粤北-琼南地区位于亚欧板块、 太平洋板块和印度洋板块交汇区域。 晚中生代以来该地区受多期构 造运动影响, 其热演化历史因能限定区域构造演化过程而受到广泛关注。 收集、 整理并使用反距离权重法插 值处理粤北-琼南地区低温热年代学数据, 对比分析年龄分布及热历史反演模拟结果, 恢复其晚中生代(约 150 Ma)以来的热演化历史并探讨其构造过程。 海南岛(琼)热历史可大致分为 4 个期次: 110~90 Ma 与 40~20 Ma 的两期十分快速冷却阶段, 以及 90~40 Ma 及 20 Ma 至今的两期热稳定阶段。 广东省(粤)的热历史可大致 分为 3 个期次: 高要-惠来断裂以南区域, 热历史表现为 150~80 Ma 的一期较为快速冷却阶段, 80~50 Ma 的 热稳定阶段以及 50 Ma 之后的两期幕式冷却阶段; 高要-惠来断裂至西江之间区域, 热历史表现为 120~80 Ma 的一期十分快速冷却(部分区域可达到极快速冷却), 30~ 10 Ma 的一期小规模十分快速冷却; 西江以北热历 史演化不同区域的第一阶段冷却时间并不一致, 分别在 120~100 Ma(非常快速)、 80~60 Ma(十分快速)、 50~ 30 Ma(较为快速)期间有一期快速冷却, 但在 10 Ma 左右都有过一期较快的冷却。 粤北-琼南地区晚中生代 以来的热演化可能与中生代晚期古太平洋板块俯冲、 新生代早期太平洋板块俯冲后撤、 始新世早期印-欧 板块碰撞有关, 且海南岛地区可能额外受到菲律宾板块及古南海运动的影响。

原特提斯洋是形成于 Rodinia 超大陆裂解期间的一个最古老的特提斯洋 。云县-勐海缝合带位于中国滇西地区 , 被认为是滇西南地区原特提斯洋主洋盆闭合的位置 。然而 , 关于云县-勐海原特提斯洋盆的闭合时限还存在较大争议 。选取双江地区临沧岩基中的镁铁质包体为研究对象 , 系统开展了岩石学、锆石U-Pb 定年、全岩主微量元素及 Sr-Nd 同位素分析 。双江包体主要岩性为角闪辉长岩和辉长闪长岩 , LA - ICP-MS 锆石 U-Pb 定年显示其形成时代为早志留世( 434 ~ 432 Ma) 。这些包体具有中基性成分特征 , 其Mg# (0. 52)值显著低于地幔岩石实验熔体 。地球化学特征显示 , 样品无明显的 Eu 负异常 , 并呈现 Ba、Nb、 Zr 和 Hf 负异常以及弱的 Sr 正异常 ; Sr-Nd 同位素组成表现为亏损到轻微富集的特征 , 其87 Sr/86 Sr 初始值介于 0. 703 8 ~ 0. 705 6 , εNd (t)值为- 1. 1 ~  1. 2 。综合地球化学特征表明 , 双江包体是由俯冲改造的岩石圈地幔部分熔融体经结晶分异形成 。双江包体的侵位表明 , 原特提斯洋的闭合应晚于早志留世。

