鄂尔多斯高原砒砂岩区植被恢复潜力

评估黄河流域砒砂岩区的植被承载力,可以为流域植被建设和土地退化问题治理提供科学依据。本研究以鄂尔多斯高原砒砂岩典型分布区为研究区,基于植被在不同地形因素下的差异性分布划分为不同的砒砂岩生境类型,分析2000—2022年不同生境类型下植被变化趋势,并通过植被覆盖度反演得到的地上生物量定量化探究其承载潜力。结果表明:鄂尔多斯高原总体植被覆盖度每年以3.7%的速率缓慢增加,其中裸露砒砂岩区增长速率最高,覆沙砒砂岩区增加速率最低。2022年全区地上生物量相对于2000年增长了115.5%,达到219.49 g·m-2,其中覆土砒砂岩区地上生物量年均值最高(185.29 g·m-2)。植被覆盖度变化以及地上生物量在空间分布上类似,呈东南方向高,西北方向低。对照实际地上生物量发现裸露、覆沙、覆土砒砂岩区的植被地上生物量的现有量分别占其可承载潜力的75.2%、80.9%、84.2%。总的来说,各区域植被呈现增加趋势,仍有一定的发展潜力,其中裸露砒砂岩区增加潜力最大。

干湿循环作用下嵊州-新昌地区红层软岩崩解及强度弱化特性

红层软岩遇水易崩解并造成其强度弱化,在边坡工程建设中易造成其稳定性弱,导致经济损失,甚至人员伤亡。揭示红层软岩干湿循环作用下黏聚力与内摩擦角的变化特征对于针对性设计边坡处理措施具有重要意义。以浙江嵊州-新昌地区下白垩统朝川组3组红层软岩为研究对象,通过干湿循环试验、崩解岩块点荷载强度试验和崩解颗粒直剪试验研究了红层软岩崩解及强度弱化特性。结果表明:试样在干湿循环作用下呈碎块状-粒渣状-泥糊状依次崩解的形态,其主要崩解过程可分为初始崩解、快速崩解、细微再崩解和崩解稳定4个阶段;试样的点荷载强度I_(s(50))随干湿循环次数的增加而降低,耐崩解指数I_(dn)与点荷载强度I_(s(50))呈正指数关系,试样的点荷载强度I_(s(50))在耐崩解指数I_(dn)为80%~100%之间急速弱化,在耐崩解指数I_(dn)为50%~80%之间表现缓慢弱化特性;试样的峰值抗剪强度介于0.567~1.219 MPa之间,其多发生在剪切位移3 mm前后,同组试样在相同轴压下,峰值抗剪强度随循环次数的增加而减小,试样崩解颗粒内摩擦角在22.28°~33.03°之间,黏聚力在0.46~0.74 MPa之间。试样的摩擦角和黏聚力随着干湿循环次数增加,都呈负指数关系。试验结果表明砂质比泥质胶结的耐崩解性更好,黏土矿物高的岩石更容易崩解,而“白色矿物”钠长石的吸水膨胀能力远不及黏土矿物,其含量差异对耐崩解性的影响不及黏土矿物。

水压力作用下三峡库区侏罗系软岩裂纹扩展规律及力学机制

三峡库区侏罗系地层滑坡发育广泛,研究该地层软岩夹层在不同水压力作用下的强度及变形破坏特性对库区岸坡的长期稳定性评价具有重要理论指导意义。以三峡库区侏罗系典型软岩——沙溪庙组泥质粉砂岩为例,对其进行了不同水压力下的力学试验系统(MTS)三轴压缩试验,并基于断裂力学与有效应力原理对水-力耦合效应下岩石的起裂及裂纹扩展机制进行了分析。研究结果表明:水压力的存在可降低岩石的峰值抗压强度,水压力越大岩石破坏后控制性裂纹的长度及倾角也总体随之增大,次生裂纹的数目也呈现出随之增多的趋势;原生裂纹的起裂及次生裂纹的扩展分别受控于K_(Ⅱ)、K_(Ⅰ)型应力强度因子,原生裂纹的起裂角最大为70.5°;次生裂纹的临界扩展长度随原生裂纹长度的增加而增大,当原生裂纹倾角约为45°时,在相同条件下次生裂纹的扩展长度最大;说明水压力的存在加剧了岩石裂纹的扩展,且使岩石的张拉破坏趋势更为明显,而原生裂纹形态特征对裂纹的扩展规律亦具有较大的影响。

