干旱区线性夯土遗址径流型冲沟影响因素

为了深入研究夯土遗址径流型冲沟病害的发育机理与科学防治方法,展开径流型冲沟发育活跃程度的影响因素研究.选择具有相同赋存区域、时代和工艺属性、分布于研究区的线性夯土遗址明长城为研究对象,通过对17处明长城1 km长度遗址上冲沟的数量和形态特征的调查统计,提出表征一个地区冲沟发育活跃程度的特征值冲沟线性密度和收缩率.利用回归分析法筛选出崩解速率、液性指数、黏聚力、年均降雨量、年均日极端降雨量和年均气温日较差作为主要影响因素.最后,通过熵权灰色关联法建立影响因素评价模型,得到系统内的影响因素关联大小为崩解速率>液性指数>黏聚力>年均气温日较差>年均降雨量>年均日极端降雨量.在西北干旱区夯土遗址径流型冲沟发育过程中,夯土自身因素的影响比环境因素影响更为显著.     

干湿交替与盐渍双重作用下干旱和半干旱地区土遗址劣化效应

基于明长城遗址、西夏王陵遗址和苏巴什佛教遗址等大型土遗址遗存地区具有集中降雨和强烈蒸发的气候特征,为土遗址创造了干湿交替和盐渍共同作用的赋存环境,研究基于多处土遗址的环境监测数据和物理性质实验结果;通过对实验条件下掺入不同含量的氯化钠并经历干湿循环的遗址土重塑土样的界限含水量、崩解、风洞和弹性波速实验,揭示双重作用下土遗址崩解、稠度、抗风蚀能力和弹性波速等与片状剥离和底部掏蚀病害的发育和发展密切相关性质的变化规律,并对2种病害形成过程以及与上述性质变化的内在联系进行分析和阐释,得出土遗址相关性质发生劣化和病害发育的本质原因。     

夯土遗址表层热劣化模拟试验研究

以武威明长城夯土遗址为例,通过现场调查及室内模拟试验,研究分析夯土遗址表层的热劣化机制.X射线衍射及电镜扫描试验表明:遗址表层与母墙土的矿物成分相似,表层微观结构平滑,但风化明显.热劣化模拟试验表明,试样表层热传导系数、热扩散系数及体积比热均低于母墙.热劣化过程中,表层与母墙的热传导系数与热扩散系数均维持稳定.研究认为,夯土遗址表层与母墙组成具有热性质差异的双层结构,在温差作用下,双层结构间的稳定热差异会使其接触面产生热应力差.热应力差的持续作用使接触面劣化疲劳,导致遗址表层与母墙分离,产生剥离病害.     

周口店北京人遗址环境地质条件及地质病害机理分析

自周口店北京人遗址区被发现后的几十年以来,由于自然和人为因素的影响,在各发掘点内出现了诸多不同类型的地质病害,严重威胁着遗址区的安全与保护.基于此,通过现场及室内试验对遗址区环境工程地质条件进行了分析并在此基础上通过岩石薄片镜下鉴定、岩石化学分析及崩解试验等对影响遗址区病害的因素及机理做了分析.结果发现,周口店遗址区7个发掘点共有20处类型不一、规模不等、变形程度不同的潜在地质病害点.其破坏的原因可以归结为地质、环境及人类活动3个因素,其中着重讨论了环境因素的影响.环境因素分析结果表明,不同地点处由于其胶结物成份不同所以环境因素对其的影响方式也不同.图12,表3,参8.     

圆明园舍卫城遗址夯土崩解试验研究及保护建议

夯土的工程特性与夯土的抗风化能力息息相关,尤其夯土的矿物构成、颗粒密度和耐崩解性能决定了夯土城墙的稳定性与抗风化能力。本文首先对圆明园舍卫城遗址夯土的矿物成分进行了分析,然后根据土工试验方法等国家标准,对舍卫城夯土含水率、块体密度、开孔孔隙率、颗粒密度、总孔隙率、颗粒粒径进行了测试实验,并并开展了夯土耐崩解性实验。研究结果表明,舍卫城夯土主要由石英、方解石、斜长石、微斜长石、绿泥石,云母等构成。夯土本身富含粘土矿物及夯土颗粒分布级配不良是夯土城墙破坏的重要内因,水是舍卫城夯土城墙破坏的重要外因,而水的来源主要有储存的地下水及毛细作用,以及明显降雨,至夯土墙体饱和,使土体内部产生不均匀应力,导致土体沿着孔隙、裂隙方向崩解。在此研究基础上给予相应的保护建议。     