泥盆纪是扬子地块古地磁研究的“短板”, 早 、中泥盆世古地磁数据依然空白 , 这对研究扬子地块晚古生代古地理重建与运动学特征极为不利 。广西是中国南方海相泥盆系发育最完整的地区 。对采自广西灌阳地区下泥盆统莲花山组红色砂岩样品开展了岩相学、岩石磁学及天然剩磁逐步热退磁实验 , 判识磁性矿物种类、含量及其组合特征 , 分析磁性颗粒成因 , 探讨这套岩石记录原生沉积剩磁的可能性 。结果表明 : (1)红色砂岩碎屑颗粒以石英为主 , 石英颗粒内部发育粒状溶蚀孔 , 边缘多呈浑圆状、锯齿状、港湾状等 , 岩石遭受了显著的交代、溶蚀和重结晶作用 , 这对原生沉积剩磁保存极为不利 ; (2)红色砂岩磁性载体主要为磁铁矿和赤铁矿 , 以赤铁矿为主 , 部分样品还含少量针铁矿 , 从下到上磁铁矿颗粒含量呈现逐渐增大趋势 ; (3)中生代红色砂岩发生了广泛的化学重磁化作用 , 宽矫顽力谱赤铁矿携带了晚三叠世重磁化分量 , 部分赤铁矿颗粒蚀变形成的磁铁矿则记录了现代地磁场的黏滞剩磁 ; (4)广西中生代岩浆活动强烈 , 多期次岩浆-热力事件使泥盆系岩石原生沉积剩磁很难完整保存 , 从广西泥盆系获得扬子地块泥盆纪视古地磁极位置及地磁极性倒转序列“ 条形码”的可能性很低 , 采样区域须尽可能远离中生代火成岩体。

针对实测地球物理数据噪声特征复杂、传统降噪方法依赖先验条件且监督学习难以获取干净标签的问题 , 引入 Noise2Noise( N2N)无监督学习方法 , 旨在利用重复观测或相邻测点数据实现高效降噪 。基于U-Net 构建 N2N 模型 , 以多次带噪观测数据作为训练对 , 无需干净数据即可训练网络 。合成和实测数据案例表明 , 与传统和监督学习降噪方法相比 , N2N 方法在电阻率法和地震数据的降噪性能上均表现优异 , 不仅能有效压制地球物理数据的随机噪声 , 还能处理突变的异常数据 。 由于不依赖干净标签数据 , N2N 方法剔除的不是绝对噪声 , 而是没有规律的信号 , 对于规律性不强的有用信号同样会当作噪声去除。

石灰岩坡地极易发生岩溶作用, 探测其岩溶特征对喀斯特地区水资源调蓄机制解析、 岩溶水运移 规律研究及生态环境治理等具有重要意义。 采用高密度电阻率法、 探地雷达和地质钻探技术相结合的方 法, 系统开展了贵州普定陈旗石灰岩坡地岩溶发育特征的综合探测。 通过高密度电阻率法获取坡地不同位 置的电阻率反演图像共 7 幅, 结合探地雷达数据剖面图分析其岩溶裂隙发育特征, 揭示了研究区岩溶发育 的整体特征。 结果表明: 石灰岩坡地岩溶发育呈现显著的空间异质性, 尤其是在坡地中部区域发育管道型 岩溶; 高密度电阻率法可有效识别石灰岩坡地岩溶空间分布特征, 结合探地雷达技术可进一步提升对岩溶 发育程度和裂隙发育情况探测的分辨率; 地质钻探技术是验证这两种方法适用性的有效手段。

粤北地区侏罗纪构造热演化形成了丰富的岩浆岩, 但其成因机制仍存在争议。 利用粤北隘子花岗岩 的 LA-ICP-MS 锆石 U-Pb 年龄、 微量元素及锆石 Lu-Hf 同位素数据, 结合全岩 Rb-Sr 和 Sm-Nd 同位素分 析, 探讨其岩浆源区及构造意义, 旨在完善粤北晚侏罗世太平洋板块俯冲环境下 A 型花岗岩的成因模型。 获得隘子花岗岩的锆石 U-Pb 年龄为 155±1 Ma(MSWD= 0. 12), 表明其形成于晚侏罗世。 锆石的负 εHf(t) 值(-10. 4~ -4. 6)相对较高但略低于华夏地块中元古代基底的( 87 Sr/ 86 Sr)i 值(0. 713 1 ~ 0. 713 9)、 锆石 Hf 地壳模式年龄(TDM2 = 1 490~1 856 Ma)相对较老但略小于华夏地块中元古代基底, 指示隘子花岗岩的源区 以古老地壳物质为主, 并有少量地幔物质加入。 结合区域构造环境分析认为, 隘子花岗岩形成于低角度俯 冲的太平洋板片沉降背景, 由软流圈上涌诱发华夏古陆弧后盆地薄弱区上地壳部分熔融, 最终形成正长花 岗岩。