软岩巷道高预紧力长锚索“倒梯形”支护方案设计

为研究软岩巷道锚索锚固区内外顶板离层机理,以贯屯煤矿50213工作面回风巷为工程背景,基于叠加法原理建立软岩巷道锚索锚固区内外顶板离层力学模型,推导得到了锚索锚固区内外顶板离层量及锚固载荷的计算公式,分析了锚索锚固区内外顶板离层量的影响规律,确定了各因素的影响程度,依次为巷内顶板支护强度>实体煤帮支护强度>煤柱支护强度。通过相似模拟对锚索锚固区内外顶板离层演化规律和离层原因进行了分析,并提出了高预紧力长锚索“倒梯形”支护技术,并通过数值模型对围岩控制效果进行模拟,结果表明:优化后围岩塑性区显著减小,顶板最大下沉量较原方案下降了50.7%;帮部最大位移较原来下降了38.2%,有效解决了软岩巷道锚索锚固区内外顶板离层的问题,保证了巷道围岩的稳定性。

粉煤灰掺量对软岩地区喷射混凝土建筑性能影响研究

为探究粉煤灰掺量对软岩地区喷射混凝土建筑性能的影响,以某软岩地区建筑工程为参考,选择P.O 42.5普通硅酸盐水泥和Ⅱ级粉煤灰为主要材料,结合其他辅助材料制作了5种粉煤灰掺量的混凝土拌合物,将拌合物分别制成混凝土喷射到建筑试样中,即试样1~试样5,对5个试样的抗压强度、弹性模量及泌水率等进行试验。结果表明:粉煤灰的掺加质量分数在30%以内时,可保证试样的和易性和凝结时间调节性最佳;氯离子的表观扩散系数和即时扩散系数的最小值分别为0.62×10^(-12)m^(2)/s和0.427×10^(-12)m^(2)/s;粉煤灰掺加质量分数为30%时,弹性模量最高,为41.6 GPa;泌水率最高,为5.2%。

新建隧道下穿既有轨道交通隧道及富水区域施工技术研究

本文主要介绍了在重庆市轨道交通6号线支线区间隧道施工中,由于该线路下穿重庆主市区,不但周边环境极其复杂,地面建筑物及地下管线繁多,而且新建线路隧道还需下穿既有轨道交通隧道,同时线路所处区域地质较差,围岩等级较低并且下穿富水区域.上述多种因素造成该新建线路隧道施工难度很大,既要确保既有轨道线路及周边构筑物的安全,使地面沉降处于可控范围内,还要保障隧道施工安全,防止出现塌方及涌水突泥事故的发生.针对上述情况,项目部对现场仔细调查和规划,针对不同地质情况和周边环境采取针对性的施工方案,同时加强对隧道支护的监控量测,严格控制地表及周边沉降,通过一系列举措,不但保障了既有轨道交通及周边构筑物的安全,而且通过对施工工艺进行严格把控,杜绝了软弱地段及富水区域施工时塌方、突水突泥等事故的发生,确保了施工的安全,提高了施工质量,加快了施工进度.该新建隧道下穿既有轨道交通线路及软弱富水区域地质所涉及的工艺和措施也为后续类似施工提供了借鉴和参考.

