道路沥青疲劳与断裂特性研究进展及发展趋势

疲劳开裂是沥青路面的主要病害之一,其产生与发展直接制约着道路基础设施生命周期的服役水平与行车舒适安全。近年来,沥青疲劳特性及其对路面抗疲劳性能的贡献日益得到关注,聚焦和解析沥青尺度的疲劳与断裂特性对我国未来沥青路面实现长寿命耐久服役具有重要意义。目前评价沥青疲劳与断裂性能的室内测评手段及数据建模分析方法较多,但尚未形成统一的测评技术体系。随着近年来的不断探索,在试验测评方法方面,逐渐形成了以线性振幅扫描试验为代表的沥青疲劳性能加速测评手段,且其与传统时间扫描疲劳试验均体现出较好的一致性;而在数据分析与建模方法方面,线黏弹特性、耗散能、虚应变能分析以及断裂力学相关方法被逐步应用,驱动沥青疲劳和断裂特性的评价与研究体系逐步从经验走向精准。本文主要从疲劳与断裂测评手段、损伤及失效行为特征判别、疲劳寿命预测方法三方面系统地梳理和归纳沥青疲劳与断裂特性研究方向的最新进展,同时分析了目前沥青尺度疲劳与断裂特性研究尚且存在的问题,展望了未来研究发展趋势,为我国抗疲劳长寿命沥青路面理论与技术的不断发展提供了参考。

北苏鲁威海地区共生伟晶岩脉-钙硅酸盐岩的形成机制和地质意义

威海位于苏鲁造山带最北端,出露片麻岩和榴辉岩等多类超高压岩石,是研究大陆俯冲带变质、深熔和熔体效应的理想靶区。基于详细野外观察,本文对该区的一套钙硅酸盐岩、伟晶岩脉和寄主片麻岩进行了岩相学、地球化学和锆石年代学等研究,旨在深入探究超高压变质岩的多期熔融及与之伴随的地质过程。阴极发光显示,三类岩石中的锆石整体具有核-边结构,继承核年龄为859±20Ma~272±6Ma,与苏鲁变质岩内大多残余岩浆锆石的年龄一致。新生锆石共记录了约237±4Ma、224±7Ma~218±2Ma和177±5Ma~166±3Ma等三组年龄。结合不同微区的稀土元素特征,本文认为,237±4Ma记录了峰期变质时代,而224±7Ma~218±2Ma和177±5Ma~166±3Ma年龄的锆石呈现典型的深熔锆石特征,分别代表俯冲陆壳折返至高压榴辉岩相和加厚地壳初始伸展阶段的部分熔融年代。伟晶岩与片麻岩中继承锆石的Hf同位素组成不同,表明形成伟晶岩的熔体并非寄主岩石直接熔融而来。此外,钙硅酸盐岩及其内部的单斜辉石具有极低的Cr、Ni等相容元素含量和负Eu异常特征,且均显示大离子亲石元素富集、高场强元素亏损的特点。并且,钙硅酸盐岩与苏鲁超高压片麻岩的Sr-Nd同位素组成接近,其内部继承/新生锆石与伟晶岩中相应锆石微区的Hf同位素组成一致。综合分析上述数据并结合前人成果,本文推测,钙硅酸盐岩为深俯冲陆壳折返阶段长英质熔体与片麻岩内部的大理岩团块发生熔岩反应所致。综上,本研究进一步约束了俯冲陆壳在折返及造山垮塌阶段两期熔融的时间及熔体来源等信息,并为大陆俯冲带深部的熔体效应和物质循环提供了参考。

Trace Elements of Multi-stage Minerals and Titanite U-Pb Dating for the Gneisses from Liansan Island,Sulu UHPM Belt

Gneisses with anatectic characteristics from the Liansan island in the Sulu UHPM(ultra-high pressure metamorphic)belt were studied for petrography,titanite U-Pb dating and mineral geochemistry.Three origins of garnets are distinguished:metamorphic garnet,peritectic garnet and anatectic garnet,which are formed in the stages of peak metamorphism,retrograde anatexis and melt crystallization,respectively.The euhedral titanite has a high content of REE and high Th/U ratios,which is interpreted as indicating that it was newly-formed from an anatectic melt.The LA-ICP-MS titanite U-Pb dating yields 214-217 Ma ages for the titanite(melt)crystallization.The distribution of trace elements varies in response to the different host minerals at different stages.At the peak metamorphic stage,Y and HREE are mainly hosted by garnet,Ba and Rb by phengite,Sr,Nb,Ta,Pb,Th,U and LREE by allanite and Y,U and HREE by zircon.During partial melting,Y,Pb,Th,U and REE are released into the melt,which causes a dramatic decline of these element contents in the retrograde minerals.Finally,titanite absorbs most of the Nb,U,LREE and HREE from the melt.Therefore,the different stages of metamorphism have different mineral assemblages,which host different trace elements.

模拟氮沉降对马尾松土壤微生物群落结构及温室气体释放的影响

以2年生马尾松(Pinus massoniana)盆栽苗土壤为对象,通过施氮肥模拟氮沉降对土壤理化性质、微生物群落结构及温室气体释放的影响,探明氮沉降对森林土壤温室气体释放的驱动机制。结果表明,模拟氮沉降处理显著提高了土壤速效氮含量和苗木根系氮含量;土壤微生物碳(SMBC)含量比对照显著下降78%,而土壤微生物氮(SMBN)则提高2.6倍。模拟氮沉降处理显著降低土壤中微生物群落总含量。施氮肥对马尾松土壤N_2O和CO_2的释放速率均有显著影响,增施氮肥不仅显著提高了土壤N_2O的释放速率,而且CO_2释放速率短期内也显著提高,但伴随微生物群落的下降,施肥后期CO_2释放速率表现下降趋势。相关分析表明,土壤CO_2和N_2O释放与土壤pH值、土壤温度、土壤湿度、土壤速效氮含量及SMBC、SMBN相关;逐步回归分析表明,土壤硝态氮含量的变化是驱动土壤温室气体释放的主导因子。3株种植单位土壤体积内根系生物量较高,增加了土壤水分的消耗速率和氮的吸收固定,因而减少N_2O的释放速率。以上研究阐明了氮沉降或过量施肥对土壤氮含量、土壤pH值、根系生物量及氮含量、土壤微生物群落结构等因子的影响,这些因子直接或间接影响土壤温室气体释放速率。氮沉降及施用氮肥是加快土壤温室气体(CO_2和N_2O)排放进程的重要因素。