以成都市为例, 探讨了地质大数据在三维地质结构建模中的应用, 利用成都市地质大数据成果, 采用多源数据融合的三维建模方法, 构建了市域、 城市两个尺度的三维地质结构模型, 通过三维模型数据 提取断裂、 基覆界面、 细粒土、 卵石土 4 类重要地质结构面和地质体, 并分析了其三维空间结构变化特征。 研究成果可为成都市国土空间规划、 地下空间开发利用和重大工程选址等提供科学依据。

针对方解石(CaCO3 )虽然可以降低水环境中镉(Cd)的浓度, 但 Cd 2+在固相和水溶液之间的分配情 况尚不清楚的现状, 对一系列合成方解石-菱镉矿固溶体(Ca1-xCdx)CO3 在 25 ℃ 空气饱和水中的溶解作用 开展了实验。 结果表明: 溶解过程中, Cd 2+浓度在 6 h 内上升至峰值 0. 082 ~ 11. 102 μmol / L, 210~270 d 后 缓慢下降至稳定状态 0. 026 ~ 1. 334 μmol / L; 液相的 Cd 2+ / (Ca 2+ +Cd 2+ )物质的量比远低于相应固相的 Cd / (Ca+Cd)物质的量比(XCd ), 显示出强烈的钙和镉的非化学计量溶解; 方解石(CaCO3 )的溶度积(Ksp )和吉 布斯生成自由能(ΔG ° f )分别为 10 -8. 40±0. 02 ~ 10 -8. 40±0. 01 和-1 129. 40±0. 11 ~ -1 129. 38±0. 04 kJ/ mol, 菱镉矿 (CdCO3 )的 Ksp 和 ΔG ° f 分别为 10 -11. 59±0. 07 ~ 10 -11. 51±0. 17 和-671. 61±0. 45 ~ -671. 18±0. 99 kJ/ mol; 随着 XCd 的 增加,(Ca1-xCdx)CO3 固溶体的 Ksp 值从方解石的 10 -8. 40±0. 02 ~ 10 -8. 40±0. 01 非线性下降到 XCd = 0. 90 固溶体的 10 -12. 13±0. 09 , 再小幅上升到菱镉矿的 10 -11. 59±0. 07 ~ 10 -11. 51±0. 17 , 而其 ΔG ° f 值则呈线性升高。 在利用 Guggenheim 系数 a0 = -2. 36 和 a1 = -6. 89 构建的 Lippmann 图中, (Ca1-xCdx)CO3 固溶体的溶解呈现非化学计量特征, 依 次向上移动至 Solutus 曲线和菱镉矿的饱和曲线, 再沿该曲线从右向左移动, 接近方解石和(Ca1-xCdx )CO3 固溶体(XCd = 0. 21~0. 90)饱和曲线的交会处, 最终贫 Cd 的液相与富含 CdCO3 的固相达到平衡。

采用饱和面干状态的再生砂制备超高性能混凝土( UHPC) , 探究再生砂的引入对 UHPC 的宏观性能、微观性能及生态效益的影响 。在相同净水胶比下 , 基于 MAA 模型设计不同比例再生砂等质量取代石英砂 (0、10%、20%和 30%) , 并分析不同掺量下再生砂对 UHPC 工作性能、力学性能、水化特性、体积稳定性等方面的影响 , 结果表明 : 经过饱和面干处理的再生砂替代石英砂后能提高 UHPC 的工作性能和部分力学性能 , 有效降低 UHPC 自收缩 ; 在改善宏观性能的基础上 , 微观性能体现为既提高了体系的水化放热量和水化程度 , 又引入了新的界面过渡区 。借助全生命周期评价( LCA)系统评估再生砂对 UHPC 的生态效益影响 , 结果表明 : 再生砂的引入能有效降低 UHPC 能耗并减少对生态环境的破坏 , 采用再生砂可制备性能优异、生态友好、绿色低碳的新型水泥基材料

