砂岩冻结/解冻过程蠕变特性研究

寒区岩体长期经受荷载与冻融的共同作用,若不考虑冻融过程对其长期力学行为的影响,将会给寒区工程建设和安全运营带来重大的安全隐患。为此,以寒区某边坡工程砂岩为研究对象,通过开展不同冻结温度下的冻结/解冻过程单轴分级加载蠕变试验,使岩石在同一应力状态下处于冻结和解冻过程,真实再现寒区工程岩体长期力学响应特征。以此研究冻结/解冻过程对岩体长期力学特性的影响,并对其蠕应变、稳态蠕变速率及长期强度等宏观力学指标进行量化分析。结果表明:(1)砂岩冻结过程先后经历冷缩阶段、冻胀阶段和稳态蠕变阶段,解冻过程只经历融缩阶段和稳态蠕变阶段;冷缩阶段和融缩阶段砂岩发生收缩变形,冻胀阶段则发生膨胀变形;(2)冻结/解冻温度为-5℃/25℃、-10℃/25℃、-15℃/25℃时,砂岩蠕应变较常温状态下蠕应变增幅范围分别为102%~193%、81%~126%、105%~194%,解冻后稳态蠕变速率较冻结前最大增长3.65倍、4.31倍、5.56倍,冻结/解冻过程蠕变砂岩的长期强度是常温状态下长期强度的96.33%、88.52%、75.44%;(3)应力对冷缩、冻胀变形的产生起抑制作用而对融缩变形的产生起促进作用;冻结温度越低,冻胀变形和解冻后融缩变形越明显。文章提出的将蠕变与冻融过程相结合的试验方法能较为真实地反映工程实际,该方法为寒区岩体工程长期稳定性评价提供新途径。

滇西北高山松根径与胸径相关性模型比选研究

在滇西北调查高山松样木总株数862株,有效样木824株,系统抽取建模样木618株,检验样木206株。选用10种一元线性或非线性回归方程,拟合各胸径D与根径DR模型参数,并进行了适用性检验。结果表明,模型D=-2.710599+0.938673DR-0.000911DR^(2),离差平方和(SSR)值相对较小、总相对误差(RS)为0、相关系数(R^(2))0.987、预估精度99.44%,残差图以横轴为中心分布最为均匀随机,模型参数变动系数最大值为32.3%,说明模型稳定。检验样本实测值和估计值没有显著差异,该模型最优。

冻融-荷载共同作用下砂岩损伤力学特性

寒区工程岩体长期承受冻融循环与荷载的共同作用,致使岩体力学性质劣化,极易引发各类地质灾害和工程事故。为真实再现寒区工程岩体在反复冻融过程中的力学响应特征,将岩石在受荷(0、15%σc、30%σc、40%σc,σc为岩样的平均峰值强度)状态下进行冻融循环,而后在此基础上开展力学特性研究。结果表明:砂岩质量损失率随冻融次数增大呈幂函数增长,且受荷水平越高质量损失率越大,最大质量损失为0.37%;受荷砂岩因冻融过程中两端面受端部摩擦力的长期作用,受扰动后极易出现岩石基质脱落现象。随冻融次数增加,岩样孔隙率呈幂函数增长、纵波波速呈指数函数衰减;砂岩在15%σc应力水平下冻融,其孔隙率增幅最缓、纵波波速降幅最慢,15次冻融循环后孔隙率增长6.00%,纵波波速衰减7.91%。岩样峰值强度和弹性模量与冻融次数呈负相关,冻融过程砂岩所受荷载水平对其力学特性影响较为显著,冻融早期受荷砂岩抵抗冻融作用的能力较强,而长期冻融循环作用下砂岩受荷水平越高抵御冻融作用的能力越弱;砂岩峰值应变与冻融次数呈正相关,砂岩冻融过程所受荷载水平对其变形特性产生明显的影响,受荷冻融岩样单轴压缩峰值应变小于无荷冻融岩样。运用损伤力学基本原理建立考虑受荷冻融及力学加载因素的分段损伤本构模型,模型与试验数据匹配度良好,能较好地适用于描述受荷冻融岩石加载损伤破坏过程。

滇西北高山松根径立木材积表编制

为满足林政管理及理论研究需要,利用滇西北地区647株高山松编表样木数据,选用8种一元材积回归方程,拟合各模型参数,建立了高山松材积与根径回归模型,并用检验样本215株进行了适用性检验。结果表明,滇西北地区高山松材积与根径最佳模型为V=7.730919×(1^(-e-0.020279×DR))^(3.753409),相关系数(R^(2))为0.91,总相对误差(RS)为-0.20%,符合森林资源调查精度要求。在此基础上,编制了滇西北地区高山松根径立木材积表。

