M5.1地震引起的一个不寻常的砂砾层大范围液化——盐溶的液化活化效应及其机理

地震液化阈值是一个非常重要的科学问题,一般认为M5地震不会形成大面积的液化。2009年12月14日,中国新疆哈密市发生了M5.1中等地震,震源深度仅4 km。地震砂脉网格在平面从几十厘米到2 m以上;砂脉纵断面呈楔形、倾斜(平均75.10°),分选较好。通常情况下,它们通过液化和流化分异作用发生在细粒丰富的盐渍砂砾层(SSGL,Salinization Sand—Gravel Layer)和盐粒砂砾层(SGSGL,Salt-Grain—Sand—Gravel Layer)中,尽管没有细粒盖层和源砂,但这些盐渍的砂砾层极易在盐溶后发生活化,颗粒之间的摩擦力骤降,液化上涌而形成砂脉。液化边界距震中可达80 km,甚至可能达到120 km,相当于M7.0~8.0级地震的液化最远距离。哈密地区之所以能在M5.1地震作用下形成远程砂脉,主要由于以下5个优势:(1)砂泥的盐溶液中细粒组分容易发生液化流化。浓盐水能够降低颗粒的剪切能力,平均降低25%~75%左右,使地震液化阈值降低到0.15~0.05 g(以0.2 g为一般阈值)。与此同时,浓盐水由于密度大,盐水可使淡水最小流化速度(Umf)降低12.51%~21.58%,有利于流化。(2)广泛分布的盐渍砂砾层和盐粒砂砾层。(3)震源极浅(深度仅4 km)。(4)基底极浅(深度0~3 m)。(5)表层盐屑混合盖+盐渍砂砾层+盐粒砂砾层+极浅基岩基底组成了特殊的三明治结构。通过对液化流化的形成机理研究表明,砂主要来自砂脉底部的砂砾层的流化分选,流化分选会在砂脉底部的砂砾层中形成一个分选晕。

镍盐溶液活化海绵铁加速三氯乙酸降解的研究

海绵铁经酸浸活化处理或外加镍盐溶液活化处理,可以显著提高其降解水中三氯乙酸(TCAA)的反应速率。实验结果表明,海绵铁降解TCAA反应属于一级反应,酸浸活化和镍盐活化处理都没有改变海绵铁降解三氯乙酸的反应级数,对反应活化能的影响也不大,但都可以显著提高其表观反应速率常数kobs,经酸浸处理和经镍盐活化处理后海绵铁降解TCAA表观反应速率常数分别提高了3倍和8倍。此外,减小海绵铁粒径,提高单位水体海绵铁用量(mFe/VTCAA)也有利于提高海绵铁对三氯乙酸的降解速率。对于20℃,海绵铁用量为mFe/VTCAA=50 g/L时,经镍盐活化处理的海绵铁降解TCAA表观反应速率常数kobs可达到0.855 h-1。