巴基斯坦北部某大型公路滑坡的形成机理

滑坡是山区公路安全运行的重要威胁,开展滑坡灾害评估尤为重要,尤其是深切峡谷区域的公路滑坡。以巴基斯坦北部Muzaffarabad-Mansehra公路沿线某大型滑坡为研究对象,采用野外调查、遥感分析、地貌解译、地球物理探勘和运动学分析等多种调查手段,进行滑坡的失稳特征、触发机理、地下结构特征和边坡稳定评估等研究,结果表明:滑坡发生在Hazara地层中,该地层以顺层斜坡为主,容易发生翘曲变形等破坏,属于滑坡易发地层。地球物理探勘表明:滑坡体内部存在多个不同深度和厚度的复杂结构,低电阻率区(0.325~1350Ω·m)以松散、饱水的堆积体为主,高电阻率区域(1510~26092Ω·m)与覆盖层有关,包括冲积层、巨石和干板岩碎片等。地震反射层分析结果表明,在高度饱和的覆盖层、改造区块和表层风化层内,P波速度较低(400~1800 m/s);而下垫层散布着高密度岩石碎片和大块巨石,P波速度为3000~5000 m/s。两种地球物理探勘结果均表明滑坡体内有一条延伸30 m深的破碎带,这是触发滑坡的重要因素。滑坡顶部的滑动面在深度25~30 m处,主体处的滑动面深度在45 m处。运动学分析表明:锲形体失稳是公路滑坡的主要破坏模式。研究结果表明,采用综合技术分析滑坡灾害的潜在机制可以有效减轻此类灾害带来的相关风险。

基于时空融合算法的水体叶绿素a反演研究

为了准确反演水体中叶绿素a浓度,以黄柏河东支流域为例,采用STNLFFM时空融合算法,对2017年GF-4和Sentinel-2反射率数据进行融合,以重构Sentinel-2影像的时间序列数据,并对应用算法前后获取的水质参数-光谱特征响应关系建立多元线性回归模型,比较模型对叶绿素a的预测效果以验证时空融合算法的可行性,利用重构后影像光谱特征与水质参数的响应关系建立人工神经网络模型,反演2017年黄柏河东支流域各水库水体叶绿素a浓度。结果表明:利用时空融合算法生成的影像接近真实影像,提高了多元线性回归模型预测叶绿素a的效果,R2从融合前0.659提高至融合后0.844,且基于时空融合算法获取的水质参数-光谱关系建立的人工神经网络模型模拟精度较好,R2和MRE达到0.925和9.461%,反演的叶绿素a浓度空间差异性明显。证明了时空融合算法在水质参数反演过程中具有较好的应用前景。

全新世以来察尔汗盐湖沉积物的OSL年代学研究

察尔汗盐湖沉积物记录了柴达木盆地晚更新世以来的环境演化信息,但全新世以来沉积剖面的研究比较稀少且相关年代数据也比较缺乏。在察尔汗盐湖别勒滩区段东部,别勒滩区段西部和达布逊区段东部的沉积剖面中各发现2层细碎屑夹层,采集了相应的光释光样品,以研究察尔汗盐湖全新世时期的沉积年代。结果表明,察尔汗盐湖达布逊区段东部剖面(DBX)的2个碎屑层分别形成于6.2 ka(8.90 m)和2.8 ka(1.96 m),别勒滩区段东部剖面的2个碎屑层分别形成于2.9 ka(3.20 m)和0.9 ka(1.40 m),别勒滩区段西部剖面的2个碎屑层分别形成于2.4 ka(3.10 m)和0.7 ka(1.50 m)。由于晚第四纪盐湖沉积松散且易溶造成样品的成分及来源复杂等影响,造成了剖面OSL数据远小于14C、U-Th测年数据(8~9 ka)。3个剖面沉积速率计算表明,察尔汗盐湖达布逊区段沉积速率大于别勒滩区段,而别勒滩区段东部的沉积速率高于西部,察尔汗盐湖与东台吉乃尔盐湖的沉积速率整体上保持一致。

