汶川震区文家沟泥石流成灾机理与特征

文家沟位于绵竹市清平乡,属于 5 ·12 汶川Ms8.0级地震极重灾区。地震发生后的3个汛期内,文家沟曾先后发生5次典型泥石流灾害,其中以2010年8月13日泥石流灾害最为严重,规模与灾情巨大,社会影响深远。在对文家沟泥石流跟踪调查的基础上,探讨了泥石流的成灾机理和特征。研究表明:(1)文家沟泥石流是地震和强降雨共同作用的结果,其成因可归纳为震因与物源以及雨因与水源两个方面,在整个泥石流形成和发生的过程中,呈现出洪流-侵蚀下切-崩滑-席卷-进一步侵蚀下切-进一步崩滑-增大泥石流规模—……的"滚雪球式"循环过程; (2)泥石流发生所需的雨量、雨强条件和水动力条件都显著降低,泥石流规模和雨量之间呈现出明显幂函数关系; (3)发生过程呈现出持续时间长、运动距离远的特征; (4)成灾过程呈现出明显的链式效应,危害形式多样; (5)泥石流频率呈现出高发性,规模呈现出放大性。最后提出了文家沟泥石流研究与防治的建议。     

海岸城市上空热力内边界层的基本特征

海岸热力内边界层内大气在热力驱动下产生垂向对流运动,对海岸带的大气运动规律产生深刻的影响.在海岸城市地区,受城市冠层复杂结构的影响,热力内边界层呈现诸多独特的性质.采用大涡模拟的方法,研究了海岸城市热力内边界层内的流动特征.将海岸城市建筑物拟形为一系列有序排列的立方体块,并基于浸入边界方法考虑其对大气流动的影响.和常见的区域尺度数值研究中将城市下垫面假设为均质属性平面的方法相比,模拟结果的精度明显提高,海岸热力内边界层内各种尺度的动力过程也能在一定程度上得以描述.模拟计算了海岸城市热力内边界层、中性海岸城市边界层和开阔的自然海岸热力内边界层共3种情况,对比研究了城市摩阻和海岸热力作用对海岸城市上空大气运动的影响.研究结果表明:在空间上,边界层中各紊流特征量均在街谷尺度呈现出有规律而非均匀分布的特点;在强度上,热力作用与城市构筑物的摩阻作用相互促进,使得紊流强度显著提升并大于两种作用线性叠加的结果.此外,还发现有城市冠层海岸的热力内边界层发展远快于相同热力条件下的自然海岸带,边界层的发展规律也有显著的不同.     

2010年环境力学夏季讲习班简介

<正>2010年环境力学夏季讲习班于8月21日～25日在南京河海大学举办.本次讲习班由国家自然科学基金委员会数理科学部主办,河海大学承办,中国力学学会环境力学专业委员会、美国工程力学学会、江苏省力学学会、海岸灾害及防护教育     

强酸侵蚀对钠钙硅玻璃表面改性及其磨损性能研究

使用水接触角测量仪、红外光谱仪、纳米压痕仪和显微硬度计,探究了侵蚀处理时间对钠钙硅玻璃在强酸(pH=1,HCl溶液)和纯水侵蚀条件下机械化学性能的变化规律. 采用多功能往复式摩擦磨损试验机,以SiO₂球为对摩副,分析了钠钙硅玻璃在不同侵蚀条件下的磨损行为. 研究发现:经去离子水侵蚀24和50 h后,钠钙硅玻璃的机械化学性能变化不明显,而经强酸侵蚀的钠钙硅玻璃的断裂韧性显著增大,但其纳米硬度、等效弹性模量、维氏硬度和在潮湿空气(RH=50%)下的磨损性能降低. 酸性液体对钠钙硅玻璃性能的影响与Na+析出后玻璃表面形成的侵蚀层密切相关. 与纯水环境相比,钠钙硅玻璃表层Na+在强酸侵蚀时更易被析出,表面化学结构变成“富SiO₂”,同时玻璃表面变得更亲水,磨损过程产生的磨屑易于吸附在摩擦界面,从而导致界面磨损形式由摩擦化学磨损转化为黏着磨损,最终使钠钙硅玻璃的耐磨性降低.      