基于GIS+BIM的山区铁路施工进度管理系统研究

针对传统山区铁路施工进度采用电子表格管理所导致的标准化低、直观化差等问题,设计基于GIS+BIM的铁路施工进度管理系统。通过设计图形化的进度数据采集方式,为不同施工单位进度填报提供了统一的数据入口;对进度数据进行统计分析,融合工程进度计划数据,动态展示工程进展与计划情况,驱动工点BIM模型在三维场景中展示三维进度。应用表明,该系统能够提高进度数据的统一性和进度展示的直观性,为铁路施工管理数字化提供支撑。

云南省华山松二元立木材积模型研建

选取10个华山松二元立木材积备选模型,将建模数据带入备选模型进行计算,得出备选模型参数估计值。基于参数估计值,将建模样本中胸径、树高分别代入10个备选模型中求算单株二元理论材积,利用单株二元理论材积与实测材积进行拟合分析,得出离差平方和(SSR)、相关系数(R^(2))、总相对误差(RS)、相对误差平均值(REA)、相对误差绝对平均值(REAA)和预估精度6个评价指标。评价指标对比分析结果表明:模型V=c_(0)D^(c_(1))H^(c_(2))各项指标明显优于其他模型,对该模型进行残差检验、F检验分析,各项指标均达到相关技术标准规定。综合分析,可以选用模型V=0.0000710744×D^(1.852583)×H^(0.975667)作为华山松人工林二元立木材积表编制及森林蓄积量调查模型;选用模型V=0.0000891114×D^(1.838706)×H^(0.891723)作为华山松天然林二元立木材积表编制及森林蓄积量调查模型。

冻融作用下不同饱和度红砂岩损伤力学特性

为研究不同饱和度条件下冻融循环作用对岩石损伤规律及力学特性的影响,以饱和度分别为30%,50%,70%,90%和100%的红砂岩为对象,进行冻融循环、电镜扫描(SEM)及单轴压缩试验,分别得到不同冻融循环次数后岩样孔隙率、SEM图像及应力-应变曲线,建立不同饱和度冻融受荷岩石宏观统计损伤演化方程,从细微观角度系统分析饱和度影响下冻融受荷岩石的劣化机制。研究结果表明:随着冻融循环次数增加,孔隙率呈现先快后慢的增长趋势,且当饱和度大于70%后,孔隙率迅速增大。低饱和度下岩样矿物颗粒黏结紧密,颗粒边界不明显,孔隙较少;随着饱和度增大,胶结物的溶蚀作用逐渐加速,颗粒间胶结减弱,溶蚀孔洞增多;岩样冻融循环后裂隙平均长度和孔隙平均面积均随饱和度增大逐渐增长。岩样整体呈剪切破坏,剪切破坏面随饱和度增大逐渐增多并贯穿整个岩样。峰值强度和弹性模量随饱和度增大呈"上凸式"指数减小,当饱和度达到70%后,降幅迅速增大;随冻融循环次数增加,峰值强度和弹性模量呈"下凹式"指数降低,冻融循环10次后,降幅趋于减小。饱和度为70%、冻融循环为10次是该红砂岩损伤劣化的界限值。相比冻融循环作用的损伤劣化影响,饱和度对岩石性质的改变更显著。

低温环境下红砂岩蠕变特性及其模型

为研究低温环境下岩体工程的长期稳定性,以饱水状态下的陕西红砂岩为研究对象,采用MTS810岩石力学试验机进行不同温度(20,-10,-20℃)条件下的分级加卸载单轴蠕变试验,研究了不同温度条件下红砂岩的蠕变特性及温度对岩石蠕变特性的影响。根据蠕变试验结果,将岩样总应变分为瞬时应变和蠕变应变,瞬时应变由瞬时弹性和瞬时塑性应变组成,蠕变应变由黏弹性和黏塑性应变组成。结果表明,瞬时应变随应力水平的增加而增大,瞬时弹性应变与应力呈近似线性关系;随着应力水平的增加,黏塑性应变随时间逐渐增加,总应变中黏塑性应变的比例也趋于增大。随着温度的降低,岩样瞬时应变及相同应力水平下的蠕变应变均减小,蠕变持续时间延长,岩石破坏强度提高。根据岩样的变形特性结合蠕变试验结果,引入分数阶微积分,建立考虑低温影响的非线性流变模型;采用通用全局优化算法结合最小二乘法中的Levenberg-Marquarat算法对不同温度环境中的蠕变试验结果进行参数识别,理论曲线与试验结果吻合度较高,尤其加速蠕变阶段效果较好,表明该模型能够很好地描述红砂岩在低温环境下的蠕变行为;对不同温度条件下的模型参数进行分析,结果表明,随着温度的降低弹性模量E3(T)呈抛物线式增长,而弹性模量E1(T),E2(T)及黏性系数η1(T)呈指数形增长,为冻结法施工和寒区岩体工程长期稳定性分析提供理论依据。