复合式衬砌隧道模型试验及其承载特性研究

中国山岭隧道常采用复合式衬砌支护,探究复合式衬砌的承载特性对矿山法隧道支护设计具有重要意义。设计了大型隧道结构模型试验系统,开展了毛洞、喷锚组合支护和复合式衬砌支护的大尺寸隧道模型试验,通过监测隧道破坏全过程,分析不同支护形式下隧道的破坏模式和支护结构受力特征,揭示了复合式衬砌的承载特性。结果表明:复合式衬砌支护较喷锚组合支护相比设计承载力提高了33.3%;两种支护形式下,围岩可承受约60%~75%的外荷载,施加二次衬砌后,二次衬砌可分担约15%~80%的围岩压力;喷锚组合支护较复合式衬砌相比能更好的发挥锚杆的效果。

淮河息县流域不同土地利用类型的水沙贡献率研究

深入研究不同土地利用方式对流域水沙过程的影响,对流域水土流失防治和生态环境管理具有重要意义。利用息县站1996-2003年实测月径流与月泥沙资料,建立息县流域SWAT模型,根据SWAT模型模拟结果,统计不同土地利用类型下产流产沙量对全流域的贡献率;然后将SWAT模型的各子流域产流产沙模拟数据作为随机森林回归模型所需的输出变量,使用随机森林回归模型评估不同土地利用类型对径流和泥沙过程的重要度。结果表明:①SWAT模型精度较高,径流和泥沙率定期和验证期的决定性系数R2、纳什系数NSE均大于0.75,偏差百分比PBIAS为-1、-5.6和5.1、9.6,模型适用于息县流域径流与泥沙模拟;②流域内土地利用类型对产流过程与产沙过程的贡献率排序分别为林地>旱田>水田>草地,旱田>水田>草地>林地;③随机森林回归模型的各阶段的决定性系数R2基本大于0.5,拟合效果较好;随机森林回归模型得到的不同土地利用类型对流域水沙过程的重要度排序与SWAT模型模拟计算得到的不同土地利用类型对水沙过程的贡献率排序基本相同,说明了利用SWAT模型计算不同土地利用类型对水沙过程的贡献率的准确性较高。综上,耕地对息县流域的水沙贡献率最大,本研究的方法同样可应用于其他流域,以得到不同流域内不同土地利用类型的水沙贡献率,为流域内的高效水土保持治理提供参考。

雅砻江流域1961-2018年极端气候时空演变研究

近年来我国极端气候事件频发,研究极端气候的变化规律,能够预防自然灾害对人类生活造成的伤害以及水资源分布的失衡。雅砻江拥有我国重要的水电能源,基于雅砻江流域1961-2018年日降雨、日气温数据计算得到26个极端气候指数,利用线性拟合、Sen’s斜率估计、Mann-Kendall突变检验以及Pettitt检验法分析极端气候指数的趋势和突变;使用反距离权重空间插值法(IDW)进行空间插值,分析极端气候指数的空间分布特征。结果表明:雅砻江流域极端高温、低温以及平均温差指数在空间上都是南高北低;流域北部气温偏寒,结冰和霜冻日数偏长,而南部气温偏暖,夏天日数和生长期长度偏长。极端降水指数除持续干期,其他指数在空间上也是南高北低,且在东南部达到最大值。在全球气候变暖的趋势下最高和最低气温极值温度上升,高温增长速率小于低温增长速率,从而温差逐渐缩小;结冰和霜冻日数减少,夏天日数、生长期长度和暖日持续日数增加,使得流域冬季变短夏季变长,适合动植物生长的温度持续时间增长。极端降水指数除了持续干期,其余指数均呈现上升趋势,年降水量增加幅度最大,强降水量增加幅度次之。说明1961-2018年雅砻江流域极端气温趋于变暖,年内偏暖日数增多,极端降水整体增加,降水量和降水强度增大,降水持续时间加长,还需对雅砻江流域极端降水的增多加以防范。研究雅砻江流域极端气候的时空变化规律,为该流域水资源开发和管理以及灾害预警提供了科学依据。

