山东莱州湾南岸晚上新世以来(6.8~0.004 Ma)古植被演替与海平面波动

【研究目的】海岸带沉积物中的微体古生物化石保存着丰富的地质环境信息,本文的目的是重建莱州湾南岸晚上新世以来的古植被演替与海平面波动关系。【研究方法】拟通过对HLL01钻孔的孢粉、淡水藻类、海相沟鞭藻、有孔虫内衬等微体古生物化石的分析,恢复和重建莱州湾南岸及其附近地区晚上新世以来的古植被演替与海平面波动。【研究结果】(1)在晚上新世—早更新世阶段(约6.8~1.6 Ma),大量的陆生草本花粉(75.13%)指示研究区的植物群落主要以藜科、蒿属及禾本科为主的草原植被,气候温暖偏干。(2)在早更新世—中更新世阶段(约1.6~0.6 Ma),研究区的植物群落开始由草原向森林草原类型过渡;急剧增加的淡水藻类,则指示研究区可能有大的河流注入,或形成较大规模的湖泊;降水量增加,气候变得湿润。(3)在中更新世—晚全新世阶段(约0.6~0.004Ma),研究区的植物群落已经变成森林草原植被。淡水藻类含量略有降低,指示研究区的河流注入量开始减少,湖泊面积也开始萎缩。同时,海相沟鞭藻和有孔虫内衬等海相化石记录,指示研究区在该阶段出现了较为明显的大规模海侵事件。【结论】莱州湾晚上新世以来发生了3次古植被演替与海平面波动事件。

渤海湾海面变化

【研究目的】海面上升,是渤海湾泥质海岸带地区全新世海陆变化最主要的影响因素。通过重建海面变化历史,有助于预测今后的变化趋势。【研究方法】全球基于实际调查的建模研究,恢复了过去数万年来较高分辨率的海面变化历史、分析了导致这种变化的各类分量的贡献。我们通过地区性相对海面变化研究,着重对地区性和区域性分量或做了定量评估、或进行了半定量推理分析,并做了具体的案例研究。【研究结果】这些研究表明,距今10~7 ka时全球海面平均上升速率是~9 mm/a,同期渤海湾西岸相对海面平均上升速率是~5.6 mm/a。这一较快的上升造成了包括渤海湾在内全球沿海平原海岸线后退(以及渤海海盆-渤海湾可能的数道沿岸堤被淹没)。但是,7 ka至今,全球与冰融水等效海面(ice-equivalent sea level,ESL)的平均上升速率降至~0.64 mm/a;5 ka以来,甚至不再上升。7 ka以来,渤海湾西岸相对上升速率是~0.46 mm/a;5.5 ka之后,进一步减弱到~0.18 mm/a。上述全球和渤海湾西岸海面变化,显示出明显的“二段式”上升特点。以~7 ka为转折点:之前与之后的上升速率相差一个数量级。对于渤海湾西岸而言,叠加在这个长达~7000年的明显减速但仍缓慢上升背景上的,是均衡掀升分量与下沉(新构造下沉+沉积自压实下沉)分量的相互抵消。于是,全球性海面的缓慢上升、区域性均衡调整造成的掀升与局地下沉,这三者的复杂博弈,形成了长达~7000年的、经常受高潮水影响的渤海湾西岸障壁岛型贝壳堤-潟湖盐沼洼地周期性交替的沿海地形地貌格局。1870 CE至今的150余年间,全球海面平均上升速率~1.7 mm/a,近10余年来更加速至3.7 mm/a,渤海湾同时期I堤海岸线向海侧的前凸岸段平均蚀退1~3 km。【结论】我们推断1870CE以来的全球气温上升-海面上升与渤海湾同时期海岸线蚀退可能具因果关系。21世纪全球变暖及因此引起海面~6~8 mm/a上升的预测,是1870 CE至今全球加速升温-海面加速上升的必然延续。从地质学角度,这将导致渤海湾今后的“可容空间”逐步增加,为海岸线-潮间带蚀退、盐沼湿地退化提供条件,从而将可能导致持续了~7000年的贝壳堤障壁岛-潟湖盐沼地貌过程的终止,转入与7 ka之前相似的海面上升加速时的沿岸堤-沿海低地模式。以上基于全球研究及渤海湾实际调查结果做出的推断,将对渤海湾泥质海岸带的中长期发展产生影响。

