基于OpenSees的砂土本构模型对比研究

饱和砂土液化是由地震引起的一种最常见的工程地质现象,也是造成重大地震灾害的主要原因之一。由于成因的复杂性和所造成灾害的严重性,饱和砂土液化一直是土动力学和岩土地震工程研究领域的重要课题。针对饱和砂土液化问题,基于开源地震工程数值计算平台OpenSees,对材料库中的4种砂土本构模型进行数值计算。采用二维u-p单元模拟土颗粒位移和孔隙水压力,分析和对比4种模型在循环动力荷载作用下的加速度、超孔隙水压力、位移、剪应力-剪应变和平均有效应力路径方面的响应结果。研究结果表明:(1)砂土对输入加速度表现出一定的放大效应,对于不同的模型,该放大效应存在一些差异;(2) Stress Density模型在循环动力荷载作用下易产生永久变形;(3)在循环动力荷载作用下,PDMY模型和CycLiqCPSP模型的强度逐渐降低,直到完全消失;(4) Stress Density模型和Manzari Dafalias模型在循环动力荷载下表现出明显的剪胀效应。研究成果对砂土液化的数值模拟问题具有重要的理论价值,可为饱和砂土的液化模拟和砂土本构模型的选取提供参考。     

ET0计算公式的最新进展与普适性评估

通过对ET0计算公式研究进展的总结,分析了在世界上三个时期比较有代表性的计算蒸发腾发量(ET0)的主要公式:修正Penman(MP)公式、Penman-Monteith(PM)公式及标准ASCE-PM公式;以20世纪90年代末期和21世纪初期世界上最新的19个用Lysimeter实验值率定ET0计算值的实验成果为基础,对于不同气候条件下ET0计算方法的普适性分析评估认为:虽PM公式应用效果较好的地区较多,但也有不少地区效果欠佳,MP等公式在一部分地区较好,PM与MP公式并非普适性的,要特别关注标准ASCE-PM公式,总之,这类半理论(半经验)公式均有一定的地区性.仅通过MP、PM公式的计算比较,不能简单地评定哪种公式最优或哪种公式计算ET0值大(或值小),应针对不同地理及气候条件,要经Lysimeter的实验结果才能进行率定比较.文中也对今后研究提出相应建议,有助于ET0计算公式学科的深入研究.     

中国西部强震活动与武都应变变化关系分析

武都RZB-Ⅱ型钻孔式压容应变仪自1992年投入观测以来,至今已多次记录完整的地震波形。选取了1993年以来的中国西部地区所发生的几次7级以上强震,通过对震前武都应变资料的分析后发现这几次地震前武都应变资料均存在着显著的中、短临异常变化;并对出现前兆异常的机理进行了初步分析。     

基于正演模拟的复合曲流带砂体内部构型解剖研究及应用

Q油田是渤海大型河流相沉积的稠油油田,其北区NmⅣ1主力含油砂体为复合曲流带沉积,经过16年的注水开发,油水关系复杂,平面注水受效不均的问题日益严重,如何优化注釆结构来改善开发效果已成为急需解决的问题。优化现有注釆井网的关键是认识复合曲流带砂体内部不同单河道砂体的切叠关系及展布特征,即对目标砂体开展内部不同单河道的构型单元分布特征研究。首先,依据岩电标定的测井曲线特征、局部发育的薄夹层以及曲流河纵向下切模式,对复合砂体内部不同单河道砂进行划分与对比;然后基于单井沉积微相划分结果,开展井间剖面相对比分析,表明复合砂体内部存在5种不同单河道砂体切叠模式;建立5种正演概念模型,利用地震正演模拟合成地震记录,总结了不同单河道砂体间顶面高程差异、点坝边界、废弃河道等曲流河砂体构型边界的波形特征;利用地震属性提取及多种地质构型方法,综合分析,最终实现了海上大井距条件下复合曲流带砂体内部不同单一曲流河砂体构型边界的精细识别;最后由注采动态资料的响应关系评估不同的切叠模式对注水效果的侧向遮挡程度,并以此为依据,优化现有的注釆井网并取得了非常好的生产效果。     

春夏季南黄海西部沿岸低盐水入侵温跃层现象的研究

2000年6月至2002年6月春夏季期间,在南黄海春夏季南黄海西部沿岸低盐水入侵温跃层现象的研究鱼产卵场进行了4个航次的多学科调查,海洋水文观测分析结果表明:在苏北浅滩外侧、成山头—石岛外侧的层化海区的温跃层中存在低盐水现象.春夏增温季节温跃层加强,低盐水入侵现象逐渐增强;入侵强度也存在年际变化.苏北浅滩入侵低盐水舌向北偏东方向延伸,水舌较宽,入侵较远;石岛附近入侵低盐水舌向南偏西方向延伸,水舌较窄,入侵较弱.温跃层中低盐水是由于沿岸低盐水入侵造成的,并与当地的潮锋现象存在密切的关系.     

使用宽频带地震记录研究2017年6月24日茂县新磨滑坡的动力学过程

北京时间2017年6月24日5时39分左右,四川省茂县叠溪镇新磨村发生大型岩质滑坡.体积约4.3×10⁶ m³的巨型岩体从山顶脱落,顺坡滑行约2.6 km后破碎沉积;碎屑物掩埋了整个新磨村,造成了巨大的人员伤亡和财产损失.本文使用来自滑坡周围的10个地震台站的宽频带观测资料的长周期信号反演了这次滑坡的受力时间函数;同时使用逐步细化的格点搜索方法得到了滑坡的位置,与其真实位置一致;根据反演的受力时间函数计算了滑坡过程中滑体的运动学参数,得到的滑体运动轨迹与实际路径吻合.综合分析地震信号、受力时间函数和运动学参数表明,本次滑坡主运动的持续时间约为79 s;脱落岩体在5∶38∶50.2启动后持续加速,在5∶39∶37.2达到速度峰值,约为52.1 m·s^-1;这段时间内岩体没有明显的破碎;之后,岩体开始铲刮并裹挟古滑坡造成的碎屑沉积物,自身也开始破碎解体,总体开始减速运动,直到5∶40∶9.2主运动停止;此后,小规模的碎屑散落又持续了约10 s的时间.     