青藏高原土壤湿度-气候相互影响研究进展

土壤湿度作为一个具有“记忆性”的重要气候变量,可以通过改变地表的能量和水分交换,进而影响局地乃至全球的大气环流,因此受到全球气候观测系统计划的重视。近年来青藏高原土壤湿度观测网(站)建设发展迅速,为局地陆气相互作用研究提供了可靠的数据支撑。本文从不同的土壤湿度资料在青藏高原的适用性、高原土壤湿度的时空变化特征及其对气候的影响综述了近年来的国内外研究进展。由于土壤湿度在时空上的高度变异性,现有相关研究大多使用再分析资料、陆面数据同化资料和卫星遥感数据来补充观测资料进行青藏高原土壤湿度与气候的相互影响研究。但模式选择、算法和实验方案的不同,导致青藏高原土壤湿度的补充资料适用性不同,使得前人对高原土壤湿度如何影响中国及全球气候得出不同结论,故相关问题需要进一步讨论,并提出了后期青藏高原土壤湿度研究需要解决的关键问题。

磁性高钛模拟月壤IRSM-1的研制及其性质研究

对月球的探测已进入以月球原位资源利用(ISRU)为主的新阶段,系统掌握月壤特殊的力学响应与工程特性对月球资源开发利用具有重要意义。迄今为止,绝大多数针对月壤及模拟月壤性质的试验研究都是在地球上开展的,忽略了月面环境,尤其是低重力环境对这些性质的影响。地质力学磁力模型试验可以结合磁性相似材料模拟月面g/6的低重力环境。由于目前已有的模拟月壤磁性极弱,无法满足磁力模型试验的要求。因此,研制了一种具有一定磁性的高钛模拟月壤IRSM-1并测试了该模拟月壤的成分及性质。将测试结果与部分月壤及模拟月壤的性质进行了对比分析。结果表明:IRSM-1模拟月壤的化学矿物成分与高钛月壤相似,其物理力学特性在月壤的范围之内,较好地还原了真实月壤的基本特性。此外,IRSM-1还具有一定的磁性,可以作为磁力模型试验的相似材料。

长江中下游降雨侵蚀力时空变化及其与植被覆盖的关系

充分掌握大尺度流域降雨侵蚀力的时空变化特征对流域水土保持、防洪减灾和生态环境保护至关重要。基于长江中下游的119个气象站点57a逐日降雨资料,通过Xie模型计算各站降雨侵蚀力,使用旋转经验正交函数(REOF)法对降雨侵蚀力进行区域划分;结合Mann-Kendal检验、重标极差(R/S)法和相关性分析方法分析长江中下游降雨侵蚀力的时空变化特征,并揭示其与植被覆盖度之间的关系。结果表明:(1)长江中下游降雨侵蚀力整体呈上升趋势,年均降雨侵蚀力为5643MJ mm hm^(-2)h^(-1)。(2)不同季节降雨侵蚀力空间分布存在差异。冷季降雨侵蚀力空间分布不均,高值区主要集中在流域的西部和东北部,而暖季降雨侵蚀力则表现为以江西省为中心沿西北方向递减的空间分布格局,最大值和最小值出现在鄱阳湖环湖区(III区)和长江干流武汉以下段及太湖水系(IV区)。(3)长江中下游相邻地理分区间降雨侵蚀力变化速率差异较大,降雨侵蚀力区域性差异显著。其中III区、湘江及赣江流域(I区)和IV区年均降雨侵蚀力呈显著增长趋势(P<0.05)且未来将保持该趋势,为水土保持重点关注区域。(4)研究所发现的长江中下游水土保持重点关注区域的降雨侵蚀力与植被覆盖度存在负相关。但值得注意的是I区在冷季呈现正相关,而且其中的湘江上游流域出现显著正相关。研究表明降雨侵蚀力是影响地表侵蚀过程的关键因素,侵蚀性降水会影响植被覆盖情况,进而影响地表的侵蚀过程。因此在重点关注高降雨侵蚀力地区的同时还需加强植被保护工作。研究结果可为长江中下游区域水土保持及生态环境保护工作提供科学依据。

