立柱直径比对四立柱平台涡激运动性能影响的数值研究

与单立柱平台(Spar)类似,四立柱平台在洋流作用下也容易发生涡激运动,对锚泊和立管系统的疲劳寿命产生不利影响。一种非对称半潜式平台具有两种不同尺寸的立柱,立柱直径比对非对称平台涡激运动性能的影响尚需深入研究。采用计算流体力学(CFD)方法,对直径比分别为1.0、1.5和2.0的立柱组合在两种不同角度水流作用下的运动响应进行了二维数值模拟,分析发现:立柱直径比不为1时四立柱平台也具有明显的涡激运动,其横荡运动具有显著的锁定现象;在广义折合速度定义下,与相同直径的四立柱平台相比,立柱直径比不为1时其横荡运动锁定区间变宽且滞后,横荡响应幅值的峰值具有明显差异;在所研究的直径比范围内,大直径立柱在上游时涡激运动响应比其在下游时更显著,且这种差异随着直径比变大而变大。     

潮页1井钻探施工技术

潮页1井是在潮水盆地布置的第一口页岩气资源调查井,取心质量要求较高,地层有大段泥页岩层段,易水化剥落,施工难度大。本文着重介绍了潮页1井取心工艺、钻头选型、冲洗液技术及井斜控制技术等相关的施工经验。潮页1井采用大口径绳索取心技术,第四系地层以深全井取心,该技术在甘肃地区鲜有可供参考的施工案例,而该井岩心采取率接近90%。钻进过程中通过选用合理的钻进参数和护壁性能较强的冲洗液体系,解决了施工中遇到的地层“打滑”、井壁稳定性差等技术难点,保障了潮页1井的顺利完工。     

水源钻机在超深土层绳索取心钻进中的应用

山西省清徐县区域地质调查项目设计800、2000、3000 m科学钻探孔,以调查填补新生界底板埋深控制空白区,各孔钻入基岩30 m完钻。要求全孔取心,岩心采取率≮85%,岩心直径≮60 mm,采用塑料保护管采取原状岩样。针对超深软土层、各组地层特性及厚度未知、钻遇基岩完钻深度未知、大直径高保真全孔取心、项目价格远低于目前市场成本等难题,经过“水源钻机+大提钻取心+长裸眼孔段”实施800 m孔、“岩心钻机+绳索取心+套管固井”实施640 m参数对比孔,创新性使用“水源钻机+绳索取心+长裸眼孔段”工艺完成了2000 m孔的施工。该工艺岩心采取率达到93%,孔径和孔斜符合地质要求,为3000 m孔顺利施工打下了坚实的基础,为同类型项目提供了经验和借鉴。     

基于最大球算法定量表征土体空间孔隙网络

孔隙网络控制着土体渗流、排水固结与基质吸力等重要工程性质。本文介绍了多孔介质孔隙网络最大球建模基本原理与算法。以显微CT扫描振捣干法生成的南京粉砂试样为例,采用最大球算法建立了试样三维重构模型表征单元体(REV)的空间孔隙网络球棍模型,计算得到了样品REV尺度的孔隙网络参数,统计发现,孔隙半径、喉道半径、孔隙配位数、孔隙截面形状因子、喉道截面形状因子与喉道长度等孔隙参数均近似服从正态分布,孔隙体积近似服从衰减型指数分布。孔隙与喉道半径分别分布在100μm与65μm以内,两者数学期望分别为40. 0μm与18. 0μm;配位数分布在25以内,数学期望为5. 1;孔隙与喉道截面形状因子分别分布在0. 01~0. 04与0. 01~0. 05的区间内,两者数学期望分别为0. 019与0. 033;喉道长度分布在100~800μm以内,数学期望为292. 22μm。同时发现,样品中体积小于1. 5×10^7μm^3的小孔隙数量超过90%。本方法可应用于土体细观孔隙结构的定量表征。     