西北地区45a来降水异常的时空变化及其标度特征

利用西北地区(73°~113°E,30°~50°N)157个气象站的1960—2004年日降水观测资料,通过非参数趋势检测和旋转主成分分析方法对年降水异常的时空特征进行研究.根据降水特征的差异,西北地区可以划分为西北东北部、东南部、西北部、西南部、中北部及中南部等6大区域.结果表明:西北地区降水自东南向西北逐步递减,降水变化趋势则是东南为负、西北为正,变化幅度东南大于西北.根据每个分区的降水序列标度特征,采用消除波动趋势分析方法,对6个分区45 a来降水时间序列所纪录的大气动力过程影响的时空差异进行分析,定量区分区域气候系统和局地要素对不同区域降水贡献的差异及其年代际变化.     

内蒙古东乌旗沙麦钨矿床成矿机制：来自流体包裹体及稳定同位素的证据

内蒙古东乌旗沙麦钨矿床位于中亚巨型缝合带的最东段,矿床内广泛发育云英岩化,钨矿体主要受NW向断裂构造控制,呈黑钨矿-石英脉状产出在燕山期沙麦岩体（岩性主要为黑云母二长花岗岩）和泥盆系围岩地层（岩性主要为角岩化砂岩、砂砾岩）中。成矿阶段从早到晚分别为：石英-黄玉阶段（Ⅰ）、云英岩-黑钨矿阶段（Ⅱ）和晚期硅化阶段（Ⅲ）。本文对矿床流体包裹体及C-H-O-S同位素进行了研究,结果显示：矿床中普遍发育CO2-H2O包裹体及水溶液气液两相流体包裹体。从成矿早期至成矿晚期,矿床流体中富CO2包裹体逐渐减少,CO2含量逐渐降低。成矿早期可见熔体包裹体与流体包裹体共存的现象,属低盐度、富CO2的岩浆来源流体。矿床成矿作用从早到晚,流体包裹体均一温度分别为279~341℃、196~286℃、103~201℃;流体盐度分别为(1.6~9.1)%NaCleq、(3.0~11.1)%NaCleq、(0.9~4.7)%NaCleq。激光拉曼光谱分析结果显示,流体中的气相主要是CO2,部分含有H2O和CH4。成矿流体从早期中高温、中盐度流体向晚期低温、低盐度流体演化,属NaCl-H2O-CO2±CH4热液体系。矿床稳定同位素研究表明,沙麦钨矿床的成矿流体主要来源于岩浆水,并在成矿晚期混入了大气水。矿床硫的来源与早白垩世岩浆-热液系统或深部幔源岩浆相关,并混入了部分地层硫。综合分析认为,沙麦钨矿为一岩浆期后热液型钨矿床。燕山期侵入体从深部携带成矿物质,经历了岩浆分异和流-熔体相互作用等过程,形成区内岩浆-热液成矿系统。流体的不混溶是导致含钨络合物分解乃至最后沉淀成矿的主要原因。     

豫北“21·7”极端暴雨过程特征及成因分析

利用探空、地面自动站、多普勒雷达等观测资料及ERA5再分析产品,对2021年7月17—22日豫北地区的极端暴雨过程进行分析。结果表明,极端暴雨过程具有强降水持续时间长、降水强度极端及地形影响明显等特征。极端暴雨过程发生于稳定的大尺度天气形势下,在日本海高压西伸及台风烟花(2106号)、查帕卡(2107号)西北行背景下,黄淮低涡外围加强北上的东南急流/偏南急流为强降水的发生提供了异常充足的水汽、能量条件,对流层中低层暖湿平流强迫、叠加地形影响的强动力辐合抬升作用及低空弱冷空气扩散南下是形成强降水的重要条件,而大气“强-弱-强-弱”的对流不稳定层结特征转化说明强降水过程中存在着两种互补的物理机制。不同阶段极端短时强降水(小时降水量≥50 mm)对流系统的形态结构和发展演变特征不同,但从雷达回波的垂直分布来看,系统均具有“低质心”特征,质心强度≥55 dBz且≥50 dBz强回波垂直伸展至5～8 km、持续时间1 h以上。强降水对流系统在太行山前30 km左右范围内的后向发展特征明显,一方面与地面西行偏东风/东北风在太行山绕流作用下形成的地形辐合线不断南伸有关,另一方面也与强降水冷池效应促使...     

波形差异反演方法及其在气藏描述中的应用

在油气藏开发中后期,如何利用的已有的勘探成果和丰富的油气藏知识,加深对勘探区域油气开发潜力的认识,为油气田的稳产高产服务,是摆在油气田中后期开发人员面前的难题.油气田开发的研究人员,利用现有的资料,开发出了很多方法,结合地震测井等资料为油气田的稳产高产做出了巨大的贡献.本文在分析了地震波在地质体中传播过程中能量变化,相应的产生了振幅变化的理论,利用三维地震数据,通过对三维地震数据解释层位对应的波形差异的分析,结合工区内的生产井和开发井的对应地层中的油气信息,进行反演得到地层的波形差异数据体,利用相应的绘图软件绘制二维平面图形,结合工区内的沉积相等地质信息对其数据体进行油藏解释,最终得到波形差异反演数据体,利用波形差异反演数据体进行油气藏的识别、描述和预测,为油气田的中后期开发服务.