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隧道围岩最大可移动块体求解及其应用

岩土工程学报 2024年

作者：张敏思杨勇王述红查文华东北大学资源与土木工程学院东华理工大学江西省地质环境与地下空间工程研究中心

由于结构面的隐蔽性，目前的勘察技术无法精确获取每条结构面的定位及力学参数，仅能根据出露情况获取产状信息。而结构面的定位是求解块体的关键因素，因此有必要考虑不同定位情况下结构面与开挖面的所有组合，并找到最不利情况，为工... 详细信息

由于结构面的隐蔽性，目前的勘察技术无法精确获取每条结构面的定位及力学参数，仅能根据出露情况获取产状信息。而结构面的定位是求解块体的关键因素，因此有必要考虑不同定位情况下结构面与开挖面的所有组合，并找到最不利情况，为工程开挖提供预测及评价。本文在构建节理锥的基础上，提出了一种投影平移法，实现了任意柱状开挖面上最大可移动区域的求解。在此基础上，采用离散-切割-组合方法重构了曲面块体。首先，设置一组放射状虚拟结构面对锥形块体进行切割，完成块体的单元离散；其次，在面单元分类的基础上提出了曲面切割单元的详细算法。最后对切割后的单元进行分类组合，实现了曲面块体的重构。基于VC++和OpenGL开发了三维可视化程序，通过算例和工程实例验证了算法的精度、适用性及鲁棒性。最大可移动块体程序可用于隧道走向的选择，为工程设计提供依据。

关键词：块体理论最大关键块体隧道工程节理岩体

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不同因素下隧道初期支护爆破动力响应特性

森林工程 2024年

作者：李时林何如徐昊孙仁祥刘喜东华理工大学土木建筑工程学院江西省地质环境与地下空间工程研究中心

爆破掘进下隧道初期支护的动力响应特征是影响施工安全和进度的重要因素。为研究不同因素下隧道初期支护爆破动力响应特性，结合林场隧道爆破工程，采用现场监测、数值模拟相结合的方法，分析龄期、进尺及起爆时间间隔影响下隧道初期支... 详细信息

爆破掘进下隧道初期支护的动力响应特征是影响施工安全和进度的重要因素。为研究不同因素下隧道初期支护爆破动力响应特性，结合林场隧道爆破工程，采用现场监测、数值模拟相结合的方法，分析龄期、进尺及起爆时间间隔影响下隧道初期支护的振速和应力分布规律，并引入Morris筛选法对各因素影响程度进行分析。结果表明，不同进尺长度、龄期、起爆时间间隔下，隧道初期支护峰值振速均呈现Vy＞Vz＞Vx规律，所受拉应力均远大于剪应力；1～3 d龄期内初期支护的振速及应力变化剧烈，7 d后逐渐趋于平缓，衰减速率Vx＞Vz＞Vy；随进尺的增加，质点振速增长率呈现Vy＞Vx≈Vz的规律；起爆时间间隔为5 ms时，应力波相互抵消，振速呈现下降趋势；3种因素对结构爆破动力响应特征的影响程度由大到小为进尺长度、龄期、起爆时间间隔。研究结果可为类似隧道爆破工程提供参考。

关键词：公路隧道爆破初期支护动态响应数值模拟现场监测振速衰减应力

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Gm-柠檬酸联合植物对矿山污染土壤的修复

有色金属（冶炼部分） 2024年第8期 182-192页

作者：卢玢宇刘武张文龙刘超俊张子晴周仲魁李永强陈井影江西省地质环境与地下空间工程研究中心东华理工大学南昌330013 东华理工大学水资源与环境工程学院南昌330013

以典型铀矿山周边放射性核素污染土壤为研究对象,采用盆栽试验,分析螯合剂与丛枝菌根真菌联合植物对强化修复放射性污染土壤的影响,揭示螯合剂和丛枝菌根真菌联合植物修复污染土壤的特征。结果表明:施加柠檬酸(CA)与摩西球囊霉菌(Glomus... 详细信息