东台吉乃尔盐湖沉积物硼同位素组成及其古环境意义

硼(B)同位素组成可以反映地质成因及演变,因此,在许多领域的研究中都有较为广泛的应用。文章通过对位于柴达木盆地的东台吉乃尔盐湖沉积物开展元素地球化学分析、矿物组成与分布及水溶组分B同位素的研究,得出剖面沉积物B含量在5.82~677.70μg/g之间,平均含量为296.26μg/g;δ^(11)B值的变化范围在-8.52‰~7.93‰之间,平均值为-2.81‰,B含量与δ^(11)B值相关性较弱(R=0.15)。结果表明,东台吉乃尔盐湖自晚更新世以来历经盐湖沉积演化的逆向(氯化物型-硫酸盐型)及正向(硫酸盐型-氯化物型)演变,具体表现为,(1)更新世晚期至全新世中期(27~4.6 ka):干冷气候条件下,湖水处于蒸发浓缩过程;(2)全新世中期至晚期(4.6~0.3 ka):暖湿气候条件下,湖水处于淡化过程;(3)全新世晚期至今(0.3 ka~):湖水受蒸发作用影响,沉积物与气候变化之间的对应关系较弱,总体上处于蒸发浓缩过程。这不仅重建了东台盐湖晚更新世以来的古环境演化过程,也为现阶段该盐湖的资源开发提供了基础数据。

循环荷载作用下干燥与饱和泥质粉砂岩变形特性及其能量演化规律

泥质粉砂岩是岩土工程中常见的亲水性岩石,受水和循环荷载作用力学特性变化显著。因此,系统地研究不同干湿条件下泥质粉砂岩在循环荷载作用下的力学行为对指导工程设计、提高灾害预报的准确性具有重要意义。对湖北十堰泥质粉砂岩干燥与饱和试样进行了不同频率和围压下的三轴循环加载试验,对比分析了干燥与饱和试样的强度与变形特性以及频率和围压对其力学特性的影响,并从能量角度阐明了泥质粉砂岩在循环荷载下的力学机制。结果表明:(1)与干燥试样相比,饱和试样强度和模量明显下降,滞回圈向应变增大方向移动更明显;(2)干燥试样变形随频率增加较小,而频率增加则会明显加速饱和试样的劣化;(3)较小的围压可限制饱和试样裂隙发展,但围压过大则会加速饱和试样破坏;(4)高频下干燥试样能量消耗率与耗散能小于低频情况,饱和后耗散能随频率增大而增加,低围压下饱和试样耗散能基本不变,围压较大时耗散能增加显著;(5)围压增加,干燥试样破坏形态变为共轭剪切破坏,饱和试样破坏面角度增大。

基于集成时变矩模型和动态蒙特卡洛方法的防洪风险分析

与作为水利水电工程设计依据的历史水文情势相比,未来受到全球气候变化影响的水文情势将与之产生偏差,进而导致流域内各水电工程水文分析成果的改变。这些成果的改变又将对流域梯级水库群中长期的运行安全和防洪调度产生影响。本文以雅砻江流域为研究区域,通过耦合SWAT水文模型和全球气候模式,定量识别未来气候变化条件下的流域气象水文要素变化情况,在此基础上提出能同时考虑非一致性和历史特大洪水的集成时变矩模型方法,最后选取流域内杨房沟水电站,基于动态蒙特卡洛方法进行未来气候变化条件下的调洪演算。主要结果如下:率定好的SWAT模型模拟精度较高,且在雅砻江流域有较好的空间适用性。在未来气候变化条件下,麦地龙站洪峰流量序列在SSP1-2.6情景下,从现在到2070年左右小幅上升,随后小幅下降;在SSP2-4.5情景下,从现在到2070年左右明显上升,然后趋于稳定;仅在SSP5-8.5情景下持续上升,且上升趋势非常明显。在未来气候变化条件下,除SSP1-2.6情景的超校核洪水位风险率外,其他情景下杨房沟水电站超设计洪水位、校核洪水位风险率较设计标准均明显增大。未来全球气候变化将对雅砻江流域水循环和陆气水分交换产生显著影响,导致水文极端事件更加突出,流域内基于稳定环境下水文情势及水文分析成果规划建设的水电站(水库)将面临更大的防洪风险。本文提出的融合集成时变矩和动态蒙特卡洛模型的防洪风险分析方法,在考虑未来全球气候变化导致的非一致性基础上同时融入了历史特大洪水信息,经验证适用性较好。研究成果可为相关运行管理部门应对相应风险和指导实际生产提供一定参考。