针对黄泛区粉土强度低、 水稳定性差等工程问题, 以钢渣、 粒化高炉矿渣、 脱硫石膏等为主材制备 固化剂(SBCG)对黄河冲积粉土进行改良固化, 通过标准无侧限抗压强度、 浸水软化、 冻融循环等试验对 SBCG 固化粉土的路用性能进行综合评价, 同时利用扫描电镜对固化粉土内部的微观结构进行观察。 结果 表明: SBCG 固化粉土可改善素土的压实性能, 各龄期标准养护强度随 SBCG 掺量增加得到明显提升, 3 d 龄期浸水强度损失率均小于 20%, 浸水后的 CBR 仍满足路基强度要求, 5 次冻融循环后残余强度比均超过 80%; 根据不同试验条件下固化粉土强度变化规律, 确定 SBCG 的掺量可控制在 10%以下; SEM 图像显示 SBCG 胶凝体系可在粉土内部水化生成大量的水化硅酸钙凝胶(C-S-H)裹覆在土颗粒周围, 钙矾石(AFt) 等填充于孔隙之间, 使粉土形成密实胶结结构, 有利于粉土水稳定性、 抗冻性能的改善。

建设“ 以人为本 , 绿色发展”的宜居城市 , 城市街道的活力设计是关键基础 。从使用者心理的角度 , 定义了 3 个影响街道活力的指标 , 采集了 150 份有效调查问卷 , 运用 Cronbach’s α 系数进行信度分析 ,利用数理统计的方法验证了街道活力水平与 3 个指标密切相关 , 进而建立了活力街道的设计指标体系 ; 结合层次分析法和熵值法对采集的数据进行了详细分析 , 获得了活力街道设计指标的权重值 。选取广东省湛江市遂溪县全丰中央广场为对象进行活力指标重新设计 , 利用 Anylogic 构建仿真模型 , 结果表明 : 行人密度与数量都比设计前更大 , 进一步验证人行道宽度、非绿化带宽度、树荫遮盖率是活力街道设计的关键指标 。基于活力街道视角的人行道横断面设计方法 , 可为活力街道一体化设计提供技术支撑。

 以南宁膨胀土为研究对象 , 利用大理石废粉对其膨胀性能进行改良 , 通过宏观试验综合确定大理石废粉的最佳掺量 。在此基础上 , 借助细观试验手段揭示大理石废粉对膨胀土膨胀性能的影响机理 , 结果表明 : 大理石废粉对膨胀土的膨胀性有着显著的抑制效果 , 膨胀土的自由膨胀率、无荷载膨胀率和膨胀力均随大理石废粉掺量的增加而降低 , 大理石废粉掺量为 25%时 , 对膨胀土的膨胀特性抑制效果最佳 ; 结合界限含水率与热重分析试验结果 , 从细观角度解释了改良土膨胀性随大理石废粉掺量的变化趋势 , 随着大理石废粉掺量的增加 , 土体吸附水能力减弱 , 土中结合水含量减少 , 液限、塑限随强、弱结合水含量的减少而递减 , 宏观表现为膨胀土的膨胀性随着大理石废粉掺量的增加而减少。

生态肌理是景边型传统村落特色和文化传承的载体和标识, 其破坏具有不可逆性, 因此把握其脆 弱性显得尤为重要。 藉此运用脆弱性理论, 建立景边型传统村落生态肌理脆弱性分析路径与评估框架。 基 于脆弱性调研信息, 聚焦暴露度、 敏感性、 适应力三要素, 归纳生态脆弱性作用机理, 厘清内涵。 综合运用 田野调查、 数理分析方法、 空间规划理论, 通过分析村落目前的存续环境及状态, 解析其脆弱性空间表征、 成因和外部作用力, 从外部影响因素和内部影响因素两个维度, 构建出景边型传统村落生态肌理脆弱性的 空间逻辑关联, 推演出景边型传统村落生态肌理脆弱性影响因子体系。 生态肌理保护的关键因子在于叠加 风景区特有的旅游驱动这一外部因素影响, 景村的生态、 社会价值、 游客行为等在此影响下, 形成多个关键 影响因子。 相较于偏稳定的物质空间保护因子, 这些因子更凸显景边型传统村落的生态敏感性, 增强此类 村落的保护可持续性, 为其活化利用提供理性决策的适宜性评估支持。

