高密度电阻率法在冻土层下松散层厚度探测中的应用

高密度电阻率法在冬季地表存在冻土层时由于接地条件较差,往往取得不了较好的探测效果,本文以采用长钢钎钻透冻土层并灌以冻点较低的饱和盐水等手段,改变接地条件,将其应用在冬季北方局部第四系松散层厚度的探查中,取得的成果断面特征符合地层电性变化规律,推断解释的松散层厚度与钻孔揭露厚度吻合,验证了该方法在工程探查方面的应用价值。

祁连山水源林生态系统结构与功能的研究

在祁连山水源涵养林区，围绕水源林生态系统结构与功能的动态变化，开展了森林小气候、森林水文生态效应的研究。结果表明，祁连山水源涵养林不仅具有拦蓄降水、缩小温差、保持较高土壤湿度等作用，而且具有十分显著的消洪补枯、涵养水源、保持水土的水文生态作用。森林覆被率６５％的流域比３２％的流域年枯水径流量增加２８８７ｍｍ，年洪水径流量减少９８８７ｍｍ；森林土壤贮水２９８１２～３９１９３ｍｍ，草地仅１８２０９ｍｍ；林地很少产生地表径流，草地年土壤流失量１７９３９ｋｇ·ｈｍ－２；高寒山区多年冻土与季冻土致使试验区河川径流系数高达０７３，蒸散较小为１５６５４ｍｍ；多年监测资料显示祁连山林分质量下降，冰川退缩，河川径流逐年减少，生态环境明显恶化，建议各级政府部门高度重视祁连山生态保护问题。

21世纪以来黄河源区高原湖泊群对气候变化的响应

利用2001-2006年逐年汛前期和汛后期两个时相黄河源区湖泊群EOS—MODIS卫星遥感资料和气候、冻土监测数据，分析了21世纪以来黄河源区高寒湖泊群的最新动态变化，描述了器测时期以来该区域气候的演变背景，揭示了湖泊面积和数量对气候、冻土环境变化的响应。结果表明：近52年来源区出现了气温显著升高、降水量增加和蒸发量增大的气候变化大背景，但2001年以来气候以暖湿为主要特征的同时，蒸发量明显减少，且受气候变暖的影响冻土环境表现出冻土厚度减小、冻结时间缩短等退化趋势；2001—2006年黄河源区湖泊群的最新波动表现为湖泊面积增大、数量增多的一致性变化迹象，这种波动趋势在汛前期表现得较汛后期更为显著，并以湖泊数量的变动最为明显；21世纪以来黄河源区湖泊扩张、数量增大正是同期降水量增大、蒸发量减少和冻土退化加大了地下冰融化水补给量等气候变化的直接结果。

天然气水合物研究现状和前景分析

近年来,天然气水合物作为一种高效、节能、环保的新型能源一直备受世界能源界的关注,其潜在价值不可忽视。整合了世界各国对天然气水合物的研究历史、研究现状和前景分析,针对我国天然气水合物起步较晚等一系列实际情况,提出了一套适合我国当前发展形式的研究策略,并对实际开采过程中面临的一些问题进行了简要介绍。

若尔盖青海沙蜥——洞穴密度与深度的生态内涵

20 0 2年 9月 ,采用样方法和挖掘法分别对分布在若尔盖草原荒漠 (东经 10 2°2 9′0 4 1″,北纬 33°4 3′2 5 0″ ,海拔 346 4m)上的青海沙蜥 (Phrynocephalusvlangalii)的洞穴密度及深度进行了研究。结果表明 :①青海沙蜥的洞穴密度随植被盖度的升高而下降 (r =- 0 81,P <0 0 1) ,这说明青海沙蜥的生境选择是偏向于植被盖度较低的荒漠 ,因此可以把该物种作为草地荒漠化的一种指示生物。②青海沙蜥居住洞穴深度大于 74cm ,在冻土层之下。青海沙蜥选择深度达到最大冻土之下的洞穴居住是它抵御低温的一种行为机制 ,而深度小于 74cm的洞穴则可能是用于逃避敌害的临时隐蔽所。

人工神经网络在冻土水盐空间变异与条件模拟中的应用比较

该文利用人工神经网络的BP模型建立了具有类似普通Kriging(OK)法和条件模拟(CS)运算目标的人工神经Kriging(NK)方法,在黄河河套平原进行了耕地和盐荒地初冻期、最大冻深期和融通期土壤水盐时空变异性的模拟和估值,通过NK法与OK法、CS法模拟、估值、检验结果及3种方法的理论变异函数、统计参数与实验变异函数的对比,结果表明NK法在消除滑动平均影响方面优于OK法,并以类似于CS法的空间变异性进行模拟,而且NK法有自身独特的优点,它不需要协方差函数的估计和变异函数的推求,对于含有一定特异值和一维到三维空间的扩展有更强的适应性,是对空间变异性应用研究方法的一种补充,同时拓宽了ANN的应用领域,具学科融合的优势。