1951–2021年欧洲地区木本植物的格网物候数据集

植物物候记录了植物重复生命周期事件的发生时间,是指示全球变化的重要指标。植物物候研究有助于理解生态系统对全球变化的响应,也是模拟陆地生态系统的物质和能量平衡的重要基础。本数据集基于过去70年欧洲物候项目(Pan European Phenology Project,PEP725)整编的6种代表性木本植物的地面观测物候数据,采用三种考虑春季冷激和积温累积过程的物候模型(Unified、Unichill和时空耦合模型)在大洲尺度上对物候数据进行建模和分析,研制了欧洲地区代表性木本植物格网物候数据集。本数据集包含1951–2021年欧洲地区(34°57′N–72°3′N,25°3′W–40°3′E)6种木本植物的逐年展叶始期和开花始期格网数据,空间分辨率为0.1°,时间分辨率为天。数据集的质量评估表明,欧洲地区各物种展叶始期和开花始期平均误差分别为7.9和7.6天,与其他区域尺度研究中春季物候的模拟误差接近,因此本文格网物候数据具有较高的模拟精度。本数据集旨在更好地表征欧洲地区大洲尺度植物物候的时空格局,为区域其他来源的植物物候数据产品提供有价值的验证参考,亦可为全球变化和陆地生态系统模拟等研究领域提供支撑物候数据。

震后降雨型碎石土斜坡稳定性的试验研究

地震作用改变了碎石土斜坡岩土体的结构和物理力学性质,导致震后降雨诱发滑坡的数量和规模有明显的增大趋势。现有关于地震和降雨对碎石土斜坡稳定性影响的研究,多采用理论分析与数值分析的方法,缺乏验证手段。地震和降雨的耦合作用对滑坡的影响机理极其复杂,无法定量分析地震和降雨因子对坡体稳定性的影响。以汶川地震灾区震后降雨型碎石土斜坡为研究对象,通过开展一系列的振动台模型试验,并辅以人工降雨和坡顶加载手段,分析了震后降雨型碎石土斜坡的稳定性。试验结果表明:施加地震作用的斜坡表面及内部易形成裂缝,坡体结构上部振松、下部振密,导致坡体上部降雨入渗速度快,饱和区域扩大,岩土体强度下降,滑坡体增重,渗透力增大,坡体稳定性下降。地震与降雨共同作用时斜坡的稳定性要小于地震或降雨单独作用的稳定性。随着地震强度或降雨强度的增大,碎石土斜坡的稳定性呈下降趋势。当地震强度为0或0.1g时,降雨强度为100 mm/h较无降雨时,斜坡极限承载力下降的比例要远大于地震强度为0.2g或0.4g时。即当地震强度较小时,降雨对震后碎石土斜坡稳定性的影响要大于地震强度较大时。研究基于物理模型试验,定量分析了地震和降雨对碎石土斜坡稳定性的影响,可为震后降雨型碎石土滑坡的预测预警提供参考。