针对 UHPC 收缩问题, 采用煅烧菱镁矿的方法制备氧化镁膨胀剂(MEA)研究了煅烧温度-保温时 间和煅烧-粉磨先后关系对 MEA 活性的影响, 制备了不同活性的 MEA, 并将不同活性的 MEA 掺入 UHPC 中进行抗压和收缩性能测试。 结果表明: 菱镁矿的分解率随着煅烧温度和保温时间的升高而升高; 随着煅 烧温度和保温时间的增加, MEA 结晶度变高, 结构更加密实, 活性降低; 相同煅烧温度和保温时间条件下, 采用先烧后磨方法比采用先磨后烧方法制备的 MEA 结构更加疏松, 反应活性更高; UHPC 的抗压强度和收 缩值随 MEA 活性增大而降低, 其中掺入 6%活性最高, Ⅰ-MEA1 的 UHPC 基体早期自收缩可降低 33. 31%。

为研究低水泥掺量稳定级配碎石基层结构的力学响应变化规律, 通过无网格法数值模拟计算软件 对比分析低水泥掺量稳定级配碎石结构层在不同沥青路面结构下的力学响应特性。 结果表明: 新建和改建 沥青路面结构的弯沉和层底应力等力学参数均随低水泥掺量稳定级配碎石结构层的厚度和模量变化而变 化, 低水泥掺量稳定级配碎石结构层的水泥掺量宜控制在 2. 0% ~ 2. 5%; 厚度对弯沉和层底应力的影响比 模量更显著, 厚度宜控制在 20~30 cm, 模量宜控制在 800~1 000 MPa; 低水泥掺量稳定级配碎石结构层在 不同沥青路面结构下均是以受压为主。 在低水泥稳定级配碎石结构层受压的工况下, 沥青路面设计应以弯 沉和半刚性基层层底拉应力作为控制指标。

为探讨土体峰前破坏过程劣化特征 , 基于 GBM 理论构建了一个考虑不同矿物成分及含量的泥岩重塑土数值模型 , 探讨了不同初始含水率条件下泥岩重塑土峰前破坏过程宏细观演化规律 , 并分析了泥岩重塑土峰前劣化机制 。结果表明 :构建考虑不同矿物成分的泥岩重塑土数值模型经与试验结果对比 , 有较好的效果 , 验证了其可靠性;土体在峰前破坏过程可分为 3 个阶段 ;试样的破坏形式主要以剪切破坏为主或张拉破坏与剪切破坏的组合形式出现 ;在第Ⅲ阶段 , 土体劣化最为严重 , 此阶段土体内部各向异性系数较大 , 颗粒接触力急剧变化 , 力学配位数在快速增加后趋于稳定 , 强度临近峰值 ;微裂纹主要在第Ⅲ阶段产生 , 且主要以剪切微裂纹的形式出现在黏土矿物颗粒内部。

针对湛江组结构性黏土的强触变性导致在该类地基中桩基的沉降具有明显的时间效应, 根据已有桩 基沉降时效性计算方法得到的计算值与实测值之间存在较大误差的现状, 以湛江组结构性黏土中桩基为研究 对象, 对其进行桩基沉降时效性模型试验及桩周土触变性试验, 得到在不同静置时间下桩基的沉降时间效应 系数及桩周土体的触变强度比率, 拟合桩基沉降时间效应系数与桩周土体触变强度比率的量化关系; 在双曲 线模型法的基础上, 根据桩基沉降时间效应系数与桩周土体触变强度比率的量化关系对双曲线模型参数进行 等效折减, 提出了一个考虑湛江组结构性黏土触变性的桩基沉降时效性计算公式; 通过试验与文献数据验证 了该计算公式的有效性。 结果表明: 该计算公式可以缩小实际工程中的桩基在长期荷载作用下的沉降计算值 与实测值之间的误差, 为在长期荷载作用下湛江组结构性黏土中桩基的沉降时效性计算提供参考。