红层软岩区浅埋隧洞开挖爆破及振动监测技术

十四五期间,国家大力发展水利工程,保障国民及工业用水安全,仅2022年国家确立的水利工程方面的投资目标就达8?000×108元。向家坝灌区作为国家确立的172项节水供水重大水利工程之一,灌区开发任务以灌溉为主,兼顾城乡生活、工业供水。设计灌溉面积348.85×104亩(习惯亩),并补充灌区内145个城镇(包括8座县)和443.61×104农村人口的生产生活用水,并向自贡、内江市区和隆昌县城供水。

黄河中游砒砂岩地区长川流域土地利用/覆盖安全格局初探

生态安全是一个区域的可持续发展不致因生存空间和生态环境遭受破坏而受到威胁的状态。在诸多影响区域生态安全的因素与过程中,土地利用/覆盖及其格局的变化是影响区域生态安全最重要的方面。在黄河中游砒砂岩地区,生态环境较为敏感,以往由于土地的不合理利用,造成许多流域的植被覆盖下降、土壤侵蚀加剧、水分亏缺增大、生物多样性丧失等,严重影响到整个区域的生态安全。选择黄河中游砒砂岩地区的一个典型流域——长川流域作为研究对象,对研究区存在的实际生态问题,在综合评价流域生态安全的基础上,借助景观生态学理论,运用多目标规划方法和GIS手段,得出优化后的长川流域土地利用结构:乔木林地、灌木林地、草地和耕地所占比例分别应为3.7%、38.6%、49.4%和6.3%。在调整后的土地利用安全格局下,流域平均生态安全指数下降至0.85,整体已处于生态较安全等级。

黄河中游砒砂岩地区长川流域植被盖度及其动态分析

应用遥感监测并结合地面实测数据,分析黄河中游砒砂岩地区典型流域--内蒙古长川流域植被盖度及其变化特征.经野外实测数据进行检验植被盖度遥感监测的精度发现,以遥感手段通过植被盖度与归一化植被指数(NDVI)之间关系来估算长川流域植被盖度的精度达到81.3%.长川流域上游地区(北部)植被盖度相对较高,达到40%～70%;沟道两侧也有相对较高的植被盖度,也达到了30%～60%;一般梁峁地植被盖度较低,只有5%～15%.从1983年开始实施的小流域第一期水土流失重点治理和1993年至1997年期间实施的小流域第二期第一阶段水土流失重点治理的效果明显,使得长川流域植被盖度在该期间内大幅度增高.

黄河中游砒砂岩地区皇甫川流域气候变化特征分析

采用 1 961～ 2 0 0 0年连续 40年的逐月气象数据 ,分析黄河中游典型砒砂岩地区-皇甫川流域气候及其变化特征。分析结果表明 :皇甫川流域大陆性气候特点明显 ,降雨主要集中在每年的 6月～ 9月 ,这四个月的降雨量占全年的 76.7% ,形成河川径流的汛期。皇甫川流域年降雨量和汛期降雨量具有明显的减少趋势而且降雨量年际之间的波动很大 ;年均气温具有明显上升趋势 ,近 40年来年均气温升高了 0 .4℃ ;年平均风速总的变化趋势是逐渐降低的。另外 ,皇甫川流域湿度指数总体变化具有降低趋势 ,而温暖指数则是大幅度增高。可见 ,皇甫川流域气候变化具有明显地干和热的趋势。

黄河中游砒砂岩地区生态安全综合评价——以内蒙古长川流域为例

生态安全是指能够维持和保障人类社会可持续发展，同时不损害和威胁生态系统本身健康和完整性的生态系统状态，是人与自然生态环境达到高度和谐状态。从长川流域土壤侵蚀、干旱缺水、生物多样性减少等实际主要生态环境问题的角度，建立流域生态安全评价指标体系，采用地理信息系统手段和综合评价方法，对1976年至2000年4期区域生态安全状况进行评价，获得的主要结论如下：在1976年至2000年期间，在各生态安全等级中，生态欠安全和生态中度安全等级占据主导地位，而生态安全等分布面积非常小，仅占流域总面积的小于1％的区域。虽然近几十年的水土流失综合治理、生态环境建设等人类活动，使得长川流域生态安全状况有所好转．但是目前流域生态安全状况还是不容乐观、生态安全水平较低，全流域整体生态安全指数（ESI）变化范围在1．11～1．33之间，处于生态欠安全等级。不过，水土流失重点治理小流域（如川掌沟、五步进沟、五分地沟等）以及整个流域尺度的生态安全状况的好转说明，通过水土流失综合治理和生态环境建设等人类活动可以改善生态环境、保障和维持生态安全。