水化学-冻融循环作用下砂岩三轴蠕变及细观损伤试验研究

为了研究化学溶液侵蚀和冻融循环耦合下西南地区砂岩的蠕变特性,研究了不同化学溶液浸泡的黄砂岩试样经0次、15次、30次、45次和60次冻融循环后的三轴蠕变性质,结合SEM和核磁共振成像分析了劣化细观特征。结果表明:同一化学溶液侵蚀下随着冻融循环次数的增加,岩样的瞬时应变和稳态蠕变率呈指数形式增大,长期强度逐渐降低;相同冻融循环次数下,H_2SO_4溶液对岩样的损伤程度最大,NaOH溶液次之,NaCl溶液最小;在冻融循环60次之后,岩样的长期强度总体降幅为9.47%;NaCl与H_2SO_4侵蚀效果比较,岩样的长期强度总体降幅为4.33%;相同冻融循环次数下,不同化学溶液侵蚀下岩样孔隙度P_(PH=4)P_(PH=10)P_(PH=7),且岩样损伤是由表及里,由两端向中部发展的。研究结果为进一步研究多场耦合作用下岩石工程长期稳定性提供理论依据。     

风沙环境下钢结构表面涂层冲蚀行为与侵蚀机理研究

风沙环境的侵蚀和劣化作用严重影响着基础设施的安全耐久性.本文根据风沙环境特点,利用气流挟沙喷射法对钢结构涂层进行冲蚀试验,研究了涂层在风沙环境下的冲蚀磨损特性、冲蚀行为和侵蚀机理.结果表明:涂层磨损量随沙剂量和冲蚀速度的增加而增加;侵蚀机理为在低角度冲蚀下,涂层主要受微切削作用,而在高角度冲蚀下,主要受冲蚀挤压变形作用,由于涂层强度低而韧性较好,其在低角度冲蚀下的磨损更为严重.     

斜坡地质灾害的空间预测问题

结合典型实例阐明斜坡地质灾害的空间预测是灾害防治工作的前提条件与成败关键。继而讨论了“斜坡地质灾害空间预测”的内涵与工作程序,以及与斜坡稳定性评价预测相关的斜坡破坏型式,斜坡结构类型,斜坡破坏的环境条件和人类活动的影响等问题。在斜坡地质灾害空间预测的定义中,笔者将预测时段仅限于“工程年代”之内,且前提是保持现有斜坡结构和环境条件,以及可预料的人类活动影响;预测程序是先进行斜坡稳定性预测,然后再对稳定性差或较差的坡段进行灾害危险性(度)预测。关于斜坡破坏型式的划分,一是从它的影响范围和“量”与“质”的关系看都需重视其单次规模;二是要与斜坡的成因结构类型相结合,才能对现场地质调查与研究具有指导意义。为了展示斜坡的成因结构类型对稳定性的控制意义,本文提供了长江三峡工程库区和西部大开发中总结出来的碎屑岩和副变质岩斜坡的新类型系统,并对三类土质斜坡的典型结构特征和稳定性进行了简要比较。关于环境条件对斜坡稳定性影响的量化研究,笔者更看重多个非自体(非本坡段)天然模型观测和滑坡反算的成果。同时建议在全面准确的现场调研的基础上建立确定性地质模型并应用基础学科的相关原理进行单要素的量化分析和单元分析,以便进一步揭示斜坡变形破坏机理。     

中国沿海地质环境与区域持续发展的若干问题探讨

本文分析了中国沿海岩石圈动力学的基础特征, 指出中国东部沿海地质环境与灾害存在南北分异的格局, 阐述了沿海区域工程地质环境的基本规律, 并通过全球及中国近百年海平面变化, 以及人类工程活动对河口海岸地质环境影响的分析, 对沿海地区未来的地质环境与灾害趋向做了初步评估, 并认为中国沿海21世纪的环境与发展将面临严峻的挑战, 特别是环渤海地区。最后, 对影响沿海区域发展的若干问题进行了初步探讨并提出了几点建议。     