以典型铀矿山周边放射性核素污染土壤为研究对象,采用盆栽试验,分析螯合剂与丛枝菌根真菌联合植物对强化修复放射性污染土壤的影响,揭示螯合剂和丛枝菌根真菌联合植物修复污染土壤的特征。结果表明:施加柠檬酸(CA)与摩西球囊霉菌(Glomus mosseae,Gm)对黑麦草-空心菜间作模式下的生长、铀富集存在不同程度的促进作用,以二者联合处理效果最明显;联合修复不仅增强了植物地下部分对放射性核素的固定,同时也降低了土壤中有机质的浓度,增强了放射性核素的附着能力;根际土样、植物灰样的扫描电镜分析和能谱图显示,接种Gm或施加CA对植物修复起到积极作用,以联合修复效果最好。

关键词：放射性污染土壤修复植物间作螯合剂丛枝菌根真菌

碱激发粉煤灰-矿渣基煤矸石透水混凝土制备及性能研究

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：查文华李杰莲吕文芳许涛林杭易进翔东华理工大学土木与建筑工程学院江西省地质环境与地下空间工程研究中心中南大学资源与安全工程学院

为弥补煤矸石透水混凝土强度缺陷，加强煤矸石在透水混凝土中的资源化利用。以碱激发粉煤灰-矿渣胶凝材料替代水泥，煤矸石取代部分天然粗骨料，制备碱激发粉煤灰-矿渣基煤矸石透水混凝土（AFSGPC）。通过正交试验和极差分析，探究骨料... 详细信息

为弥补煤矸石透水混凝土强度缺陷，加强煤矸石在透水混凝土中的资源化利用。以碱激发粉煤灰-矿渣胶凝材料替代水泥，煤矸石取代部分天然粗骨料，制备碱激发粉煤灰-矿渣基煤矸石透水混凝土（AFSGPC）。通过正交试验和极差分析，探究骨料级配、煤矸石取代率、水胶比、碱激发剂模数、目标孔隙率五个因素对AFSGPC力学性能和透水性能的影响程度；基于正交试验得到的基准配合比设计单因素优化试验，研究影响程度最显著的三个因素对AFSGPC力学性能和透水性能的作用效应及其机理，并确定最优配合比；结合X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散光谱（EDS）分析AFSGPC的矿物成分变化和微观形貌。结果表明：正交试验下AFSGPC的28 d抗压强度最大值为22.59 MPa，此时的劈裂抗拉强度为2.62 MPa，透水系数为2.41 mm/s，有效孔隙率为19.7%；影响AFSGPC基本性能最显著的三个因素为煤矸石取代率、水胶比和目标孔隙率；基于这三个显著因素优化后的配合比为：采用5～10 mm单级配骨料，煤矸石取代率为35%，水胶比为0.32，碱激发剂模数为1，目标孔隙率为15%，该配合比能够在满足透水混凝土路用规范要求的前提下最大程度利用煤矸石；AFSGPC力学性能的提升主要得益于碱激发粉煤灰-矿渣胶凝材料高强度、高粘性特性以及胶凝材料对界面过渡区结构的改善。研究结果为AFSGPC的制备及其工程应用提供一定的参考价值。

关键词：碱激发胶凝材料煤矸石透水混凝土配合比优化微观结构

基于地表沉陷实测数据的覆岩内部移动变形预计方法

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科学技术与工程 2024年第22期24卷 9309-9315页

作者：何昌春赵鹏荣耀王天源夏海强东华理工大学土木与建筑工程学院南昌330013 江西省地质资源与地下空间工程研究中心南昌330013 江西省交通科学研究院有限公司南昌330200

覆岩内部移动变形实测数据少、预计难度大、可靠性低。基于几何相似特征构建了依据地表沉陷实测数据预计覆岩内部移动变形的方法,该方法考虑了煤矿开采后覆岩移动变形导致的膨胀压缩。研究表明:预计离地表较近覆岩内部的移动变形时,可... 详细信息

覆岩内部移动变形实测数据少、预计难度大、可靠性低。基于几何相似特征构建了依据地表沉陷实测数据预计覆岩内部移动变形的方法,该方法考虑了煤矿开采后覆岩移动变形导致的膨胀压缩。研究表明:预计离地表较近覆岩内部的移动变形时,可以不考虑覆岩的膨胀压缩,而预计离开采煤层较近覆岩内部的移动变形时,需要考虑覆岩的膨胀压缩;在开采边界附近,预计覆岩内部的移动变形可以不考虑膨胀压缩,而在开采中心附近则需要考虑膨胀压缩。研究结果有助于煤矿绿色安全开采。