冻融岩石蠕变特性及孔隙结构演化特征研究

寒区露天岩体面临着循环冻融和长期荷载共同作用引起的时效性损伤的考验。为探究寒区环境对岩体稳定性的影响,以陕北某工程的红砂岩为研究对象,从冻融岩石的宏观蠕变特性及细观结构的演化特征着手,通过冻融岩石的加卸载蠕变试验,并配合核磁共振检测,对冻融红砂岩蠕变过程中的宏观力学指标及细观参数的演化进行定量分析。结果表明:应力水平在0.3σucs~0.5σucs时,孔径分布在一个较小范围内波动,当应力水平增高至0.5σucs~0.6σucs时,小孔(横向弛豫时间T_(2)<10 ms)占比下降,大孔(T_(2)>10 ms)占比上升;冻融加剧了蠕变阶段孔隙度的增长,高应力水平下冻融对孔隙度增长的影响更为显著。引入分形理论表征孔隙结构的复杂程度,发现大孔有明显分形特征,而小孔分形特征不明显,总孔分维DT与孔隙度呈正相关;孔隙结构的复杂程度仅在孔隙度较大时才明显影响岩石的蠕变力学特性。建立了有关冻融作用影响及蠕变损伤的冻融-损伤蠕变模型,模型曲线可以很好地反映冻融岩石的蠕变破坏特征,且与试验曲线吻合良好。本研究可为冻融环境下的岩体工程建设提供理论依据。

某核电机组安全壳打压试验期间安全壳外加应变计数据分析研究

全寿命监测安全壳的变形是评估其安全状况的重要手段,对于预埋监测应变计的失效则需在壳外壁加装应变计,然而,替代应变计的监测数据是否能合理反映内部变形规律是亟待解决的关键问题。以CPR1000某核电机组为研究对象,基于ANSYS建立了安全壳结构三维精细化模型,采用实体力筋法和降温法来模拟预应力筋以及预拉力的施加;通过整体式模型考虑混凝土中普通钢筋的影响,以及节点耦合来实现钢衬里与混凝土的相互作用。进而结合该机组大修打压试验期间预埋应变计的监测数据,验证所建立模型的合理可靠性;并通过对混凝土和预应力筋的参数敏感性分析,进行模型材料参数的修正。最后,在典型荷载作用下探讨安全壳结构内部和外部变形之间的关系及变化规律。计算结果表明:当混凝土弹性模量取45 GPa,其他参数取初始值时,修正模型的计算应变值与现场监测结果吻合较好,且沿远离设备舱口的壁厚呈线性分布。在安全壳外墙上增加应变片的监测结果可以很好地反映内部变形规律,说明替代方案是可行的。

锚固岩石蠕变特性试验研究

锚杆支护是地下岩体工程的主要支护方式之一。为了揭示锚固岩体在实际情况下的长期力学特性,文章对标准砂岩试件沿径向钻孔、张拉钢丝并施加预应力,通过室内单轴压缩蠕变试验,对锚固前后岩石的蠕变力学特性进行了研究。结果表明:锚固后岩石的力学性能产生了明显的改善,对径向变形的抑制效果更加显著;锚固后岩样轴向瞬时变形平均降低27%,径向瞬时变形降低60%,蠕变变形降低14%;根据岩样的变形特点,选用Burgers模型描述两种岩样的流变特性,并分析了流变模型参数的变化规律。