四川泸定县泥石流灾害成因、特征与防治建议

泸定县地处川西高原与四川盆地的过渡地带,地质环境条件复杂,分布泥石流沟127条,发育密度054条·10km-2。在遥感解译和地面调查基础上,论述了泸定县泥石流灾害成因、发生特征、危害和发展趋势,提出了相关防治建议。(1)成因表现为复杂的断裂构造导致流域内松散物源丰富,较大的相对高差提供了良好势能条件,而汛期集中强降雨则提供了动能条件,且雨量条件中当日雨量与前期有效降雨量之间具有幂函数关系; (2)发生特征表现出典型的空间群发性(包括2005-06-30群发性泥石流、2005-08-11群发性泥石流和2006-07-14群发性泥石流)与时间的夜发性; (3)危害方式主要包括淤埋、冲毁、侵蚀、堵河4种,泥石流已造成74人死亡; (4)发展趋势表现为泥石流沟多处于形成期和发展期(113条,占89%),发生的年际准周期由20a缩短至不足10a,且发生条(次)由4条(次)增加至44条次(2005年); (5)泸定县泥石流防治的突出问题表现为城镇泥石流问题、泥石流堵塞主河问题、风景区泥石流问题与冲沟泥石流问题,建议通过科学规划、风险防御体系构建、土木工程治理、监测预警等措施予以防御。     

工业和环境流体力学(Ⅱ)

<正> 5 环境流体流动 5.1 一些重要的问题 在环境中有许多不同种类的流体运动,而且在这些运动与物理学、化学和生物学的过程之间有许多种类的相互作用。常常得到最大关注的问题,是牵涉到环境流动的那些问题,也就是:①为了人类一般利益的加以利用或改造的流动(例如,利用风能,保护海岸免受波浪     

中国活动构造与环境灾害研究中的若干重大问题

活动构造与环境灾害是密切相关的。活动构造可以直接引起地质灾害,构造活动引发的地震又可以派生出一系列地质灾害,人类不恰当的工程活动还可以恶化地质构造环境而加剧地质灾害。在活动构造与环境灾害相关性研究方面,我国急待启动四大科学问题的研究工作:基于现代大陆动力学的中国大陆区域地壳稳定性分区评价研究;青藏高原隆升与地质灾害;活动断裂的工程危害及其防治;地质灾害的内外动力耦合成因机理。     

块石对土石混合体力学性能的影响研究

土石混合体是一种由强度较高岩块、强度较低的土体充填成分及相应孔隙等多相体系组成的复杂地质材料。我国中西部地区诸多地质灾害的发生均与其抗剪强度密切相关。影响土石混合体力学性能的因素很多。本文采用柔性边界条件下的大型剪切实验,从含石量、块石排列、块石尺寸三个方面研究了块石对土石混合体力学性能的影响。通过正交实验确定了3种因素对土石混合体抗剪强度的影响顺序及各因素的显著性水平,研究发现在这3个影响因素中,块石尺寸对土石混合体抗剪性能的影响最大,含石量次之,块石排列的影响最小。     

基于GIS广州市主城区地面塌陷危险性评价

地面塌陷是珠江三角洲城市地质灾害的主要类型之一。广州市主城区地面塌陷频繁发生且损失严重。采用信息量数学模型与GIS技术结合对其地面塌陷灾害进行危险性评价。选取了断裂构造、地壳稳定性、第四系覆盖层厚度、基岩岩性、地下水动力条件、地表人类活动强度和地下活动强度等7个指标中的21个变量构建了危险性评价指标体系,应用ArcGIS软件参与了数据的采集、管理、分析和评价结果表达等过程,将广州市地面塌陷灾害危险性分为极不稳定级、不稳定级、次不稳定级、基本稳定级和稳定级5个等级,极不稳定级主要分布在主城区西北角,次不稳定级分布面积最广。研究结果表明:复杂的地质环境和剧烈的人类活动相耦合,加剧了地面塌陷的发生。     

关于物理潜蚀作用及其概念模型的讨论

在对国内外物理潜蚀作用相关文献进行调研的基础上回顾了潜蚀作用的研究历史,对目前物理潜蚀作用研究中存在的问题进行了总结。指出潜蚀工程地质问题在各类工程建设活动中已经变得越来越突出,但由于潜蚀作用发生环境的多样性、作用方式的复杂性、发生过程的随机性等原因,造成实际应用中将各种潜蚀作用尤其是物理潜蚀作用过程的概念经常混淆。对"管涌"、"渗透压密"、"接触管涌"、"接触冲刷"、"流土"、"突涌"、"接触流土"、"流砂"、"流滑"等物理潜蚀作用的发生机理进行了深入细致的分析,在此基础上对目前一些界定不严格的物理潜蚀相关概念进行了辨析和澄清,初步建立了清晰的物理潜蚀作用概念模型,为潜蚀工程地质进一步研究奠定了基础。     