关键词：地表沉陷覆岩移动变形关键层膨胀

融合多源遥感的滑坡隐患识别及形变监测--以井冈山下茅坪水库滑坡为例

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东华理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期47卷 286-293页

作者：危洪波龚珺夏元平王霞迎陈帅强杨雨媚折育霖储小东江西省地质调查勘查院地质环境监测所江西南昌330013 东华理工大学测绘与空间信息工程学院江西南昌330013

利用现代遥感技术进行潜在滑坡体的大范围识别及重点滑坡监测,已成为当前防灾减灾的研究重点。其中,对植被茂密区域小尺度滑坡的探究一直是研究的难点。以井冈山下茅坪水库滑坡及周边区域为例,联合光学影像及Sentinel 1A雷达影像,利用... 详细信息

利用现代遥感技术进行潜在滑坡体的大范围识别及重点滑坡监测,已成为当前防灾减灾的研究重点。其中,对植被茂密区域小尺度滑坡的探究一直是研究的难点。以井冈山下茅坪水库滑坡及周边区域为例,联合光学影像及Sentinel 1A雷达影像,利用光学解译及InSAR形变技术,实现大范围滑坡隐患体的识别;并借助StaMPS InSAR、SBAS InSAR技术,对重点小规模滑坡体进行长时序形变监测。研究结果表明,基于StaMPS InSAR大范围识别出3处滑坡,融合GF数据的影像解译,确定井冈山下茅坪水库滑坡为隐患体。针对隐患体,基于上述两种InSAR技术进行长时序形变监测,获取其滑动前后的形变状态。且此滑坡的发生与地形坡度、降雨和人类活动存在强相关。研究结果可为小尺度滑坡隐患体的识别及监测提供参考。

关键词： StaMPS InSAR SBAS InSAR 滑坡早期识别光学遥感小尺度滑坡

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龙南稀土矿区周边水体污染特征及风险评价

有色金属（冶炼部分） 2024年第4期 102-110页

作者：宋勇陈仁祥高柏李文军张博翁兴潘江西省地质局有色地质大队江西赣州341000 东华理工大学水资源与环境工程学院南昌330013

为研究龙南稀土矿区地表水和地下水污染物迁移规律及污染成因机制,开展了矿区周边地表水、地下水水质现状监测工作,对研究区周边地表水、地下水中pH、硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮浓度进行分析测定,运用改进内梅罗综合污染指数法和... 详细信息

为研究龙南稀土矿区地表水和地下水污染物迁移规律及污染成因机制,开展了矿区周边地表水、地下水水质现状监测工作,对研究区周边地表水、地下水中pH、硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮浓度进行分析测定,运用改进内梅罗综合污染指数法和健康风险评价模型对水体污染程度及不同年龄段人群健康风险进行评估。结果表明:地表水料坑处的综合污染指数最高,达到54.19,属于严重污染程度;关西翰岗桥处综合污染指数最低,仅为2.119,属于较清洁程度;料坑、黄沙河和临塘一处理站下游的综合污染指数均达到严重污染程度;地下水采样点综合污染指数均达标,水质清洁。健康风险评价结果表明:研究区地表水及地下水中的硝酸盐对人体造成的健康风险较大,亚硝酸盐与氨氮次之;经非致癌健康风险计算,饮用地下水和地表水对不同年龄人群的影响程度为幼儿>青年>成人,因此应对龙南稀土矿区周边0~6岁幼儿用水安全给予更多关注。

关键词：稀土矿区三氮污染特征健康风险评价地表水地下水

相山铀矿尾矿区酸性矿山排水和沉积物稀土元素地球化学特征

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地学前缘 2024年

作者：张一帆刘海燕董姝郭华明王振孙占学周仲魁中国地质大学(北京)水资源与环境工程学院东华理工大学地下水污染成因与修复江西省重点实验室东华理工大学核资源与环境国家重点实验室

酸性矿山排水(Acid Mine Drainage， AMD)因化学毒性和生态环境危害受到世界广泛关注。本文以相山铀矿尾矿排水及其下游沉积物为研究对象，沿矿山排水排泄方向采集了22个AMD和31个沉积物样品，通过室内室外试验综合分析，探究了AMD和沉... 详细信息