冻融作用下岩石孔隙扩展演化特征研究

为探究岩石在冻融循环作用下的裂隙演化特征,利用CT扫描技术,获取不同冻融次数岩石的三维图像,并通过孔隙网络模型参数进行定量表征,研究岩石随冻融循环的裂隙形貌演化过程,以及孔隙结构随冻融次数的变化。结果表明:完整岩石冻融微裂隙主要集中在岩石外围,呈环形片状;而裂隙岩石冻融产生的微裂隙主要存在于预制裂隙周围和岩桥区域,且分布范围更广。冻融循环作用后,完整与裂隙岩石的PNM中各类孔隙变化特征不一。前者孔隙数量减少,小孔占比逐渐减小,中大孔占比增大,孔隙分布位置较为均匀;后者孔隙数量增加,但中孔占比减小,大孔占比迅速增大且主要集中在岩心上下端面。在冻融过程中,岩石各类孔喉结构主要参数均呈增长趋势,裂隙岩石孔喉网络发育更剧烈,冻融结束后其最大喉道半径增长幅度约为完整岩石的2倍。在冻融前期,冻融循环作用主要促进岩石孔隙相互连通,后期主要表现为孔喉加速扩张,且裂隙岩石孔隙率增长速率均大于完整岩石。研究结果可为寒区岩体破坏机理及灾害防治提供参考。

程海湖夏季浮游植物功能群特征及其影响因子研究

为探究高原湖泊浮游植物功能群特征与环境因子间关系,以地处青藏高原与云贵高原的衔接部位的程海湖为研究对象。于2018年6、7、8月对程海湖水体进行采样分析得到每月浮游植物与环境因子数据。运用Reynolds等提出的浮游植物功能群的划分标准,将程海湖夏季浮游植物进行功能群划分。对浮游植物多样性和均匀度指数的时空分布进行深入分析。结果表明,程海湖浮游植物可分为16个功能群,其中以圆柱鱼腥藻为代表的功能群H1、以双眼鼓藻为代表的功能群N、以微小四角藻为代表的功能群J、以坎宁顿拟多甲藻为代表的功能群L0、以尖头藻为代表的功能群SN、以伪鱼腥藻为代表的功能群S1为程海湖常见功能群,S1和SN功能群均在8月出现,夏季优势功能群动态变化为:H1→H1→H1/S1。程海湖6、7、8月Shannon-Wiener多样性指数平均值分别1.97、1.28和2.84,Peilou均匀度指数分别为0.44、0.32和0.67,湖泊8月水质条件最优,在空间分布上各区域均无明显差异。利用冗余分析(RDA)探讨程海湖浮游植物功能群与环境因子之间的关系,分析表明,溶解氧(DO)、总氮(TN)、总有机碳(TOC)、氨氮(NH4+-N)和浊度(Turb)是影响浮游植物功能群分布的主要环境因子。

南海东北部混合层深度对热带气旋海鸥和凤凰的响应

利用Argo浮标和多源卫星遥感获取的温度、盐度剖面数据和海表面温度(sea surface temperature,SST)、海表面风场等数据,结合美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental PredictionⅡ,NCEPⅡ)再分析资料,研究了南海东北部混合层深度(mixed layer depth,MLD)对2014年9月中下旬相继过境的热带气旋"海鸥"(台风)和"凤凰"(热带风暴)的响应。结果表明,受"海鸥"和"凤凰"过境时的"风泵"作用,海-气界面向上进入大气的最大净热通量由170W·m^(–2)升高至400W·m^(–2),引起SST最大降温达到3.02℃。在时间尺度上,后续的"凤凰"使"海鸥"引发的"冷迹"持续超过10天,出现SST降温的"叠加效应"。"海鸥"过境1天后,其"冷迹"MLD从23m加深至50m;而"凤凰"过境8h后,风应力驱动的离岸埃克曼输送引发了沿岸上升流,导致台湾西南部近岸海域MLD从31m加深至91m。热带气旋过境后,在混合层内,剖面盐度迟于剖面温度达到充分均匀,且盐度恢复快于温度,揭示混合层响应的"时滞效应"。在空间分布上,MLD与SST在两个热带气旋路径右侧(沿其移动方向)的变化幅度均大于左侧,而"冷迹"内MLD的不均匀加深,甚至变浅,可能揭示了下层冷水因埃克曼抽吸在上升流与下降流之间转换而被抬升到不同高度。