黄河中游砒砂岩地区长川流域生态用水分析

在野外实地观测的基础上,利用GIS和情景分析方法,对地处典型黄河中游砒砂岩地区的内蒙古长川流域不同水土流失综合治理和退耕还林(草)情景下的生态用水特征进行分析。结果表明:长川流域平均蒸散量和平均生态用水量分别为274.3mm和370.7mm,植被蒸散的水分消耗较大,但流域降雨量基本能满足植被的蒸散耗水需求,流域的整体生态用水量处于较适宜水平。研究区水土保持生物措施情景(B2方案)的生态用水量小于适宜生态用水阈值(411.3mm),但其植被蒸散量大于有效降雨量(279.0mm),从长远角度看,B2方案还是受水分(降雨)条件的限制;而4种退耕还林(草)情景的生态用水量和植被蒸散量均小于适宜生态用水阈值和有效降雨量,不受降雨条件的限制。

鲁中矿区地下开采对竖井井塔楼的影响分析

针对鲁中矿区软岩地层地下开采引起岩体移动变形及竖井井塔楼倾斜变形的工程实际情况,将该矿区深埋金属矿体开采引起的岩体移动变形这一客观现象视为一随机事件,建立了开采岩体移动分析数学模型,并利用该模型对开采引起采区岩体移动变形及竖井井塔楼所处地表移动变形进行了具体计算分析。分析结果表明,理论预测值和工程实际观测结果吻合很好;在软岩地层条件下,矿体开采地表移动变形的影响范围有随着采深的增加而逐渐增大的趋势。这些结果可用于矿山竖井及井塔楼的安全评价。

强震区软岩隧道大变形破坏特征及其成因机制分析

对在建的穿越5·12强震区发震断裂带上广甘高速公路杜家山软岩隧道中多次出现的大变形及塌方等地质灾害特征、影响因素及其成因机制的分析表明:强震区软岩隧道变形破坏多以坍塌为主,且多数发生于掌子面附近;围岩自稳能力差及地下水对岩体的软化作用是隧道发生变形破坏的主要诱因,但5·12强震及后期余震作用形成的大量深部震裂损伤岩体也是产生上述现象的重要因素之一,复杂的区域环境造成设计、施工中类似经验不足也是引发上述现象不可忽视的重要环节。研究表明,对于强震区软岩隧道应结合现场实际情况适当调整围岩的预留变形量及安全控制基准,加强原有的支护参数,施工中重视各环节的工艺衔接,采用以三台阶+预留核心土的微台阶法可有效控制上述灾害的产生。

砒砂岩区沙棘人工林生态系统服务功能价值变化研究

依据《森林生态系统服务功能评估规范》构建评价指标体系,参照国内权威部门发布的价格参数,运用市场价值法、影子工程法、机会成本法等方法动态评价了我国砒砂岩区沙棘人工林生态系统服务功能价值。结果表明:保育土壤、涵养水源、积累营养物质、生物多样性保护和森林防护的总服务价值在2010年、2007年、2004年和2001年分别为52.83亿元、9.34亿元、3.59亿元、21.78亿元和24.78亿元,服务价值大小排序为:保育土壤>森林防护>生物多样性保护>涵养水源>积累营养物质;不同地区沙棘人工林生态系统服务功能价值排序为东胜市>准格尔旗>府谷县>伊金霍洛旗>达拉特旗>杭锦旗;不同时间沙棘人工林单位面积生态服务功能价值排序为2010年>2007年>2004年>2001年。研究结果可为砒砂岩区生态环境和经济建设可持续发展提供理论依据。

