非饱和黄土静、动强度及其相关性研究

通过静三轴试验和动扭剪试验研究了非饱和黄土的静、动强度特性,对非饱和土的有效应力计算公式以及动扭剪试验Mohr-Coulomb强度指标的整理进行了讨论,提出了非饱和黄土和饱和黄土的有效应力计算的简化公式。分析了原状黄土和重塑黄土静强度指标随含水量、密度变化的规律,以及动强度指标随含水量、破坏振次变化的规律。研究了黄土静、动强度指标之间的相关性,黄土的静力强度指标与破坏振次为20次时的动力有效强度指标很接近。静、动强度指标之间有很强的相关性,提出了用黄土的静力强度指标推求相应的动力强度指标的经验公式。     

黄土长大隧道机械化快速施工及安全控制技术研究

为解决黄土长大隧道工期受限问题,拟采用成套机械化工装设备配合三台阶三步法快速施工工艺完成安全、高效的隧道施工。以蒙华运煤专线隧道群快速作业为背景,研究三台阶三步法快速施工工艺和安全控制技术,提出能有效控制黄土隧道围岩变形量的“两紧跟”技术和解决衬砌混凝土背后脱空问题的二衬混凝土滑槽逐窗入模浇筑技术、拱顶带模注浆及防脱空监测技术。结果表明:联合应用“两紧跟”技术、混凝土滑槽逐窗入模技术和拱顶带模注浆及防脱空监测技术可大幅提高成套机械化工装设备配合三台阶三步法快速掘进施工的可靠性,保障工程快速、安全及经济施工。研究结果具有较好的普适性,可成为长大黄土隧道快速施工工艺选择的依据和施工安全控制问题的典型解决方案。     

非饱和黄土微观结构与黄土滑坡

原状黄土属于非饱和黄土,对非饱和黄土的微观结构研究对于研究黄土地区边坡的稳定性具有重要意义。通过研究区黄土的SEM图像的微观结构分析和利用Janbu法对典型黄土滑坡进行边坡稳定性的计算分析,认为该地区黄土的内部微观结构以架空结构和镶嵌结构为主,在大颗粒上附着的胶结物较少;随着深度的增加,土体上覆压力增大,土体具有明显的挤压变形现象;黄土体在天然状态下处于极限稳定状态,随着含水量增加,边坡稳定性下降,达到饱和状态时,处于不稳定状态;随着黄土地区经济的快速发展,人类水事活动和工程性经济活动广泛开展,人为因素逐渐成为诱发滑坡发生的主导因素。     

黄土高原生态化油田建设

针对长庆油田在黄土高原较为脆弱的生态环境下,建设西部大庆过程中所面临的油田快速发展与生态保护之间的矛盾,运用工业生态学原理,总结探讨了长庆油田以企业文化、数字化油田、集约用地、研究配套实用勘探开发技术、体制机制改革、发展循环经济及管理创新等手段对建设生态化油田进行探索,实现企业发展、生态保护、企地和谐,通过油田的开发改善和促进黄土高原的生态文明。     

3H和99Tc在黄土中的迁移特性比较

³H和⁹⁹Tc是低中放废物处置中2个重要的核素,在处置场的安全评价中十分重要.由于介质对³H和⁹⁹Tc的吸附较弱,常忽略其滞留性,并用³H标定地下水的流速.野外实验表明:在包气带中,黄土对⁹⁹Tc的吸附大于³H;在含水层中,黄土对³H迁移的影响大于⁹⁹Tc.本文根据实验数据,采用非平衡吸附模式NESOR程序分别模拟了³H和⁹⁹Tc在黄土包气带和含水层中的迁移过程.模拟结果表明:⁹⁹Tc在黄土包气带中的分配系数范围为0.05～0.055mL/g;³H在黄土含水层中分配系数为0.116mL/g,该参数是黄土对³H和⁹⁹Tc综合影响的结果,其滞留机理尚待研究.     

