干湿循环下宁明粉砂岩宏微观损伤劣化规律研究

为揭示干湿循环下广西宁明地区粉砂岩损伤劣化规律,首先通过干湿循环试验模拟了岩石失水-吸水过程,分析了干湿循环作用下粉砂岩饱和含水率、纵波波速变化规律,并研究了干湿循环后粉砂岩的单轴压缩力学参数劣化特性以及微观结构变化,然后以弹性模量定义干湿循环后粉砂岩损伤,并基于Weibull分布定义受荷后粉砂岩的损伤,耦合得到了干湿循环作用下受荷粉砂岩的损伤演化方程。研究表明：随干湿循环次数增加,粉砂岩饱和含水率呈非线性增大,纵波波速、单轴抗压强度、弹性模量呈非线性减小,可采用指数函数进行拟合,且变化趋势均呈现出3个阶段;干湿循环作用对弹性模量劣化程度较单轴抗压强度劣化程度更为显著;阶段劣化度随干湿循环次数的增加而减小,总劣化度随干湿循环次数的增加而增大;峰值应变逐渐增大,岩样塑性得到了显著发展,破坏模式由脆性破坏向延性破坏转变。     

干湿循环对不同密度砂岩强度劣化的影响

揭示干湿循环过程中砂岩强度的劣化规律对防治失稳岩质边坡具有重要指导意义.以兰州市岩质边坡的砂岩为研究对象,通过抗压、抗拉试验及电镜扫描观察,分析干湿循环对不同初始干密度砂岩强度的劣化影响.研究结果表明,砂岩的单轴抗压强度、弹性模量、抗拉强度及其劣化速率与干湿循环次数成负相关,单轴抗压强度、弹性模量和抗拉强度与干湿循环次数具有良好的指数关系.同一强度参数中,不同初始干密度砂岩强度参数值的差别随干湿循环次数的增加呈减小趋势.干湿循环次数相同时,随初始干密度的增大,单轴抗压强度、弹性模量和抗拉强度及其劣化程度呈递增趋势.在干湿循环递进的过程中,砂岩的微观结构发生显著改变,不同初始干密度砂岩的微观结构差别逐渐减小.干湿循环对砂岩强度的劣化与循环次数和初始干密度密切相关.     

温度循环对岩石物理力学性质影响试验研究

温度的交替性变化对岩体内部损伤加剧,岩石损伤的积累与发展,导致高寒区岩土工程发生破坏失稳。选取花岗岩、砂岩进行不同温度循环条件下的单轴压缩试验,分析花岗岩抗压强度、弹性模量、抗拉强度与温度循环次数的变化关系;对经历不同温度循环次数的岩石试件进行纵波波速测定,并引入纵波波速劣化度,定量分析温度循环对岩石的损伤。结果表明：花岗岩抗压强度、弹性模量、抗拉强度逐渐减小,且与温度循环次数拟合关系可表征为负指数变化关系;温度循环条件下,岩石试件的纵波波速随循环次数的增大而减小,温度循环初期,波速值变化速率较快,后期变化趋势基本平缓。试件纵波波速劣化度最大可达15.02%,表明温度循环对岩石产生明显损伤。研究为寒区岩土工程的稳定性分析提供试验依据,具有较高的参考价值。     

温度循环对岩石物理力学性质影响

温度的交替性变化对岩体内部损伤加剧,岩石损伤的积累与发展,导致高寒区岩土工程发生破坏失稳。选取花岗岩、砂岩进行不同温度循环条件下的单轴压缩试验,分析花岗岩抗压强度、弹性模量、抗拉强度与温度循环次数的变化关系;对经历不同温度循环次数的岩石试件进行纵波波速测定;并引入纵波波速劣化度,定量分析温度循环对岩石的损伤。结果表明,花岗岩抗压强度、弹性模量、抗拉强度逐渐减小,且与温度循环次数拟合关系可表征为负指数变化关系;温度循环条件下,岩石试件的纵波波速随循环次数的增大而减小,温度循环初期,波速值变化速率较快,后期变化趋势基本平缓。试件纵波波速劣化度最大可达15.02%,表明温度循环对岩石产生明显损伤。研究为寒区岩土工程的稳定性分析提供试验依据,具有较高的参考价值。     

干湿循环作用下深部砂岩强度劣化及能量演化规律

为研究干湿循环对深部砂岩的强度劣化机制和能量演化规律,对经历不同干湿循环次数的砂岩进行基本物理参数的测定、单轴压缩试验和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观测,探讨砂岩单轴抗压强度劣化及单轴压缩过程中能量演化规律.试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,单轴抗压强度和弹性模...     