青藏高原地区典型土遗址冻融与盐渍耦合劣化作用分析

研究基于高原地区冬季降雪过程环境监测数据和多处典型土遗址的易溶盐含量与分布特征,通过对实验条件下分别掺入质量分数为0.2%的梯度增量掺入无水氯化钠和无水硫酸钠至质量分数为1%并经历冻融循环的遗址土重塑土样的风洞、崩解、弹性波速和剪切实验,揭示耦合作用下表征土遗址抗风蚀能力、抗雨蚀能力和强度等指标的劣化规律和本质原因,并对底部掏蚀、片状剥离和坍塌等高原地区典型土遗址病害形成过程以及与上述性质变化的内在联系进行剖析和阐释。研究结果表明:试样抗雨蚀能力、抗风蚀能力和强度相关指标会对耦合作用产生明显的劣化响应,因掺入盐分类型和含量的不同而表现出非线性衰减规律;相关性质的劣化为典型病害的发育提供了前提和基础。     

设计水槽实验分析不同流态下的河流扇沉积体

河流扇作为近年来的沉积学热点问题,引起了诸多学者的广泛关注。为研究自然界中不同气候条件下河流扇的发育特征,通过控制变量法针对河流扇设计水槽实验。基于自然界中的气候条件模拟了固定流速和变流速两种流速状态下河流扇的发育。针对不同流态下发育的河流扇沉积体,分析河流扇的发育特征并建立相应的河流扇沉积模式。结果表明：典型河流扇在发育早期通过漫流迅速形成无朵叶体、扇体形态完整的河流扇;在发育中期,河口坝周期性地出现和消失,河流扇的中部和两侧交替发育,生长速度放缓;在发育末期,受限于可容纳空间的大小河流扇基本不发育,河道趋于稳定并沿末端发育朵叶体。河流扇的发育主要受早期的漫流沉积、中后期的河道摆动沉积和朵叶体沉积的影响,不同流速条件下河流扇的河道摆动沉积和朵叶体沉积存在较大差异。可见,河流扇的发育是水流流速、河道形态与沉积体三个因素相互作用影响的结果。     

酸处理条件下芳纶纤维的结构与性能

通过正交实验,分析了酸介质处理后对芳纶纤维表面结构、拉伸性能的影响.采用扫描电子显微镜观察处理前后芳纶纤维的表面形态特征.实验得到硫酸处理条件(浓度、温度、时间)对芳纶纤维强力和断裂伸长率的影响程度;通过电镜观测得到,硫酸处理后芳纶纤维表面被不均匀剥离,纤维表面粗糙度增大.     

中国丝绸之路夯土长城监测预警研究——以嘉峪关关城为例

嘉峪关关城是世界文化遗产中典型的土遗址类型.因年久失修、日照风雨侵蚀等因素影响,夯土墙体出现了墙体表面风化、酥碱脱落、坍塌裂缝倾斜等现象,严重制约着文化遗产的可持续发展.针对土遗址所面临的病害问题,建立监测预警指标体系,制定科学的预警值,实现预防性保护.通过监测预警管理,旨在减缓或降低各类风险因素对土遗址带来的危害,使嘉峪关关城得到更科学有效的保护.     

祁连山麓明长城夯土力学与粒度特性关联性研究

以祁连山南北两麓18处明长城原状夯土为对象,在建造地点、年代和工艺调查的基础上,采用无侧限抗压强度试验、颗粒分析试验、分形以及非线性拟合分析方法对夯土的应力-应变、强度以及颗粒组成与分布特征进行研究.结果表明:据夯土无侧限抗压强度试验所表现出的应力-应变关系、屈服和强度特性,可将其划分为单峰和多峰屈服型2类; 2类夯土各变形阶段的特征值与曲率系数、抗压强度与粒度分维值均存在良好量化对应关系.研究结果为判定同一区域、时代以及工艺条件下古代夯土力学性质优劣提供了新的途径.     