为提高区域层面土壤湿度的估算速度和准确性 , 提出一种基于多层感知器( MLP)神经网络的土壤湿度预测模型 , 并与径向基( RBF)及反向传播( BP)神经网络预测模型进行对比 。该方法将振幅与相位作为输入因子 , 以 PBO H2 O 的土壤湿度值作为学习目标 , 通过神经网络模型进行迭代训练从而得到土壤湿度预测值 。结果表明 : 3 种模型在可靠性 、预测精度方面均可满足应用要求 , 而 MLP 神经网络模型相比于RBF、BP 神经网络模型 , 均方根误差分别降低了 12. 2%和 17. 1% , 决定系数为 0. 919 , 具有更高的并行性和容错性 , 与实测数据吻合度更高 , 表明本文方法采用 MLP 神经网络对 GNSS-IR 土壤湿度进行反演是可行有效的 , 在一定程度上提高了土壤湿度反演的精度。

针对养猪场废水处理系统脱氮不稳定、耗时长 , 利用沸石生物悬浮球(ZBSS)设计自养脱氮用于猪场废水处理 。通过接种亚硝化污泥启动沸石生物悬浮球 , 经 27 d 驯化 , 当 DO 浓度为 3. 0±0. 5 mg/L、进水氮负荷 NLR 为 0. 2 kg/(m3   ·d) , 亚硝态氮累积率(NAR)稳定在 90%以上 , 亚硝态氮产率(NPR)为 0. 13 kg/( m3   · d) , ZBSS 中能维持稳定亚硝化 , 此时优势菌群为变形菌门 , 氨氧化菌相对丰度达 47. 6% , 且无亚硝酸盐氧化菌检出 。接种用厌氧氨氧化(Anammox)污泥控制 DO 浓度为 1. 0±0. 5 mg/L , 将亚硝化和 Anammox 耦合至 ZB- SS 中 , 逐步调整运行条件 , 形成具有自养脱氮性质的 ZBSS-Canon 装置 , 并应用于猪场废水处理 。结果表明 :
经 56 d 运行 , 当 DO 浓度为 2. 5±0. 5 mg/L、进水 NLR 为 0. 86 kg/(cm3    ·d)时 , NRR 为 0. 70 kg/(cm3   ·d) , 出水氨氮浓度小于 50 mg/L , 此时 AOB 相对丰度有所降低 , 厌氧氨氧化菌相对丰度增加 , 最优势菌群从变形菌门转为浮霉菌门 。经 ZBSS-Canon 处理后 , 猪场废水中氨氮及总氮含量较低 , 为稳定脱氮及优化植物修复塘高效处理提供了技术支撑。

针对非线性机械臂系统中的未知扰动和不确定性问题 , 提出了一种基于深度确定性策略梯度( deep deterministic policy gradient , DDPG)的滑模控制器设计方案。利用 DDPG 算法使滑模控制中的滑模面参数随关节参数动态自适应调整 , 以适应系统的动态误差和外部扰动 ; 在控制器上加入自适应的比例控制提升了系统的收敛速度和控制精度。选取二关节机械臂为研究对象 , 利用 MATLAB/Simulink 软件进行仿真实验 。结果表明 , 对比固定参数的滑模控制器 , 该方法下的机械臂关节 1 和关节 2 的位置跟踪响应时间分别减少了 5. 71%和 56. 25% , 速度跟踪响应时间分别减少了 6. 89%和 38. 88% , 0. 5 s 内的平均位置跟踪误差分别减少了 5. 89%和 40. 31% , 表现出更好的控制效果。