介质阻挡放电低温等离子体降解甲基红模拟染料废水的研究

利用介质阻挡放电低温等离子体技术对甲基红模拟染料废水进行降解研究,降解反应在同心管式反应器中进行。考察了放电功率、溶液初始浓度、初始pH、处理时间、气氛条件等单因素的改变对甲基红降解效果的影响,通过测定甲基红521 nm处的吸光度值、溶液pH及颜色变化,分析了甲基红降解历程,并推测了降解机理。研究结果表明:在本实验中,溶液在115 W低放电功率下的处理效果更好,由于处理效果受温度、湿度等影响,放电功率与处理效果间并不呈正相关关系;溶液的初始浓度越高,达到同样的降解效果所需的时间越长;相同条件下,模拟废水的初始pH越低,其处理后的降解效果越好,即酸性条件下更有利于甲基红断键降解。

密封用发泡硅橡胶的压缩老化及寿命评估

采用压缩热老化法对密封用发泡硅橡胶材料在180℃下进行不同时间的加速老化,对撕裂性能、质量损失率、微观形貌、红外光谱等进行测试分析,并以压缩回弹率作为重要参数对密封用发泡硅橡胶材料进行了寿命评估。并以压缩老化回弹率实验数据评估了发泡硅橡胶材料的使用寿命。结果表明,随着老化时间的增加(36 h内),撕裂强度略微增加,当老化时间大于72 h后,撕裂强度下降;随着时间的不断增加,质量损失率逐渐增大,在144 h内从0增加到5.5%;发泡硅橡胶表面分子链在180℃热老化下硅橡胶分子链的主链和侧链均发生了断裂,而内部分子链的主链以交联为主,侧链以断裂为主;随着老化时间的增加,发泡硅橡胶表面出现裂缝和气孔,而内部的泡孔由大逐步变小;在23、35、40℃下的使用寿命分别为15.65、7.01、5.11年。

绿色隧道建造技术研究与应用

随着城市建设规模和品质的不断提升,城市隧道在长度、宽度和维度上出现了新的发展需求,地下环路、地下互通、公路-铁路两用隧道等成为城市地下空间发展的热点。近年来城市隧道爆发式增长,在建设和运营中的节能、环保等问题日益突出,绿色隧道建造技术的研究与应用迫在眉睫。文章通过对绿色建筑概念的延伸,提出了绿色隧道概念,并结合隧道设计、施工、运营、维养环节的关键问题,从装配式建造、噪声控制、通风环保、照明节能和数字化智慧维养等方面分析了绿色隧道的现状和发展方向,以经济效益和社会效益为指标,提出了绿色隧道的发展目标。

拱北隧道超大管幕顶进横向地面沉降及管间作用分析

为研究小间距圆周群管顶进时的地面沉降规律及顶管间的相互作用,结合港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道管幕工程,对群管顶进引起的地面沉降进行分析,确定小间距圆周群管顶进时地层损失率的取值,提出沉降槽宽度系数的经验公式,并通过数值模拟分析先顶管群对后顶管引起地层损失及最大沉降的影响。研究结果表明:拱北隧道管幕工程群管顶进引起的地表沉降满足控制标准要求。随着顶管埋深的增加,单根顶管引起的沉降槽宽度系数随之增大,地表最大沉降量随之减小,顶管顶进时的初始地层损失率为1. 5%。由于顶管顶进技术熟练程度的提高以及先顶管群对土体的加固作用,地表沉降得到有效控制,管幕所有37根顶管顶进结束后的平均地层损失率减小至0. 8%。