随机散粒岩土材料自然堆积2D数值仿真分析

采用散粒随机生成技术构建自然堆积仿真模型,分析散粒不同形态、粒径尺寸及表面粗糙程度对堆积休止角的影响,结果表明:在相同颗粒级配条件下,散粒形态越不规则,自然堆积休止角越大,且随散粒表面粗糙程度增加,休止角增大,孔隙率提高,散粒体流动性降低;通过分析不同特征下散粒的自然堆积休止角,得到散粒表面粗糙度对自然堆积休止角影响最大,形态次之,粒径最小;该方法可推广应用于松散岩土材料的流动、压实等动力学行为的模拟研究.     

电离作用下黏性细颗粒泥沙絮凝沉降数值模拟

基于分形理论构建泥沙颗粒的絮凝沉降模型,从三维角度动态模拟絮团在布朗运动、颗粒静电力和重力作用下的发育、沉降过程.研究结果表明:絮团形态与泥沙颗粒的表面电荷量有关,电荷量越大,絮团形态越开放;不同带电量泥沙颗粒的絮凝速度与沉降速度具有差异性,表面电荷量越大絮凝沉降速度越缓慢;泥沙颗粒的带电量对絮团平均粒径分布有显著影响,不同带电量下絮团达到最大直径所需时间不同.研究成果进一步揭示了天然河流中黏性细颗粒泥沙絮凝现象的内在机理.     

圆形土楼夯土结构性能的数值模拟

采用数值模拟方法,以福建龙岩的振成楼、承启楼等经典圆形土楼为原型,建立圆形土楼夯土结构模型.对土楼夯土墙体在静力荷载作用下的结构承载性能进行分析,通过改变土楼各尺寸参数,分析不同土楼夯土结构模型的受力及变形特征,得出影响受力变形规律特征的主要因素.结果表明:不论是在墙厚、直径还是墙高模拟中,应力、位移都不是单调变化的,有合理的取值区间.     

聚驱后聚表二元复合体系提高残余油采收率研究

利用不加碱可形成超低界面张力的聚丙烯酰胺/甜菜碱表面活性剂二元复合体系,通过流变性实验,分析了活性剂质量浓度对聚表二元复合体系黏弹性的影响;通过在仿真岩心模型上的驱油实验,分析了不同黏弹性的聚表二元复合体系对聚驱后采收率的影响.研究表明:实验用的两性表面活性剂体系对无碱二元体系的黏弹性影响很小,二元驱油体系的黏弹性越大,聚驱后二元驱的采收率增加幅度也越大.在注入压力允许的条件下,界面张力不一定要达到超低,适当增加聚合物溶液的黏弹性,也可以达到超低界面张力时的驱油效果.     

生产堆石墨套管污染分布研究

某石墨慢化水冷生产堆堆芯主要由石墨砌体和石墨套管构成,生产运行过程中石墨套管中的¹⁴C主要来源于杂质N和孔隙N₂经过¹⁴N(n,p)¹⁴C反应,同时石墨套管具有较强的吸附性,长期暂存的石墨套管基体由表及里不同深度吸附的放射性核素种类和放射性核素污染水平不明。通过建立生产堆石墨套管内外表面逐层剥离方法与冷态验证,验证了逐层剥离工艺的可行性、可靠性和稳定性,获取了石墨套管内外表层逐层剥离工艺参数,实现了对放射性石墨套管逐层剥离和样品收集,并根据样品分析的结果和数据分析,初步掌握了生产堆石墨套管中放射性核素分布情况。     

栅栏沙丘表面流场的二维数值模拟

数值模拟是研究风沙地貌形态动力学和风沙工程工作原理的有效途径.本文利用数值模拟方法,通过对比不同的迎风坡度以及迎风坡上部设置阻沙栅栏条件下的沙丘近地面流场特征,讨论了沙区道路防护体系前沿"栅栏沙丘"形成发育的流场条件.结果表明,随沙丘迎风坡坡度增大,背风坡回流区变高、变长,且坡度15°后背风坡回流区流场基本不再变化.沙丘迎风坡阻沙栅栏的影响主要体现在气流的提前分离及其背风侧小涡的形成,回流区范围因叠加而变得更高、更远.这种流场变化特征对沙丘表面风沙过程具有显著影响,是形态趋于高大、断面趋于对称的栅栏沙丘形成发展的原因所在.     