场地地震反应分析

采用一维等效线性化方法,计算分析了基岩地震动经水平成层的土壤传播后所发生的变化,考虑了冻土层的存在和地基辐射阻尼的影响,并按一维波动理论进行了反演计算。计算结果表明,在结构抗震设计时,应考虑季节的变化、地基辐射阻尼和场地区域地震动特性等因素的影响。

多年冻土区桩基础桥墩随机地震反应分析

将随机振动理论、粘弹性边界条件的二维波动法以及结构动力分析有限元法结合起来,考虑场地地震动为零均值的高斯平稳随机过程,对青藏铁路多年冻土区桩基础桥墩进行了随机地震反应分析,计算了9度地震作用下桥墩随机地震响应最大值的均值和均方差,分析了冻土层及桥墩高度对桥墩随机地震响应的影响。

季节性冻土区和多年冻土区桥梁结构地震反应分析

冻土层的存在，对桥梁结构抗震安全性的影响是一个值得重视的问题。本文利用黏-弹性边界模拟波向无穷远辐射的结构-地基土一体化计算方法，对季节性冻土区和多年冻土区桥梁结构在不同地震波作用下的反应进行计算，分析冻土层的变化对桥梁结构地震反应的影响，总结在地震荷载作用下，不同场地、不同的冻土厚度、不同高度的桥墩和不同基础条件下桥墩应力分布的一般规律。分析结果表明：在Ⅱ类场地上，冻土层对桥墩地震反应的影响十分显著，不同类型冻土场地上桥墩的最大反应差值可达1倍以上；墩高在10～22m时，冻土层对桥墩地震反应的影响最为显著；不同类型的桥墩基础，对冬夏两季桥墩的地震反应的影响不大；在一般情况下，桥墩的地震反应与冻土性质、桥墩的动力特性以及地震波的性质均密切相关，按融土状态进行设计往往是不安全的，需要考虑桥墩与冻土层相互作用的影响。

地温对冻土动力特性及其场地地震动参数的影响

地温是影响冻土力学性质的重要参数之一。本文基于对 2 0 0 1年 11月 14日昆仑山口西 8 1级大震在多年冻土区所造成的地表变形与地震破坏特征的定量调查结果 ,通过冻土的振动三轴实验 ,研究了地温对冻土动本构关系、动弹性模量、阻尼比、动强度等动力特性参数的定量影响规律 ;进而利用青藏铁路沿线 4个冻土剖面和该区 5 0年超越概率分别为 6 3%、10 %和2 %的场地基岩地震动时程 ,分析计算了不同地温下冻土场地地震动参数的特征 ,研究了地温对冻土地面地震位移、速度、加速度和反应谱等的定量影响 ,为冻土区工程地基、路基以及地下工程震害防御提供了科学依据。

多年冻土区埋地输油管道的应力及变形分析

利用大型有限元软件ANSYS对多年冻土地区埋地输油管道进行力学性能分析,在一定管径、壁厚及换填深度等工程措施下,具体分析了在一定的过渡段长度,冻胀率条件下多年冻土区埋地输油管道的应力及变形,进而给出了在保证管道安全的前提下,其所允许埋设土体的最大冻胀率及相应的差异性冻胀变形,分析结果可为工程设计提供参考.

阿拉斯加高寒冻土区管道水压试验技术

管道试压是验证新建管道整体强度和完整性的可靠方法,新建管道投产前必须经过试压。阿拉斯加管道地处高寒、冻土恶劣环境,是国内外第一条在严寒环境下全线实施水试压的典型案例。文中介绍了阿拉斯加管道试压的准备、试压强度、应对低温的方法、试压程序以及管道干燥方法,为国内即将建设的中俄原油管道高寒冻土区管段试压提供必要的参考和借鉴。

乙二醇复合聚合物抗低温钻井液体系的试验研究

高原冻土和天然气水合物勘探钻进的关键问题之一是钻井液的耐低温性。选择乙二醇作为钻井液的防冻剂可以满足勘探钻进工作的要求。利用正交试验法,对乙二醇复合聚合物钻井液的耐低温能力、流变性、失水特性以及钻井液的防塌能力进行了试验研究,确定了乙二醇及钻井液中其他聚合物的加量。所确定的乙二醇复合聚合物钻井液体系具有较强的抗低温能力,良好的流变性和防塌能力,可以满足高原冻土勘探对钻井液的要求。

