山西大同、内蒙古鄂尔多斯冰楔、砂楔群的发现及其环境意义

研究了山西大同、内蒙古东胜和乌审旗地区发现的大量冰楔假型、砂楔、寒冻裂隙和南部白城子附近的冰卷泥 .根据这些冰缘现象 ,并参考前人工作成果 ,划定了晚更新世晚期末次冰期时多年冻土的南界 ,并根据所获得的年代资料划分了 4次冰缘期 :33kaBP ,30～ 2 6kaBP ,2 0～ 1 6kaBP和 8kaBP左右 ,当时的温度比今天分别降低 8.4℃ ,1 2～ 1 3℃ ,1 0℃和 7～ 1 0℃ .

中国东北大兴安岭多年冻土与寒区环境考察和研究进展

由于东北地区最近150a来的显著气候变暖和清朝开禁政策以来强烈的人为活动影响，东北地区冻土和寒区环境已经产生了显著变化．由于社会经济活动日益增多和许多重大工程建设需要，及其寒区水文、生态环境的显著、急速恶化，继20世纪50—60年代大规模经济开发时的冻土研究高潮之后，东北地区冻土和寒区环境问题再次成为国人关注的重要问题．为研究中国-俄罗斯原油管道工程（漠河-大庆段）的气候变化与冻土退化对管道工程地基基础长期稳定性的影响问题，中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室在2007年7—8月组织了“大兴安岭多年冻土与环境”科学考察，考察的主要区域涉及大兴安岭西坡从漠河（不连续多年冻土区）至阿尔山（多年冻土南界和下界附近）以及东坡从漠河、大杨树（零星岛状多年冻土区）至嫩江平原北部大庆附近（季节冻土区）．考察中发现多处重要古冻土遗迹和重新研究了乌玛和伊图里河不活动冰楔群，取得了大量第一手资料，以研究第四纪，特别是全新世以来，多年冻土和寒区环境演化和变化．考察过程中，对大兴安岭（漠河-黄岗梁）和长白山的针叶林优势种（兴安松和章子松）树木年轮进行了系统采样，以详细研究小冰期晚期以来的气候和环境变化．考察结果表明：最近50a来，受显著气候变暖和强烈人类活动影响，东北多年冻土已经产生显著退化，南界有较大幅度（40～120km）北移．根据最新预测表明，在未来50～100a气候变暖情景下，多年冻土将继续退化，但面积上的变化将较慢．这可能归结于东北地区较好的地表覆被条件和丰富的地下冰、雪盖减少，以及可能显著增强的西伯利亚-蒙古冷高压在冬季形成的强大、稳定和广泛的大气逆温层结对兴安-贝加尔型冻土的控制作用．

呼伦贝尔高平原全新世早晚期砂、土楔及其古气候环境意义

砂、土楔等楔状构造是多年冻土曾经存在的可靠证据,其与多年冻土及年均地、气温度的关系也是重建古冰缘环境的依据。在呼伦贝尔高平原中南部的乌尔逊河、辉河、新巴尔虎东旗和鄂温克旗发现大量砂、土楔及伴生的冻融褶皱。通过对其形态、规模及围岩(土)结构分析,并根据楔内充填物及围土的^(14)C定年结果判断,砂楔形成于早全新世(约10.0～7.5kaB.P.),当时研究区年平均气温为-6.5～-7.0℃;土楔形成于晚全新世(约2.3～2.0kaB.P.),其时年平均气温为-5.0～-5.5℃。这表明,早全新世更为干寒,风沙堆积活跃,多年冻土分布广泛;进入晚全新世后,气候转暖,呼伦贝尔气温与现今大兴安岭北部(即满归以北)的年半均气温(-5.0～-5.4℃)大体相当。据此推测,当时呼伦贝尔高平原的冻土发育程度与满归以北地区现今大片多年冻土状况相似。早全新世砂楔(脉)形成时期气温比现今大兴安岭北部低1.5～2.0℃。依此可见,早全新世该区多年冻土地温低于现今大兴安岭北部的地温(-1.5～-2.0℃),冻土厚度超过80～100m。

砂土中单桩基础冲刷的修正应变楔计算

由冲刷引起的深水结构物桩基础周围土体损失致使基础水平承载性能下降的问题越发受到重视。应变楔方法假设桩前土体抵抗为三维楔形体,其尺寸发展与楔形体区域土体发挥的内摩擦角有关,从而得到水平受荷桩的p-y曲线。本文对应变楔方法进行修正和拓展,建立非线性位移假设以考虑桩前楔形体区域土体应变沿深度的非均匀分布,将冲刷坑底以上土体的有效自重作用等效为竖向荷载,对楔形体的深度进行修正,以解决楔形体方法只适用于地表水平的情况,得到砂土中单桩基础冲刷的修正应变楔计算方法;并通过与模型试验及三维有限元分析的对比来验证该方法的合理性。分析结果表明:冲刷深度增加会显著降低桩基水平承载性能,冲刷深度3.2D和6.4D情况下的桩顶位移比平均值分别趋近于1.8和3.0;相比有限元方法,本文修正SW方法计算的p-y曲线结果与实测结果更为接近。