基于DELMIA的碾压混凝土拱坝施工过程仿真

采用DELMIA软件将施工仿真应用到碾压混凝土拱坝,将施工过程可视化和数据化。采用这种仿真模拟技术对施工过程进行仿真,变更参数、修改方案比较容易,可优化施工机械配置、施工技术参数和施工方案。DELMIA的DPM模块充分利用"数字样机"的三维数据,实现在三维基础上的3D方案规划,并对项目施工过程、资源分配、节点管控等进行三维可视化模拟并验证。可视化仿真创建方法实现了仿真建模、模型处理、仿真过程和仿真结果的可视化。DELMIA的QUEST模块用离散事件动态系统网络模型来动态仿真,将系统工程中的排队理论和实际逻辑约束相结合,得到与实际情况基本一致的仿真结果。研究了基于DELMIA的高碾压混凝土拱坝施工过程仿真与优化的理论方法及其应用。通过DELMIA的DPM模块研究实现了碾压混凝土拱坝施工过程的动态可视化仿真;通过施工安全仿真,促进施工辅助设施的设计,保障了人员操作的安全;实现了施工计划的三维关联和查询。利用DELMIA的QUEST模块建立了混凝土施工交通运输系统排队网络仿真模型,利用离散分析技术解决了混凝土运输的排队问题。

我国城乡居民在外用餐口粮消费量的估计--基于修正数据后的测定

随着新型城镇化的推进和居民收入水平的提高,在外用餐逐渐成为城乡居民的日常饮食方式之一,由此带动在外口粮消费量快速增长,并成为我国粮食供求平衡体系中不可忽视的重要组成部分。基于1995~2019年不同统计口径下的全国统计数据,根据现有统计口径合理修正后,利用李国祥建立的居民在外口粮消费量估计模型,重新测算我国居民在外口粮消费量与全部口粮消费量。研究表明,2019年全国城乡居民在外口粮消费量为4810.31万吨,占全国居民口粮消费量的比重超过20%。尽管在外口粮消费量的增长不会显著影响口粮需求总量,却将深远改变我国粮食的流通和市场消费格局,并为精准制定粮食安全政策提供数据支撑和参考依据。

基于地理国情的自然保护区人类活动监测研究

针对自然保护区的保护力度不够和生态环境受到矿产开发、能源建设、种植与养殖、旅游开发等人类活动的干涉和影响问题,在分析监测内容与分类内在联系的基础上,提出一种面向省级以上自然保护区人类活动信息快速、精确提取和多视角统计分析的流程和方法,以山东省省级以上自然保护区为例进行应用研究,准确查清自然保护区人类活动的空间分布状况、类型、强度及其动态变化等特点,可为自然保护区日常监管和生态环境保护等提供基础数据和支撑。

省域冬小麦种植面积监测分析方法与应用

提出一种面向省域的冬小麦种植图斑提取技术和多维度多视角的综合统计分析方法,能够快速准确地提取大范围冬小麦种植图斑及其在行政区划、地形地貌、土地利用类型、基本农田、粮食产能区空间的分布特征,可为全省农作物种植优化布局、粮食估产与安全、土地开发利用、生态建设等提供空间决策支撑。

Impact of hydroelectric projects on river environment: Analysis of water quality changes in Ningxia Reach of Yellow River

In this paper, the relationship between hydroelectric projects and the river environment is analyzed. Recently, the large-scale regulation of runoff by large hydroelectric projects in the Ningxia Reach of the Yellow River has altered natural runoff processes, causing an increase in the probability of low discharge and an overall adjustment of riverbed evolution and river characteristics. During low-flow years, the combined effects of these two changes can weaken the self-purification capacity and reduce the water environmental capacity of the river. This is one of the main reasons for the recent decrease of water quality in the Ningxia Reach. This research shows that it is necessary to implement river training projects to maintain stable flow paths, not only for adjusting river regimes and for flood control, but also for increasing the self-purification capacity and the water environmental capacity of the river. Methods and proposals for coordinating the operation of hydroelectric projects with the protection of the river environment are presented in the interest of promoting sustainable development.

GIS在突发公共卫生事件中的应用现状与展望

地理信息系统(GIS)为突发公共卫生事件应对提供了空间视角和信息工具。随着突发公共卫生事件频繁发生,GIS在突发公共卫生事件中得到了广泛应用。本研究从突发公共卫生事件应急的角度,总结了GIS在应急预案与推演、监测预警、网络直报、信息发布、应急指挥决策、现场调查处置、医疗救治与资源配置、精准隔离与防控等方面的应用现状和特点,并从新型信息技术集成、信息整合与共享、动态展示和平台多样性等方面分析了GIS深入应用的方向,利于GIS更深入地融合到突发公共卫生事件的应对中,更加精准地提供空间决策支持。