多年冻土区场地地震动随机特性研究

利用随机振动理论和动力分析的有限元方法,对青藏铁路多年冻土区场地进行了随机地震反应分析,分析了多年冻土区场地随机地震特性,研究了冻土层厚度的变化对场地随机地震特性的影响,获得了场地卓越频率及地震响应峰值。研究结果表明,随着冻土层厚度的增加,场地卓越频率呈增大趋势,但变化不大,场地地震反应呈减小趋势。

青藏铁路3种基础型式的桥墩地震反应分析

从随机振动角度出发,将随机振动理论、黏弹性边界条件的二维波动法和结构动力分析有限元法结合起来,采用结构随机地震响应分析的脉冲函数法,考虑场地地震动为零均值的高斯平稳随机过程,对青藏铁路多年冻土区3种基础型式(浅平基础、挖井基础和桩基础)的桥墩在多种冻土分布情况下的随机地震反应进行计算分析,得到9度地震作用下桥墩随机地震响应最大值的均值和均方差,通过比较各种情况下桥墩随机地震极值响应,分析基础型式和冻土层对桥墩随机地震响应的影响。研究结果表明,基础型式和冻土层对冻土区桥墩地震响应有着比较明显的影响,冻土层对降低桥墩地震反应有着积极的作用。

埋地热油管道埋深对土壤温度场的影响

长输管道沿线地质、水文等条件不同,管道埋深差别较大。相应埋深处的自然地温及管道周围的温度场也不同。若只考虑平均或当量深度来进行管道计算,会产生很大误差。使用数值方法将所考虑的数值模型更接近于实际冻土地质条件和非线性特性就显得格外重要。采用有限单元法,对不同埋深条件下的管道周围土壤温度场进行三维数值计算,结果表明,管道温度变化在一定程度上受埋深影响,尤其在冻土地区,地埋温差与管道周围土壤温差较大。

青藏铁路多年冻土区桥墩随机地震反应分析

利用随机振动理论和动力分析的有限元方法,将场地地震动考虑为均值为零的高斯平稳随机过程,对青藏铁路多年冻土区典型桥墩进行了随机地震反应分析,计算了9度地震作用下桥墩随机地震响应的统计特性,分析了冻土层对桥墩地震反应的影响。研究结果表明,冻土层对桥墩地震反应具有显著影响。

冻胀融沉对冻土区输油管道建设影响的研究

冻胀和融沉是冻土区埋地管道周围土体经常发生的两种现象,这将极大地影响管道的建设,产生对工程的冻害问题。为解决此问题,了解了冻土冻胀融沉的研究进展,论述了冻土冻胀、融沉研究的现状,总结了当前冻胀融沉机理、数值预报模型和防冻害措施的研究成果,探讨了目前冻土冻胀、融沉研究存在的不足,并对今后的研究方向进行了展望。需要建立更合理有效的冻胀、融沉预报模型,开发预报冻胀、融沉的软件,加强实验和工程验证,采用一系列创新设计来保护(或预先融化)冻土,抑制融沉。

冻土区埋地热油管道停输温降数值模拟

针对多年冻土区埋地热油管道运行环境特点,建立管道停输时非稳态传热模型,利用FLUENT软件数值模拟了不同季节管道停输过程中大地温度场及管内油温随时间的变化规律,结合"焓-多孔度"技术,考虑了凝固潜热和自然对流换热对温降的影响,对管内原油凝固演化过程进行仿真。确定了合理停输时间,为管道安全启动提供理论指导。

高原多年冻土地区桥涵设计与施工研究

本文论述高原多年冻土地区桥涵研究、设计、施工方面的问题。根据桩基场和涵洞试验研究 ,结合青藏公路改建、整治工程实践总结分析 ,得出以下主要结论 :(1)钢筋混凝土板桥、钢筋混凝土或预应力混凝土T梁、钢筋混凝土箱梁等简支梁都能适用于该地区。对于位移量要求较严 ,附加内力要求小的超静定的连续梁不宜采用。钢筋混凝土盖板涵、圆管涵和合金钢波管涵等都适应于多年冻土地区。 (2 )在高原多年冻土地区 ,桥梁基础可采用灌注桩和插入桩 ,插入桩具有减少野外作业量、施工简便、施工热干扰小、地温场回冻快等优点 ;灌注桩具有承载能力高、桩径尺寸灵活等优点。分段设置涵洞基础的沉降缝可以有效防止不均匀变形引起的圬工开裂。 (3)桥涵工程施工阶段与竣工后一年时间内 ,破坏的最多 ,也最严重。因此 ,施工阶段为防止大气热量与水的潜热介入桥涵地基 ,采用低温、早强、耐久性混凝土是防止桥涵工程冻害的关键环节。