末次冰期以来青州黄土光释光测年及其对古气候的指示

黄河下游湿润-半湿润地区的鲁中黄土-古土壤沉积,是记录东亚季风气候变化的良好载体。山东青州邵庄黄土剖面粗颗粒石英(63—90 μm)光释光年代和磁化率、粒度、色度以及主量元素测试结果表明：(1)邵庄黄土末次冰期以来((51.3±2.5)—(8.1±1.1) ka)沉积连续;(2)与粒度、磁化率和色度指标相比,化学蚀变指数能够更灵敏地反映冰期-间冰期沉积旋回;(3)粒度结果表明“古土壤”层中值粒径(16.9—24.6 μm)明显高于下伏黄土层中值粒径(11.8—22.7 μm),主要是因为近源沉积在总的沉积通量中所占比例在冰期-间冰期尺度上的变化;(4)灰黑色“古土壤”层底界年龄为(19.1±1.6) ka,明显老于黄土高原全新世古土壤层底界年代(约10—11 ka),其既包含全新世沉积的加积型土壤,也包含下伏末次冰期黄土层基础上受风化、淋溶形成的非加积型土壤。虽然研究区的“古土壤”包含非加积型土壤,记录了间冰期风化成壤过程,但依然能够反映冰期-间冰期气候旋回,是东亚乃至全球气候变化的产物。     

汉江上游罗家滩剖面晚更新世以来沉积物粒度端元分析

通过对汉江上游旬阳段开展野外考察,在罗家滩(LJT)发现夹有古洪水滞流沉积层(slackwater deposits,SWD)的风成黄土-古土壤剖面。对采集的沉积学样品进行粒度分析,利用Gen.Weibull函数分布的参数化端元模型反演得出4个端元,结合吸湿水等环境替代指标分析,探讨了各个端元所指示的不同沉积动力环境和物质来源。结果表明:在黄土层和土壤层中,EM1代表的主要是沉积物沉积后在亚洲夏季风影响下,经历强烈风化成壤作用形成的次生黏土矿物组分;EM2代表高空西风和东亚冬季风翻越秦岭而搬运的远源细粉砂组分;EM3代表山谷风从河谷中分布的河流沉积物和坡积碎屑物中以低空短距离形式搬运而来的粉尘物质,并且受到后期气候变化控制下的淋溶作用影响;EM4则代表山谷风从近源的河流沉积物和坡积碎屑物中搬运而来的粗颗粒物质。在古洪水SWD层中,EM1、EM2和EM3主要来源于汉江上游暴雨洪水侵蚀搬运的河谷两岸分布的表层沉积物;而EM4则明确代表河流特大/大洪水环境下搬运沉积的粗颗粒悬移质泥沙。该成果能够为区域环境变化研究提供指导和借鉴。     

玉门矿区污染黄土中原油的解吸研究

用振荡平衡法研究了玉门矿区原油污染黄土中原油的解吸行为，测得了解吸常数，绘出了解吸等温线。结果表明，Freundlich方程可较好地描述黄土中原油的解吸状况；黄土中原油的解吸行为受温度、溶液pH值和表面活性剂的影响；温度和pH值越高，原油解吸量越大；阴离子表面活性剂的加入有助于原油的解吸，在相同条件下使解吸率提高了5倍，阳离子和非离子表面活性剂的加入不利于原油解吸，但是阳离子表面活性剂的加入有利于原油在土壤中的截留以及回收再利用。本研究为修复玉门原油污染黄土提供了理论依据。     

黄泥灌浆防止采空区遗煤自燃的机理分析与应用

首次运用燃烧学和热力学的理论观点，从三个方面探讨了黄泥灌浆方法防止采空区遗煤自燃的作用机理，并通过应用实践研究肯定了该技术的防治效果。同时，提出综合治理才是当前防止采空区遗煤自燃的最佳选择     

黄土区洛川塬地下水化学特征及影响因素分析

地下水是黄土塬区的主要水源,探讨其水化学特征及控制因素对于地下水资源合理利用和有效管理具有重要意义.以洛川塬为研究区域,通过该区2015～2017年采集的地下水的阴阳离子测定,运用Piper图、Gibbs图、相关性分析和正演模型等方法,对地下水的水化学特征及其控制因素进行了分析.结果表明:①地下水为弱碱性低矿化度水,水化学类型为CaMg-HCO_3型;②地下水的离子浓度特别是Na~+、Ca~(2+)和HCO_3离子有时空变异,可能受降水淋溶土壤、阳离子交换和地下水的水平流动等因素影响.③影响地下水离子浓度的主要因素为碳酸岩和硅酸岩风化作用,其中碳酸盐岩风化平均贡献率介于47%～85%,硅酸盐岩风化的贡献率介于6%～38%.蒸发岩溶解、人类活动及大气输入的贡献非常小,平均贡献率均小于5%.可见,深厚的黄土为优质地下水的储存提供了良好的条件,目前水质仍然受自然因素主导.