磁控溅射法制备Au薄膜及真空载流摩擦学行为研究

针对空间滑动电接触金基润滑涂层在制备方法以及失效机理认识方面存在的不足,探索采用绿色磁控溅射法制备金薄膜. 研究了偏压对薄膜微观结构、力学以及真空载流摩擦学性能的影响规律;建立了真空载流服役工况摩擦试验评价条件,可实现接触电流噪音的实时监测,进一步对比传统电镀金涂层,研究了其真空载流摩擦磨损行为差异、主要影响因素及作用机制. 结果表明:在适中的偏压下,薄膜晶粒尺寸小,结构致密光滑,具有高的结合力、硬度、耐磨性以及低的接触电流噪音. 相比于电镀法,磁控溅射法制备的金膜表现出明显光滑致密的结构特征,硬度、磨损率和接触电流噪音大幅改善. 其中光滑致密的结构是抑制微电弧产生的关键因素,可有效减少电弧侵蚀失效.      

重力侵蚀作用下昔格达地层滑坡特征分析

昔格达地层性质特殊,强度低,遇水极易崩解,在地质构造与水力作用下,极易发生滑塌。在调查研究的基础上,介绍了文武坡喇嘛溪沟重力侵蚀作用下昔格达地层滑坡的地层岩性、地质构造等工程地质条件及地表水、地下水等水文地质条件,重点分析了滑坡形成原因及影响因素,认为滑坡发生的易发斜坡坡度、坡角与高度,并按坡度对斜坡按危险性分成了3级,得出了滑坡易发坡度,为滑坡稳定性评价提供了依据,最后提出了适合于地质条件的填方反压结合排水沟的整治措施。     

基于GSI的锦屏地下厂房岩体参数研究

工程开挖卸荷后岩体参数研究一直是工程界关注的焦点,是稳定性评价的基础性工作。本文以锦屏地下厂房开挖工程为背景,通过对上下游边墙不同桩号段开挖揭露的岩体进行工程地质岩组划分,进行了开挖后岩体质量评价并对其进行分类,通过在GSI(Geological Strength Index)评价体系中引入Jv(节理数/m³),使评价体系相对合理化,经回归分析,对不同风化程度的岩体进行了力学参数求解,发现内聚力及内摩擦角的计算值与建议值吻合较好。     

谈工程地质的学科价值与学科发展

工程地质是一门认知工程－地质相互作用规律和过程的科学，它的使命是保障人类工程活动的安全。工程地质学科的基本理论形态包括“成因演化论”、“结构控制论”和“相互作用论”，这些理论有着相通的思想方法，就是成因决定结构，结构控制行为，工程地质过程是工程建设与地质环境相互作用的过程。随着我国近期工程建设的规模增大，埋藏加深，地质条件更复杂，由此带来的工程地质问题表现出显著的新特点，即研究对象大、深、动、热凸现，工程地质过程水、岩、温、化耦合，已有理论遭遇挑战，工程地质过程研究需要扩充。工程地质学科近期需要加强地质体工程性质研究、工程地质动力过程研究，以及地质环境研究。地质、地球物理、力学、工程科学的结合是工程地质学科发展的有效途径，理论、技术方法与实践并重的模式是工程地质学科发展的基本模式。     

区域地壳稳定性研究现状与趋势

回顾了区域地壳稳定性发展历史及现状。区域稳定评价应和工程实际要求紧密结合 ,逐步实现由场地评价—场地利用—地质工程设计的转变 ;在理论上紧密结合“岩石圈动力学” ,“大陆动力学”等当代地球科学发展前沿 ;在分析评价上 ,考虑内外地球动力作用的耦合 ,将地球内外动力地质灾害统一起来分析 ,建立统一地质灾害动力学模型 ,最终实现区域地壳稳定性研究的系统化和定量化