基于移动平均法的危岩点云数据处理及变形分析

传统危岩监测存在布点困难、效率低等不足,而三维激光扫描技术因采用非接触测量而可快速获取点云数据,但数据处理是难点。提出了一种基于移动平均法的危岩点云数据处理方法以提高变形识别率。首先根据危岩节理特征构造新的空间坐标系,使得某一轴向可直观反映危岩主要滑移方向,再通过曲面拟合计算移动窗口内的特征点,有效缩减了点云数据,在此基础利用ICP算法搜索对应点。依托温州某隧道工程,分析开挖边坡出现的危岩沿潜在滑移方向的位移,结果表明该方法极大提高了危岩变形识别的正确率,危岩在两次监测时间内存在约10 mm的变形,需采取一定的防治措施。

基于三维激光扫描技术的隧道围岩参数反演分析

将三维激光扫描技术应用于温州绕城高速公路南山隧道施工期的变形量测中。首先相隔4个工日进行2次扫描得到2期隧道点云数据,通过对点云数据分析和处理得到隧道初期支护段空间变形场,从中提取断面的拱顶沉降作为隧道围岩参数反演分析的实测值。然后建立隧道三维有限元模型对围岩弹性模量、黏聚力和内摩擦角进行反演分析。结果表明:三维激光扫描监测可以快速获取隧道空间变形场,为隧道围岩参数反演分析提供足够的有效数据,弥补了传统监测方法的不足;当围岩弹性模量为1 GPa,黏聚力为200 k Pa,内摩擦角为28°时拱顶沉降模拟计算值与实测值吻合度最高。反演所得围岩参数均低于隧道设计阶段根据地质勘查报告的估算值,可用于隧道支护参数动态设计,降低工程成本。

拱北隧道管幕冷冻施工中的冻胀控制技术研究

以港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道为工程实例,研究管幕冷冻法工艺中地层的冻胀控制原理和技术。基于热力耦合原理,采用有限元预测人工冷冻过程中的土体温度变化及地表冻胀位移,比较和分析管幕周围土体预注浆和采用限位管模式对地表冻胀的控制效果。结果表明:管幕周围土体的预注浆降低了土体的渗透系数及冻胀率,抑制了土中水分迁移,是冻胀控制技术的主体;限位管有效地降低了冻土的发展速率,加强了冻胀控制效果,是冻胀控制技术的有效补充。通过对现场地表冻胀实测数据与有限元模拟结果的比较分析,从地层温度和地表位移分布规律说明了冻胀控制技术的工作原理。研究结果为拱北隧道的顺利实施提供了技术保障,提高了我国复杂条件下超大断面隧道建造的总体技术,还可为类似人工冷冻法隧道施工提供技术参考。

富水软弱地层矩形混凝土顶管施工地表沉降研究

随着城市隧道建设环境的日益复杂,很多矩形隧道不再具备明挖条件,而采用顶管施工,合理预测矩形顶管施工引起的地表沉降是工程成败的决定性因素之一.依托苏州地铁5号线某车站矩形顶管工程,建立基于随机介质理论的地层损失模型和基于弹性力学Mindlin解的计算模型,得到矩形顶管施工引起地表沉降的计算公式.选取K34断面,对比了现场实测数据与理论计算的结果.研究结果表明:建立的矩形顶管地表沉降预测模型能较准确地预测矩形顶管引起的地表沉降,其预测值和现场实测数据的误差仅为10.6%;地层损失引起的地表沉降是总地表沉降的主要组成部分,侧摩阻力与正面顶推力占比较小;理论预测曲线的沉降槽宽度与实际沉降槽宽度较为接近,约为2~3倍隧道埋深.

地连墙成槽施工对周边环境的影响及控制

以苏州地铁5号线某车站地下连续墙施工为研究背景,采取了增加导墙刚度、选择合适成槽机械、合理划分槽段、间隔施工地连墙槽段及控制泥浆参数等控制措施,并对槽长、土体摩擦角、泥浆液面高差等影响地连墙槽壁稳定性的因素进行了分析.采用现场监测的方式对土体水平位移、地表沉降、建筑沉降与建筑倾斜进行监测,研究地连墙施工过程中的地层稳定和变形规律,结合研究结果对工程中的地层变形控制措施进行评价.研究结果表明:浅层土体受到扰动较大,土体变形明显,最大土体水平位移发生在地表;深层土体受到扰动较小,土体变形随着深度的增加而减少;现场采取的地层控制措施所产生的土体变形均在控制范围内.