基于CE-318观测的甘肃省气溶胶光学特性分析

对于大气气溶胶地基观测资料的定量分析是了解气溶胶光学特性和大气污染特征的基本途径,可为探讨污染治理方向提供一定的依据。近年来,利用地基观测资料分析甘肃省不同区域气溶胶光学特性的研究较少。为了解甘肃省不同下垫面的大气气溶胶光学特性,本文基于2018年4月至2020年9月CE-318型太阳光度计观测资料,通过ASTPwin软件反演获得了甘肃省四个站点的气溶胶光学厚度AOD,计算了Angstrom波长指数α,分析了甘肃省不同区域不同季节AOD和α的分布和变化特征以及气溶胶光学厚度和波长指数的关系。结果表明:(1)观测时段内,所有站点各波段AOD的变化趋于一致,且AOD值随波长增大而减小。兰州和皋兰山AOD值冬季最高,春、秋季次之,夏季最低,兰州冬、春季AOD值分别比年均值超出14.98%和4.68%,皋兰山冬季AOD值比年均值超出3.88%。敦煌和民勤AOD值均为春季最高,比各自的年均值高出24.49%和26.30%。敦煌AOD季节分布为:春季>夏季>冬季>秋季,而民勤则表现为从春到冬季逐渐减小的趋势。(2)兰州和皋兰山春夏季主控粒子为粗模态,秋冬季则为细颗粒物主导。敦煌和民勤大气气溶胶常年由粗模态粒子主控。2019年冬季,兰州市区AOD值比其城郊的皋兰山高出68.0%;敦煌和民勤2019年春季沙尘气溶胶污染较为严重,敦煌AOD值比民勤超出42.42%。(3)四个站点AOD和α的频率分布均呈单峰曲线,不同季节AOD高频次分布范围存在差异性,但都处于1.0以下。α的高频次范围分布较为复杂,兰州春季、皋兰山春夏季、敦煌四季、民勤春夏秋季,α分布区间均小于1.0,而兰州夏秋冬季、皋兰山秋冬季、民勤冬季α主要分布于1.1以上。(4)不同季节AOD和α的关系存在差异,表现为不同季节,大气出现严重或者局部污染时,气溶胶的主控粒子粒径大小不同。春季大气出现局部或者严重污染、夏季大气局部污染时,四个站点气溶胶主要是大粒径粒子,其中沙尘气溶胶的贡献较大。夏季大气处于严重污染时,皋兰山气溶胶主要是细模态粒子,兰州、敦煌、民勤气溶胶依然由粗模态主控,但是兰州小粒径粒子导致的污染比重高于其余两站,其中85%以上属于城市工业-气溶胶污染。秋季大气处于严重污染状况时,兰州和皋兰山均由细模态粒子主导,其中城市工业-气溶胶占比明显增加,而敦煌和民勤依然由粗模态粒子主导,其中沙尘气溶胶占比偏重。冬季大气严重污染时,兰州依然由细模态粒子主导,而其他三站由粗模态粒子占据主导地位,冬季大气局部污染时,敦煌和民勤粗模态粒子与细模态粒子同时出现,皋兰山以细模态粒子为主。分析可知,总体上甘肃偏北地区气溶胶污染以沙尘气溶胶为主,而偏南地区气溶胶污染表现为粗模态与细模态粒子交替出现,这为下一步结合卫星遥感资料研究甘肃不同区域的气溶胶特性及大气污染特征提供了一些参考。

颗粒迁移作用下宽级配土渗透性研究

宽级配土作为堆积层滑坡的主要物源,其渗透性研究是开展降雨型堆积层滑坡机制研究的前提和基础。宽级配土的渗透是一个包括水分运移和土体细颗粒迁移的复杂过程,但在研究其渗透性时通常只考虑了水分的运移而忽略了细颗粒的迁移。为此,采用自制大型渗透仪对3组不同D15/d85值(D15为粗粒组中小于该粒径的颗粒质量分数为15%的粒径;d85为细粒组中小于该粒径的颗粒质量分数为85%的粒径)的土样进行了饱和渗流试验,研究了宽级配土的水分运移特征和细颗粒迁移规律。研究结果表明:D15/d85值对宽级配土的渗透系数和细颗粒迁移有重要影响,D15/d85值越小,则土体渗透系数越小,细颗粒不易发生迁移;D15/d85值越大,渗透系数越大,试验过程中渗透系数变化越剧烈,迁出细颗粒的量也更大。根据渗透系数的变化也可判定土体内部细颗粒的运动情况,据此提出了3种宽级配土颗粒迁移模式。该研究成果加深了对宽级配土渗透特性的认识,为完善降雨型堆积层滑坡机制研究提供了新思路。

南海北缘钻探选址:滨海断裂带大型海洋地质灾害研究

滨海断裂带是南海北缘的一条大型活动断裂带,其位置靠近我国华南沿海地区。滨海断裂带全长超过1200 km,包括西段(北部湾-阳江),中段(珠江口)和东段(粤东-福建)。其西段和东段历史上至少曾发生过4次大地震(M7+),中段目前是一个大地震空区。在经济高速发展和人口高度密集的今天,如果滨海断裂带再次发生大地震并触发海啸,必将对我国华南沿海地区造成灾难性破坏。由于缺乏完整的历史地震记录和针对古地震的钻孔沉积研究,目前尚不清楚滨海断裂带大地震的准确次数、空间分布和复发周期,以及中段大地震空区的主要原因(断层蠕滑或大地震周期较长),因此无法有效评估该断裂带的大地震破裂分段和灾害风险。本研究总结了滨海断裂带的构造特征、重点描述了3次历史大地震及引发的灾害影响,和国际上针对海底大地震的钻探研究经验。根据这些信息,本文建议在断裂带的西段、中断和东段进行大洋钻探,获取穿过断层带的关键沉积和岩石样品,利用沉积古地震方法重建滨海断裂带东段和西段的大地震历史和复发周期,研究断层带的岩石物理性质,揭示滨海断裂中段大地震空区的成因,解析断层分段式破裂的原因,为我国海洋防灾减灾提供重要的科学依据。