冻融和干湿作用下表生板岩的劣化行为与机制

基于构造交互地区板岩在浅表生环境中的劣化进程与其所在区域滑坡、崩塌和泥石流灾害的发生、发展密切相关,其劣化不仅受冻融、干湿这2种浅表生作用控制,更与两者的交替作用密切相关,对完成不同次数冻融循环、干湿循环及冻融-干湿交替循环试验后的板岩试样的质量、纵波波速、单轴抗压应力-应变曲线及其强度进行测试;为研究板岩试样劣化机理,对实验后的样品进行矿物成分分析和扫描电镜分析;从宏观与微观方面对比分析板岩在3种不同作用下的劣化响应程度。研究结果表明:板岩质量、弹性波速、抗压强度等物理力学参数在冻融、干湿及冻融-干湿交替作用过程中产生明显的劣化响应,随着试验次数增加,试样质量减少,波速降低,抗压强度减小,其中,波速、抗压强度呈负指数减小;云母、长石、方解石等矿物的溶蚀,伊利石与高岭石等次生黏土矿物的生成及其在冻融、干湿、冻融-干湿交替作用下的聚集、吸水膨胀与失水收缩是板岩破坏的主要原因之一;板岩对干湿作用的劣化程度明显比冻融-干湿交替作用和冻融作用的劣化程度大。     

干湿循环与围压作用下粉砂岩损伤及本构研究

以广西宁明地区粉砂岩为研究对象,对岩样进行室内干湿循环试验,分析了干湿循环后岩样纵波波速和含水率变化规律;通过三轴试验获得了粉砂岩全过程应力-应变曲线,研究了干湿循环与围压对粉砂岩力学特性的影响,并从微观角度揭示了其损伤劣化机制;基于Weibull分布推导出了损伤本构方程．结果表明：循环次数增加,纵波波速下降、含水率上升;循环次数与围压增加,塑性变形能力增强,破坏模式由脆性破坏向延性破坏转变;粉砂岩总损伤演化曲线呈现出“S”型,可划分为无损伤阶段、损伤快速发展阶段、损伤减速发展阶段、损伤完成阶段;粉砂岩总损伤率演化曲线呈现出正态分布,可划分为起始阶段、快速增长阶段、快速衰减阶段、完成阶段;围压对损伤发展具有抑制作用．     

化学腐蚀对砂岩物理力学性质影响的试验研究

通过对不同水化学溶液浸泡后砂岩物理力学性质的试验研究,对比分析了溶液pH值、浓度及水化学成分对砂岩的腐蚀程度,初步探讨了砂岩试样的水化学腐蚀机理。试验结果表明:经化学腐蚀后砂岩的脆性减弱延性增强,而对砂岩侧向变形的影响规律并不明显;砂岩力学参数降低的劣化程度与溶液中溶出离子浓度的大小存在一定的对应关系,亦即溶液中溶出的离子浓度越高,砂岩力学参数降低程度越大;可以用砂岩的纵波波速来反映其内部孔隙率的变化情况,由于纵波波速的测试不会对砂岩产生损伤,因此可以对同一试样进行不同腐蚀作用时间的纵波波速测试,从而避免了岩石不均匀性所带来的误差。     

冻融循环对绿砂岩动态抗压性能影响的试验研究

冻融循环对岩石材料的性能有着至关重要的影响.为研究冻融循环对绿砂岩物理及动态抗压强度特性的影响，对冻融0、25、50、75、100次的绿砂岩开展了应变率范围为55.98～151.84 s^-1的动态压缩试验.研究发现，随冻融循环次数增加，质量、纵波波速减小，孔隙率以及饱和吸水率增大. 50次冻融循环后绿砂岩内部损伤严重，饱和吸水率增速逐渐降低，穿晶裂纹及裂纹簇增多.冻融次数对动态抗压强度起劣化作用，应变率对动态抗压强度起强化作用，两者影响机制相反，而冻融次数和应变率增加均会提高砂岩的破碎程度.综合纵波波速和孔隙率建立冻融损伤因子，给出了考虑冻融损伤、应变率的动态抗压强度经验方程.基于纵波波速、孔隙率分别建立的强度衰减模型均能够很好地反映动态抗压强度的劣化规律；动态抗压强度均随纵波波速变化量、孔隙率变化量增加而减小.     