软岩地区钻孔嵌岩灌注桩承载力确定的探讨

单桩承载力的确定，在桩基础的设计中占有重要地位。但在软岩地区由于地层岩性的不同，单桩承载力的实际工作性状与国家规范的规定之间不尽相同。根据实测资料对软岩地区的单桩承载力的确定方法进行探讨，综合考虑嵌岩段侧阻力与端阻力之间的相互协调对嵌岩段所能提供的承载力的影响，提出一种新的计算方法，并结合工程实例，进行验证。

黄河中游砒砂岩地区长川流域土地利用变化分析

根据1976年的Landsat-MSS影像数据以及1987年和2000年的Landsat-TM影像数据,应用遥感和地理信息系统手段以及转移矩阵和景观空间格局指数分析方法,对地处黄河中游砒砂岩地区的内蒙古准格尔旗长川流域土地利用及其变化进行研究.结果表明:1)研究区内分布最多的土地利用类型是灌木林地、草地和难利用地,该三个土地利用类型的面积占研究区域总面积75%;2)从1976～2000年期间,虽然乔木和灌木林地的面积明显增加,但同时也存在林地和草地向难利用土地、沙地和农地的转变过程.与此同时水域亦明显减少;3)水土保持生物措施的实施、农田开垦和降雨量偏少可能是导致研究区土地利用变化的主要原因.

强震后软岩隧道变形与破坏机制分析

强震后软岩隧道的变形和破坏特征与一般隧道不同。根据"5.12"强震区唐家山隧道围岩变形与应力监测数据,对震后软岩隧道变形与破坏机制进行了分析。研究表明:(1)震区软岩隧道变形空间分布不对称,水平收敛是拱顶沉降的2~4倍,这是震后软岩的扩容性质和隧道所处的垂直方向高地应力环境所共同决定的;(2)隧道变形的空间效应约束范围为2~3D,在开挖面约束范围内,变形是空间效应和时效应的耦合;(3)隧道不同部位的围岩变形与破坏方式与围压性质密切相关,边墙处围岩在"形变压力"作用下易发生松弛大变形;拱部一定范围内的岩体存在整体下沉现象,拱部围岩易被架空而形成"松散压力"并诱发位移突变和破坏。研究对同类工程具有一定参考价值。

广甘高速公路在建隧道余震动力响应规律研究

以广甘高速公路施工期隧道塌方调研为依托,利用快速有限差分法对强震区软岩隧道支护及围岩的余震动力响应规律进行分析。分析结果显示:余震作用下,塌方发生次数最多、塌方量最大的位置为隧道拱肩部位,围岩主应力极值分布由静力作用下的"十"字型变为"X"型分布,隧道拱肩至拱顶位置处岩体易发生破损;隧道初支内外侧承受拉压交替作用,拱肩位置出现内力极值;当初支背后存在空洞时,围岩主应力极值分布于空洞周围,围岩塑性区显著增大,空洞位置处的初支内力急剧增大,极易发生破坏。时程分析法结果所揭示的规律与现场统计情况一致,研究结果对认识强震区软岩隧道施工中坍塌破坏机理有一定的借鉴意义。

开滦矿区软岩巷道新支护体系研究

为了解决开滦矿区软岩巷道支护问题,应用理论分析和现场试验等手段,并结合开滦矿区多年的软岩巷道支护实践经验,研究了针对软岩巷道支护的新体系,即以强韧封层、稳压胶结为基础,以钢丝绳为筋骨,以锚注为主体的软岩巷道支护技术新体系。同时,通过建立与软岩巷道围岩特征相对应的力学模型,对影响软岩巷道新支护体系的主要因素,即巷道所处的应力环境、围岩性质与结构类型、巷道支护方式进行了分析。经现场工程验证,采用该支护体系的东欢坨矿北一大巷在变形稳定前的其总变形量不足50 mm,林南仓矿斜井下口交岔点最大变形量仅为67 mm。结果表明,该支护体系可以有效控制巷道变形,避免了矿井软岩巷道在服务期间的多次维修。