复合地层土压平衡盾构施工技术研究

以苏州轨道交通3号线为工程实例,研究土压平衡(EPB)盾构在复合地层中的施工技术。苏州轨道交通3号线何山路站至苏州乐园站区间隧道通过108 m"上软(土)下硬(岩)"的复合地层,工程风险极大,需在设计和施工阶段采取必要的风险控制措施。在设计阶段:通过改变隧道纵坡,缩短复合地层段长度;通过改良TBM刀盘设计,优化机械运行参数,实现盾构机械参数和地层物理参数的匹配;通过对隧道上部松散土体静压注浆加固和在建筑物与隧道间安装隔离桩,控制地层变形和保护邻近建筑物;采用三维数值模拟预测隧道开挖引起的地层变形和建筑物沉降,为工程决策提供依据。在施工阶段:对于软土、复合地层和硬岩段采用不同盾构运行模式和掘进参数;掘进过程采用六个主要参数指标进行控制;采用在盾构机前方开挖竖井进行损坏刀箱、刀具的更换。施工监测显示:实测地表和建筑物沉降与三维有限元预测、Peck经验公式预测结果吻合良好,地表沉降控制在2. 0cm以内,邻近建筑物沉降控制在3 mm以内。工程的顺利实施为国内其他类似复合地层隧道盾构掘进工程提供有益借鉴。

Fully fluid-solid coupling dynamic model for seismic response of underground structures in saturated soils

The seismic response characteristics of underground structures in saturated soils are investigated.A fully fluid-solid coupling dynamic model is developed and implemented into ABAQUS with a user-defined element to simulate the dynamic behavior of saturated soils.The accuracy of the model is validated using a classic example in literature.The performance of the model is verified by its application on simulating the seismic response characteristics of a subway station built in saturated soils.The merits of the model are demonstrated by comparing the difference of the seismic response of an underground structure in saturated soils between using the fully coupling model and a single-phase medium model.The study finds that the fully coupling model developed herein can simulate the dynamic response characteristics of the underground structures in saturated soils with high accuracy.The seismic response of the underground structure tends to be underestimated by using the single-phase medium model compared with using the fully coupling model,which provides a weaker confining action to the underground structure.

浅埋大断面矩形顶管掘进面稳定性及支护压力分析

以苏州市轨道交通5号线某车站附属地下工程为背景,对矩形顶管掘进面稳定性问题进行研究.建立梯形楔形体修正模型,基于极限平衡理论,推导出有效支护压力表达式.通过最优化方法得到破坏模式及其对应的极限支护压力,并进行参数分析.结果表明:支护压力随土体强度参数增大而减小,随隧道几何参数增大而增大;与传统筒仓模型相比较,发现优化模型计算得出的极限支护压力值更大,且更有利于规避施工风险;工程实际支护压力(71.00~90.00 kPa)大于模型计算结果(51.36 kPa),说明仓内支护压力合适,由此推测,依托工程发生的地表塌陷或较大沉降是施工故障或不利地层条件引起的支护力不足造成的.

浅埋矩形顶管施工引起的地层沉降变化规律

以苏州轨道交通5号线某车站过街通道工程为例,应用现场监测及对比分析的方法,研究城市浅埋矩形顶管施工造成的地表沉降变化规律。研究结果表明:浅埋式矩形顶管顶进过程中地表变形经历了微扰动沉降、迅速沉降、注浆抬升、固结沉降四个阶段;顶管施工沿顶管轴线方向引起土体沉降的范围大致为距掘进面7.5 m以内区域;顶管施工造成的地表沉降范围横向宽度大致为顶管截面宽度的3倍。将现有理论预测公式与实测数据对比,结果表明:Peck公式以及随机介质理论均可用于预测浅埋矩形顶管施工造成的地表沉降。对既有案例进行对比统计,通过量纲一化分析得到沉降槽分布规律。

