要地区之一,砂岩石窟表面风化一直是保护难题,通过现场调查发现,甘肃砂岩石窟浅表层风化有着明显的地域分布特征。甘肃砂岩石窟分布可分为三个区域:陇东地区、陇中地区、河西地区。浅表层风化受自然和人为环境影响,烟熏病害普遍存在;陇东地区主要病害为粉状风化、泛盐和植物病害;陇中地区黄河干流砂岩石窟以植物病害、粉状风化为主,支流高阶地砂岩石窟病害发育较弱;河西地区以植物病害、表面孔洞状风化为主。     

某公路变质砂岩深路堑边坡加固设计探讨

变质砂岩为软岩，强度较低，节理裂隙十分发育，耐风化能力弱，且风化程度较深，由变质砂岩组成的深路堑边坡防护问题一直为重难点问题。本文依托安徽皖南山区某拟建公路项目，对典型变质砂岩深路堑边坡稳定性进行分析，采用赤平投影分析和极限平衡法等分析方法，分析边坡破坏模式，并对边坡开挖过程中、防护前后的稳定性系数进行计算，评价边坡加固方案的合理性。     

基于扩散的页岩气藏压裂水平井渗流模型研究

针对页岩储层纳米孔隙中天然气扩散作用对压裂水平井产能有多大影响这一问题,开展了渗流数学模型建
立、求解及定量计算分析研究,研究中采用了三线性渗流机理、克努森扩散机理及扩散引起渗透率增加值公式,绘制了
不同孔隙直径下克努森数与储层压力关系图版,得到了可用于实际生产预测的单井产能方程,从孔隙大小、储层压力、
气藏深度等3 个方面进行了扩散作用的分析,给出了页岩气藏生产过程中需要考虑扩散作用的各指标阈值。结果表
明,在储层压力条件下,孔隙越小的储层,扩散作用对产能的影响越大,而对于较大孔隙的储层,当井底压力低于模型
中计算出的阈值时,扩散作用就不应该被忽略。     

松散煤体氧自由扩散特性的定量分析

以ODT-1型氧扩散特性实验装置为手段，考察测试了不同环境温度、不同粒度松散煤体典型煤样对氧的自由扩散特性。结果表明：煤的破碎程度是氧在煤体表面扩散作用的主要度量因子；环境温度的变化对氧扩散特性的影响关系不大；扩散系数和煤样粒度的倒数之间有明显的趋势关系，在一定程度上可以用来定量描述煤自身本构特性参数对自然发火的综合影响程度。     

扩散排烃模拟研究及其应用

探讨了在烃类初次运移中的扩散作用．在费克第二定律的基础上引入了新的扩散模型，并以开鲁盆地为例，用不同的扩散系数对Ｃ＿１～Ｃ＿７的正烷烃扩散量进行了计算，分析和评价了扩散作用作为初次运移的效率和影响扩散排烃的因素．由于扩散排烃只对轻烃有效，因此研究扩散排烃不仅对于天然气的聚集有一定的预测作用，而且对研究天然气的逸散山有重要的指导意义．     

莫高窟砂岩有压吸水特性及渗流作用试验研究

为研究液态水渗流作用对莫高窟围岩风化产生的影响,采用深部软岩水理作用智能测试系统进行莫高窟砂岩试样的有压吸水试验,并对砂岩有压吸水特性与无压吸水特性进行对比分析。试验结果表明,两种吸水模式下,试样吸水后最终达到的饱和吸水率相近,但有压吸水的平均吸水速率是无压吸水的11倍。相比于毛细作用,水分的渗流作用对于莫高窟围岩的风化作用更为显著。试验技术为评价莫高窟围岩风化程度提供了可行的手段。     