西沙群岛珊瑚礁灰岩物理力学特性试验研究

珊瑚礁灰岩是一种特殊的岩土类型,由于其物质组成、结构和发育环境的特殊性,导致其具有独特的物理力学特性.文章通过对西沙群岛珊瑚礁灰岩的室内物理力学特性展开试验,设定试验流程,分析珊瑚礁灰岩的纵波波速试验、密度试验、孔隙率试验及单轴抗压强度试验等结果,采用回归分析方法,提出珊瑚礁灰岩岩块密度ρ与纵波波速V_P、孔隙率n与干燥波速V_P以及单轴抗压强度R与岩块纵波波速V_P的回归方程.     

石漠化的概念及其内涵

石漠化是目前西部地区经济发展、生态恢复与重建工作最为严重的问题之一。笔通过对荒漠、荒漠化、沙漠化等相关概念的比较和现有石漠化内涵的归纳总结，在分析石漠化的形成原因、特点、区域和基质的基础上，认为石漠化属于荒漠化的范畴，是人为干扰与自然背景共同作用的结果。石漠化特指在我国南方湿润地区，碳酸盐岩发育的喀斯特脆弱生态环境下，由于人为干扰造成植被持续退化乃至丧失，导致水土资源流失，土地生产力下降，基岩大面积裸露于地表(或砾石堆积)面呈现类似荒漠景观的土地退化过程。     

地震作用下大直径嵌岩单桩动力响应数值分析

以大直径嵌岩单桩为研究对象，对地震荷载作用时桩、土、岩的变形规律及桩基刚度进行分析，在有限元-无限元耦合数值模拟中引入土体非线性黏弹性本构模型与岩体损伤本构模型来描述桩周土、岩介质刚度随应变衰减的特性。数值模拟结果表明，大直径嵌岩单桩位移、加速度等动力响应，土体非线性滞回特性以及岩石损伤程度等显著受到桩基嵌岩深度、岩石风化程度和地震烈度等因素的影响，在设计时应深入分析。     

不同退化湿地土壤含水量纵向变化分析

以若尔盖湿地作为研究对象,测定了不同退化程度湿地的土壤水分含量,并分析其随土壤深度变化的纵向变化规律.结果表明,在典型苔草湿地中,土壤含水量主要受植被根系蓄水影响,在20 cm深度左右含水量达最大.在轻度和中度退化湿地中,土壤含水量受植被根系蓄水和地下水的共同影响,土壤深度在20 cm以内,随土壤深度增加而增加;土壤深度在20~65 cm之间,土壤含水量随深度增加而减少;土壤深度在65 cm以下,土壤含水量随深度增加而增加.在严重退化湿地中土壤含水量主要受地下水影响,随深度增加持续增加.     

西南喀斯特山区水资源开发利用模式

喀斯特山区、沙漠边缘及黄土高原是我国的生态环境脆弱带。喀斯特山区特殊的地质地貌环境，造成了喀斯特地区“地高水低”、“雨多地漏”、“石多土少”、“土薄易旱”，致使出现特有的湿热气候下的喀斯特干旱缺水。根据喀斯特地区的特点，提出了在喀斯特地区应因地制宜，采用“集雨工程”、“集流工程”、“提水工程”及兴建地下水库、溶尘洼水库、地表低坝等小微型水利工程，实施分散拦蓄、分散供水，以化整为零方式解决喀斯特山区整体性的干旱缺水问题。     

三江源地区草地退化对土壤含水量的影响

【目的】研究草地退化对青海三江源地区土壤含水量的影响,为草地生态系统的综合监测与评估提供科学参考。【方法】根据遥感解译数据,得到20世纪70年代以来三江源地区草地退化的时空特征,结合不同土壤类型、不同退化等级下的孔隙度实测数据,利用空间分布替代时间演替的方法得到不同时段土壤饱和含水量的时空变化,分析该区草地退化与土壤饱和含水量的关联程度。【结果】20世纪70年代中后期至2004年,三江源地区草地退化现象持续发生; 2004—2012年,该区草地得到了一定程度的恢复。20世纪70年代中后期至2004年,三江源地区草地土壤饱和含水量减少了45.58亿m³; 2004—2012年,草地土壤饱和含水量减少了1.50亿m³。【结论】尽管草地退化情况略有减轻,但草地土壤饱和含水量表现出持续减少的现象。植被退化是三江源地区土壤退化的直接原因,由其引起土壤理化性状的改变,进而影响土壤持水性。     