HME-V混凝土抗裂剂在水泥砂浆中的力学特性研究

城市地下隧道在投入使用后出现诸如开裂、渗漏乃至坍塌等因混凝土裂缝引起的隧道常见病害,使得对补偿收缩混凝土技术的深入研究成为解决地下工程混凝土裂缝问题的一项重要措施。该文从砂浆着手研究HME-V膨胀剂应用于补偿收缩砂浆技术的可行性,对水泥砂浆的基本性能进行研讨。对0.45水灰比条件下、不同HME-V膨胀剂掺量(0%、4%、8%、12%、16%)和不同粉煤灰掺量(15%、20%、25%)的水泥砂浆试块进行抗压、抗折试验与稠度试验。试验结果表明:少量膨胀剂与粉煤灰掺量的增加能够得到高达40%的早期强度增量,过高的掺量导致水泥胶结作用下降带来微小裂隙的发展。当膨胀剂掺量为8%、粉煤灰掺量为20%时强度达到峰值,该掺量下的砂浆兼备良好的和易性,28 d抗压强度能够超过55 MPa。最后,对水泥砂浆试块进行Realistic Failure Process Analysis (RFPA)数值模拟,模拟结果与实际试验破坏过程不尽相同,揭示裂缝发展至试件破坏的全过程。

红色旅游教育功能提升与可持续发展机制创新

我国红色旅游发展成就显著、综合效益突出,已成为社会主义核心价值观传承传播的重要载体和旅游发展中的新亮点。但是,也普遍存在红色主题彰显不足、教育功能释放不够、市场机制发挥不充分、文物保护内涵挖掘不深、基础设施配套不齐等问题和制约因素。对此,应推动红色旅游模式、教育、市场、科技和体制等多方面的改革创新。

基于改进KNN与基坑参数对地连墙变形预测研究

搜集了苏州轨道交通建设中70个地铁深基坑的设计与监测数据,并通过相关性分析研究长宽比、开挖深度、宽深比、插入比、横撑竖向间距、横撑道数、地连墙厚度和施工方法8个输入参数间,以及与地连墙变形间的相关性强弱关系.对比分析了BP神经网络(BPNN)、K近邻(KNN)及支撑向量机(SVM)等算法在苏州地区基坑地连墙变形预测中的适用性.最后采用Spearman相关系数对KNN中的欧式距离进行优化,建立了SpearmanKNN地铁深基坑地连墙变形的预测模型,并与传统KNN进行对比.结果表明:提出的预测模型预测精度提高了8.3%,且与现场实测值的误差在20%以内.研究结果为苏州地铁基坑地连墙的变形预测提供了新的思路和探索.

浅埋矩形隧道掘进面被动失稳混合破坏机制

浅埋条件下矩形隧道顶管法施工中因支护压力波动极易诱发掘进面被动失稳。采用平面分析对该问题进行研究,并建立被动失稳机动破坏机制。该机制是由平面螺旋与平动机动破坏机制组成的混合机制,2种机制间采用离散技术建立速度不连续面进行过渡。基于该机制,采用上限分析法推导出被动失稳支护压力上限解,并通过最优化方法得到了极限支护压力及最优破坏模式。参数分析表明,土体摩擦角对失稳影响较显著,随着摩擦角增加,失稳区域扩大而极限支护压力迅速增大,与此同时,破坏区域中平动模式所占比例增加;黏聚力对失稳模式影响较小,而地表超载增加引起失稳区域扩大,支护压力线性增长。对比分析发现,隧道宽高比较大情况下,基于平面混合破坏机制的上限解与数值解吻合较好,且吻合程度随着宽高比增加而提高。研究表明,平面混合破坏机制有着较好的应用前景,可为相关工程设计施工提供理论参考。

矩形顶管开舱施工过程中地层稳定性分析

为研究矩形顶管开舱施工过程中地层稳定性,以苏州地区某矩形隧道工程中开舱清障施工为背景,分析开舱过程中土舱内土体分布情况,基于此提出地层稳定的优化模型。考虑到工作面被部分支护,对传统筒仓模型进行改进,通过极限平衡分析得到极限支护压力。比较本研究模型和传统模型,结果表明:当工作面无支撑面积较小(空仓面积小于半个工作面,B/L<1/2)时,优化模型优于传统模型。