软土基坑开挖对临近既有隧道变形影响研究

基坑开挖后,地基由于应力卸载而回弹,导致临近基坑的隧道发生变形,其变形大小不仅受基坑开挖卸载程度的影响,还与隧道所处的位置有关。依托宁波市地铁1号线盾构隧道工程,基于土体小应变硬化模型和二维有限元数值方法,开展软土基坑开挖对临近既有盾构隧道管片变形影响的数值模拟,分别采用单因素分析法和多因素分析法,针对不同基坑宽度、基坑开挖深度、隧道拱顶埋深以及隧道与基坑距离等影响因素,分析了隧道管片竖向和水平位移随不同影响因素的变化规律。结果表明:①基坑开挖影响下,既有隧道管片竖向位移和水平位移均随基坑开挖深度的增大而逐渐增大,隧道管片竖向位移方向表现为沉降,水平位移方向表现为向基坑方向产生位移,管片呈“横鸭蛋”状变形。②单因素和多因素分析方法结果表明,基坑开挖深度、隧道与基坑距离、基坑宽度均为影响隧道沉降和水平位移的重要因素,而隧道拱顶埋深产生的影响相对较小。

粉土密实度对斜坡动力响应特性影响的振动台试验研究

为研究粉土密实度对斜坡动力响应特性的影响,设计密实度为稍密和中密的2组斜坡模型,开展相似比为1:15的不同密实度斜坡的大型振动台试验。通过输入不同地震强度和波形的地震波,对比2组斜坡的自振频率、加速度响应、频谱特性、动位移分析和剪应力-剪应变曲线。研究结果表明:粉土密实度对斜坡的动力响应特性有重要影响。2组斜坡的自振频率变化率均随加载序列增加而上升,但中密斜坡的自振频率变化率的上升幅度比稍密斜坡的自振频率变化率的上升幅度小;2组斜坡的加速度放大系数和傅里叶谱幅值随坡高的变化规律有所差异,但中密斜坡的加速度放大系数和傅里叶谱幅值均比稍密斜坡的小;地震波经坡体由下至上传递过程中,不同密实度斜坡对傅里叶谱主频的影响显著;斜坡的阶段位移和永久位移总体上随密实度的增大而减小;中密斜坡土体尚处于线性发展阶段,而稍密斜坡土体已进入非线性发展阶段。

基于HEC-RAS模型的雅江中游古高能洪水的模拟研究

高能洪水是地球上目前已知最大规模的极端洪水事件,其对全球地貌演化、气候变化等有着深刻的影响。高能洪水重建可以提高对极端洪水事件的认识,进一步探索高山峡谷地貌对于极端洪水事件的响应。然而,针对高海拔山区的高能洪水模型应用仍存在一定局限,无法得到高准确度的重建结果。为了研究雅江中游高能洪水规模,本研究在雅鲁藏布江中游宽谷加查—米林河段发现的代表古高能洪水的17个砾石洲/滩的基础上,采用HEC-RAS模型,结合ArcGIS平台下的HEC-Georas模块重建了古高能洪水洪峰流量;以±35%的变幅对曼宁糙率系数进行了敏感性测试,以保证重建结果的准确性。计算结果表明:(1)17个砾石洲/滩的模拟水位与野外调查所得标志水位能较好吻合,与实测结果相比误差均小于0.1%;(2)雅鲁藏布江中游古高能洪水洪峰水位为3047.09~3373.39 m,洪峰流量为0.2×10^(6)~1.8×10^(6)m^(3)/s,且最大淹没水深为366 m;(3)当曼宁系数处于±35%的变幅下时,洪峰水位的误差为-0.36%~0.17%,说明该模型对曼宁糙率系数的敏感性较差,采用此方法能够很好地恢复雅鲁藏布江中游古高能洪水洪峰流量。该研究对于充分认识雅鲁藏布江中游的洪水运动规律有重要作用,对于揭示高能洪水在高山峡谷区的特征及其地貌响应具有重要的现实意义。