钢筋锈蚀作用下盾构隧道结构损伤劣化性能

在长期的水土荷载和侵蚀性物质联合作用下,盾构隧道钢筋混凝土衬砌结构会经历腐蚀-损伤-劣化过程而逐渐失效,导致服役性能大幅降低。本文引入内聚力模型（CZM）及混凝土塑性损伤模型（CDP）,建立考虑钢筋混凝土间粘结滑移的盾构隧道衬砌锈蚀三维数值模型。综合考虑钢筋锈蚀引起的自身力学劣化、混凝土有效截面损失及钢筋混凝土粘结性能退化等因素,分析了围岩水土荷载和钢筋锈蚀耦合作用下衬砌结构形变、损伤演变规律和整体结构劣化特征。研究表明：1）锈蚀作用导致衬砌结构刚度降低,大大加深了衬砌结构的变形程度。锈蚀造成衬砌结构不同部位的刚度损失不同,反映了锈蚀作用下衬砌结构损伤的差异性。2）衬砌结构的围岩侧与临空侧损伤差异较大。相同锈蚀率下,衬砌受压侧受到挤压作用,限制裂缝的发展,导致受压侧损伤很小。3）在锈蚀过程中隧道衬砌结构拱顶弯矩不断减小,拱顶损伤不断加深,损伤区域逐渐扩展,截面刚度损伤最显著。4）衬砌结构自身性能不断劣化,出现内力重分布。衬砌结构的裂缝多出现在围岩侧。研究成果可为隧道衬砌结构服役性能的评估提供参考。     

塌陷地复垦土壤特性变异研究

采用野外取样结合室内分析的方法,研究兖州矿区采煤塌陷地土壤特性,以及矸石复垦和就地取土复垦地复垦5年的土壤特性变化。结果表明：采空区地表塌陷引起的附加坡度是土壤退化的主要原因;从5年的复垦效果来看,复垦可有效改变土壤退化趋势,且就地取土复垦土地土壤特性优于矸石复垦土地;两种复垦耕地还存在着影响土壤生产力发挥的不利因素。建议通过增旆有机肥、种植绿肥增加土壤有机质含量,以及采取适宜的农业措施可有效促进土壤各肥力要素的形成,提升土壤肥力水平、恢复土壤生产力。     

Control of cation concentrations in stream waters by surface soil processes in an Amazonian watershed

The chemical composition of ground waters and stream waters is thought to be determined primarily by weathering of parent rock. In relatively young soils such as those occurring in most temperate ecosystems, dissolution of primary minerals by carbonic acid is the predominant weathering pathway that liberates Ca2+, Mg2+ and K+ and generates alkalinity in the hydrosphere. But control of water chemistry in old and highly weathered soils that have lost reservoirs of primary minerals (a common feature of many tropical soils) is less well understood. Here we present soil and water chemistry data from a 10,000-hectare watershed on highly weathered soil in the Brazilian Amazon. Streamwater cation concentrations and alkalinity are positively correlated to each other and to streamwater discharge, suggesting that cations and bicarbonate are mainly flushed from surface soil layers by rainfall rather than being the products of deep soil weathering carried by groundwater flow. These patterns contrast with the seasonal patterns widely recognized in temperate ecosystems with less strongly weathered soils. In this particular watershed, partial forest clearing and burning 30 years previously enriched the soils in cations and so may have increased the observed wet season leaching of cations. Nevertheless, annual inputs and outputs of cations from the watershed are low and nearly balanced, and thus soil cations from forest burning will remain available for forest regrowth over the next few decades. Our observations suggest that increased root and microbial respiration during the wet season generates CO2 that drives cation-bicarbonate leaching, resulting in a biologically mediated process of surface soil exchange controlling the streamwater inputs of cations and alkalinity from these highly weathered soils.     

东平湖地区地下水化学特征及质量评价

为分析东平湖周边地区地下水化学特征及地下水质量,运用离子分析、数理统计、Piper 三线图及 Gibbs 图等方法,对研究区枯水期及丰水期溶解性总固体(total dissloved solid,TDS) 时空分布、离子特征、水化学类型、影响因素和离子来源进行了分析; 采用综合评价法对地下水水质进行了评价,并对其时空分布及水质成因进行了简析。结果表明: 东平湖周边地区地下水 TDS 值普遍偏高,枯水期与丰水期空间分布规律差异不大; 地下水中阳离子以 Ca^{2 +}、Na⁺为主,阴离子以 HCO₃^-、SO₄^{2 -}为主,水化学类型枯水期以 HCO₃·SO₄-Ca·Na 型水为主,丰水期以 HCO₃-Ca·Na 型水为主; 枯水期地下水化学特征主要受岩石风化作用影响,部分受蒸发浓缩作用影响,离子主要来源为蒸发岩溶解及碳酸盐溶解的共同作用,丰水期主要受岩石风化作用影响,离子主要来源...