酸性矿山排水(Acid Mine Drainage， AMD)因化学毒性和生态环境危害受到世界广泛关注。本文以相山铀矿尾矿排水及其下游沉积物为研究对象，沿矿山排水排泄方向采集了22个AMD和31个沉积物样品，通过室内室外试验综合分析，探究了AMD和沉积物中稀土元素(REEs)的含量和分异特征及其控制因素。研究表明，AMD的pH在3.65～6.24之间(平均值4.51)，水化学类型为单一的SO4-Ca型水，REEs含量总量(ΣREEs)为0.41～191.23 μ g/L(平均值80.32μg/L)，pH值与ΣREEs含量呈负相关关系，是控制REEs含量的重要因素；PHREEQC模拟显示，水中REEs以SO42-络合态和自由态为主(>99%)；上陆壳(UCC)归一化结果显示，水样呈重稀土元素(HREEs)相对于轻稀土元素(LREEs)富集、Ce负异常。沉积物ΣREEs含量为170.58～1259.18 μg/g，随深度增加，ΣREEs含量逐渐递减；浅层沉积物具有与水样相似的HREEs富集归一化模式；尾矿内沉积物HREEs富集程度比下游沉积物更加显著；尾矿库下游沉积物随采样深度的增加，HREEs富集程度逐渐减弱，最后演变成平坦型或LREEs归一化模式。沉积物-硫酸(1:40)酸浸试验结果显示，浸出液REEs归一化模式与酸性排水相似，为HREEs富集。指示在矿山酸水形成过程中，HREEs优先于LREEs进入水体中，浅层沉积物继承了矿山酸水REEs含量特性。但是，REEs由表层往深部迁移的过程中反生了分异，HREEs相对于LREEs优先迁移，导致沉积物REEs分布模式在垂向上具有明显的演化趋势。本研究成果对铀矿山环境演化及水土污染防治具有重要意义。

关键词：酸性矿山排水稀土元素异常富集相山铀矿田人为活动

赣抚平原东北部地下水硝酸盐浓度变化特征及成因

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地学前缘 2024年第3期31卷 360-370页

作者：何佳汇毛海如薛洋廖福高柏饶志杨扬刘媛媛王广才中国地质大学(北京)生物地质与环境地质国家重点实验室/地下水循环与环境演化教育部重点实验室北京100083 北京市工程地质研究所北京100048 中国水务投资有限公司北京100053 东华理工大学水资源与环境工程学院江西南昌330013 江西省地质调查勘查院地质环境监测所江西南昌330006

赣抚平原地下水硝酸盐含量较高,但目前对地下水水化学组分(特别是硝酸盐)浓度的季节变化特征及其影响因素的研究还较少。本文通过采集赣抚平原东北部枯、丰水期地下水样品,运用水化学图解法、自组织神经网络(SOM)、空间自相关分析及反... 详细信息

赣抚平原地下水硝酸盐含量较高,但目前对地下水水化学组分(特别是硝酸盐)浓度的季节变化特征及其影响因素的研究还较少。本文通过采集赣抚平原东北部枯、丰水期地下水样品,运用水化学图解法、自组织神经网络(SOM)、空间自相关分析及反向水文地球化学模拟等方法,对研究区地下水化学组分(特别是硝酸盐)浓度的时空变化及硝酸盐来源进行研究。研究结果表明,研究区地下水化学类型以Cl·NO_(3)-Ca型、HCO_(3)-Ca型为主,人类活动的输入是引起地下水化学空间分布差异的主要因素。NO-3浓度较高以及季节变化较大的地区均集中于南昌下游。NO-3浓度低值区和季节变化的低值区主要分布在西部、东南部的山区以及赣江三角洲下游。地下水NO-3浓度的空间分布特征和季节变化特征与地下水径流特征、氧化还原环境和土地利用类型有关。地下水中NO-3主要来源于工业、生活污水,农业化肥对地下水NO-3的影响也不可忽视。反向水文地球化学模拟结果定量揭示了地下水径流过程中所受水岩作用和人类活动的影响。

关键词：地下水硝酸盐污染时空变化水化学演化