炳灵寺石窟第147窟风化病害与气象环境特征

为探究炳灵寺石窟第147窟风化病害与气象环境特征相关性，对比分析洞窟不同空间位置风化产物重量及温湿度特征。结果显示，5—11月是风化主要时间段，风化产物占总量的98.7%,7—8月最严重，占总量的73.4%,洞窟后部是主要风化区域，风化产物占总量的92.3%。窟内相对湿度主要受窟外降雨影响，5—10月雨季相对湿度较高，且波动较大，大于60%天数为178天。窟内不同区域相对湿度与温度呈负相关，洞窟后部空间相对湿度高于前部，上部空间低于中下部，而越靠近洞窟后部、上部，相对湿度波动越大。研究表明，第147窟风化病害程度与气象环境具有空间和时间上的对应关系，结合可溶盐分析结果，可初步推定高湿环境是第147窟风化破坏的重要环境因素。     

煤薄层的力学特性和工程应用

在南宁市盆地的地层中存在数层煤层,分布于整个南宁盆地内,其中含中—高灰分、低中—硫的含油褐煤约占95%,在工程实践中,由于其厚度较薄,没有引起足够的重视,缺乏对其的研究,且没有相关的工程特性资料。为研究煤薄层的强度、变形特性、受力机理,通过现场原位测试、室内点荷载试验对煤薄层的强度、变形特性进行了分析,并采用ANSYS有限元软件建立了上硬—中软—下硬的地层组合模型,对地基承载特性的影响进行数值分析研究,分析结果表明,桩端以下煤层以上的中风化泥岩应力和变形增大,说明应力在此发生了应力集中,而在煤层上发生了应力扩散,煤夹层起到了应力"扩散作用"。煤夹层下中风化泥岩应力增大,表明在此中风化泥岩上发生了应力集中。在上硬、中软、下硬的地基组合模型中,煤层起到了应力的"传递扩散作用"。     

气态水在沥青混合料中的扩散特性和影响因素

为了探究水汽在沥青混合料中的扩散规律及影响因素,设计了穿透型水汽扩散试验装置,制备了7%、17%和24%这3种空隙率的沥青混合料试件,分别在25℃、30℃和40℃下进行水汽扩散试验。研究发现水汽在沥青混合料中的扩散速率随着温度的增大而增大,在较低温度下（25℃和30℃）,空隙率对沥青混合料的水汽扩散速率起主导作用,在较高温度下（40℃）,温度对水汽扩散速率起主导作用,2种多孔沥青混合料的水汽扩散通量和扩散系数明显高于密级配沥青混合料;水汽在沥青混合料中的积聚量随空隙率的增大而增大,随温度的增大而减小。结果表明温度和空隙率均对水汽扩散有显著性影响,且温度越高,空隙率影响越显著;空隙率越大,温度影响越显著。     

复合地基沉降计算与数值模拟分析

采用数值模拟对复合地基附加应力的扩散模式进行了研究,对规范及相关文献给出的地基沉降计算方法进行了讨论,分析了承载板刚度、载荷大小、桩体刚度对应力扩散模式及扩散角的影响,在规范给出的地基沉降计算方法的基础上,考虑复合地基附加应力的实际扩散模式,提出了一种新的复合地基沉降计算模式,并给出了应力扩散角的取值建议.通过与实测数据的对比,证明该方法比其他方法计算结果更加准确.     

红山窑风化红砂岩膨胀特性试验研究

对红山窑水利枢纽工程中的风化红砂岩进行膨胀特性试验研究.试验表明,不同风化程度的红砂岩随着含水率的逐渐加大、风化程度的加深,其自由膨胀率、有侧限自由膨胀率和膨胀力都逐渐增大,其中,强风化砂岩的膨胀率与膨胀力随含水率的变化而改变的幅度最大,并与上部荷载的大小密切相关.     

网络舆情扩散的系统动力学仿真

综合考虑网络舆情扩散的多个环节和主要影响因素,运用系统动力学理论构建了网络舆情扩散的仿真模型,并对仿真结果进行了定性和定量分析。仿真结果表明,通过提高政府公信力、政府服务社会有效性可以有效降低网络舆情扩散程度;而短期内增加社会福利保障资金和加强网络文化宣传力度对降低网络舆情扩散作用力度较小但却可以起到间接抑制作用。