圆明园舍卫城城墙夯土工艺的科学分析

圆明园位于北京西郊，是一组清代的大型皇家园林，蕴涵丰富的历史、文化、宗教和考古价值，自英法联军火烧圆明园，此后又经历数次劫难，风化破坏十分严重，严重影响遗址的保存与展示。通过舍卫城遗址现场勘查，其城墙夯土遗址共分为14层，形制与普通夯土存在明显的不同，具有典型清代官式建筑土作的做法，目前关于清代官式建筑营造记载的文献主要集中在《工程做法则例》中，但关于“灰”与“土”的内涵缺乏科学认识与解读，为了舍卫城保护修复过程中修补材料的准确应用，舍卫城遗址夯土工艺就十分必要。因此针对这一关键问题，本文采用X射线衍射分析、激光粒度分析及密度与孔隙率分析等手段，对圆明园舍卫城城墙的夯土进行了较为全面的理化检测和工艺性能研究。结果表明，舍卫城城墙主要由石灰和土组成，且没有人为添加细砂，灰土比最接近二八灰土，与古文献《工程做法则例》中的十六把小夯灰土相吻合。同时，通过多种科学数据对比，可进一步推测在夯筑灰土过程中，下层夯土使用了更多的灰土量。多层次的夯土制作工艺，展示了清代宫廷工匠对夯土技术的工艺认识和制作方法。对舍卫城城墙土作工艺进行复原，相关结果为研究圆明园的建筑特点，夯土城墙的文物保护和科学修复等内容，提供了重要科学支持和有益借鉴。     

普陀岛石英砂表面结构特征与沉积环境

应用扫描电子显微镜研究石英表面结构是一种新技木。石英碎屑在沉积和搬运过程中,遭到机械蘑蚀化学溶解和沉淀作用,产生不同的表面结构。根据这些表面结构形态组合和出现几率可作沉积环境分析。我们对普陀岛现代海岸的石英颗粒作了扫描电镜观察,发现各亚相带的石英表面结构有所不同。潮上带和潮间带上部,波浪能量大,主要产生机械作用形态,如贝壳断口,碟形坑、V形坑等。潮下带,波浪能量纸,主要是化学溶解和沉淀作用所形成的溶蚀坑和被复薄片。根据上述特点,石英颗粒表面结构组合特征,可推测沉积时海岸的能量条件,并可用作亚相划分的辅助标志。     

西北地区土遗址病害

西北地区尤其丝绸之路沿线是中国土遗址分布最多的地区,其土遗址分布集中,种类多,赋存环境复杂,具有炎热、年较差和日较差较大、干燥少雨、偶有极端降雨气候,大风、沙尘暴经常发生,构造活动剧烈和地震频繁等特点.土遗址的病害类型多,基本包括了干旱环境土遗址的所有病害.西北地区室外遗址主要病害是片状剥离、风力淘蚀和裂隙;室内土遗址的主要病害是污染、温度剥离和裂隙.土遗址的病害受赋存环境和土遗址本身的特性两方面控制,影响西北地区土遗址病害的环境因素主要是风、雨和地震.     

贵州高硫煤的微生物浮选脱硫实验研究

为了探索贵州高硫煤洁净利用新途径,分析了贵州高硫煤样的煤岩学特征、煤化学工艺特性、煤中硫含量及形态,并通过微生物浮选实验研究,探讨了不同高硫煤对于实验条件的适应性以及影响脱硫率的因素。结果表明:微生物对于黄铁矿表面性质的改变既有正面的,也有负面的;不同高硫煤对于预处理时间、粒径等实验条件具有不同的适应性,脱硫率变化趋势也较复杂;除了脱硫实验条件,煤样本身性质对于高硫煤脱硫率同样具有重要作用,影响因素包括:煤中各种形态硫的含量与分布状态、煤中黄铁矿硫占全硫的比例、黄铁矿与黏土矿物伴生组合关系。