考虑尺寸效应的近海桥梁天然橡胶隔震支座力学性能老化时变规律研究

目前天然橡胶支座（NRB）的性能研究大多未考虑尺寸效应,在前期开展的近海桥梁隔震支座和材料老化时变规律研究的基础上,同时考虑支座直径尺寸变化和老化作用时间的影响对NRB的性能进行研究。首先采用ABAQUS有限元软件对不同直径尺寸NRB的性能进行分析,得到了NRB性能随直径尺寸的变化规律;然后结合前期老化作用对NRB及其橡胶材料性能时变规律的影响研究成果,分析了直径尺寸及老化作用时间共同作用下,NRB性能的变化规律,并通过ABAQUS有限元分析,验证了该变化规律的准确性。结果表明:NRB的水平刚度和竖向刚度均随其直径尺寸的增大呈正比例增大趋势;NRB水平刚度比和竖向刚度比均随老化作用时间的增长呈线性增大趋势;且直径为150mm的NRB在实际环境老化60a后,其水平刚度和竖向刚度的增长幅度分别为:30.8%和16.41%,由此可见老化作用时间对NRB水平刚度的影响较显著,对其竖向刚度的影响较小。研究内容可为隔震桥梁结构中支座缩尺模型试验的相关设计提供参考,并为将实验室缩尺橡胶隔震支座的相关成果较好地应用于实际工程计算及设计中提供依据。     

Plant root and rhizome strength: Are there differences between and within species and rivers?

The strength and architecture of roots and other below-ground organs of riparian and aquatic plants affect plant resistance to uprooting and contribute to reinforcing river bank, bar and bed materials. Therefore, root properties are an important element in models for estimating river bank stability and such models may focus on the role of plants by using root strength–diameter relationships for the particular plant species that are present. Here we explore the degree to which there appear to be significant differences in strength–diameter relationships between and within species-specific data sets obtained for two riparian tree/shrub (Populus nigra, Salix alba) and two emergent aquatic macrophyte (Sparganium erectum, Phalaris arundinacea) species in different European river environments. While the analysed data sets were not specifically collected to answer these research questions, the results are sufficiently compelling to make the case for the collection of a more comprehensive data set and its rigorous analysis. This would allow recommendations to be made on the degree to which (i) species-specific or more general relationships between root/rhizome strength and diameter are appropriate, (ii) such relationships are applicable within and between rivers in different geographical regions and subject to different local environmental conditions, and (iii) further (minimalist) field observations are needed to calibrate such relationships for investigations of new locales or species. © 2018 The Authors. Earth Surface Processes and Landforms published by John Wiley & Sons Ltd.     

斜纤蛇纹石的管道水特征研究

河北涞源斜纤蛇纹石为较小的中孔纳米管材料,通过氮吸脱附法、差热和热重曲线分析法、差示扫描量热分析法和红外光谱分析法,主要分析了其纳米管中管道水特征,明确了管道水作为有效加速剂和载体的作用,对以及对抗拉强度和介电常数的影响。研究表明斜纤蛇纹石纳米管中存在管道水(属于吸附水),去除温度在240℃±,内径为2nm～3nm的纳米管中管道水含量最高,管道水含量与纳米管分散度成反比。     

岱海地区近400年来的"尘暴"事件——来自岱海沉积物粒度的证据

根据高分辨率的岱海沉积物粒度分布的中值粒径和粗颗粒含量,结合区域降水、历史记载资料,重建了内蒙古岱海地区近４００年来发生的尘暴事件。结果表明,尘暴事件是受冬、夏季风的相对强弱制约的,大量尘暴事件频发于小冰期干冷的气候条件下,表现为中值粒径大,粗颗粒含量高,在转暖的现代气候下,尘暴事件很少,中值粒径也随之降低,但是近十几年尘暴事件又呈上升趋势,部分可能与人类活动造成的土地荒漠化有关。     

大直径超长灌注桩水平承载性能的参数敏感性

大直径超长灌注桩是高规格建（构）筑物桩基工程的发展趋势,但有关其水平承载性能的研究还较少。依托江苏靖江文化中心大直径超长灌注桩建设项目,通过现场试桩试验获得了桩身水平受力及承载变形特征。采用孔压静力触探（CPTU）测试p-y曲线法构建了大直径超长灌注桩水平承载数值计算模型,在与现场试桩结果比对验证之后,进一步研究了桩径尺寸效应、桩顶嵌固形式、桩身倾角、竖向载荷对大直径超长灌注桩的影响规律。最后通过计算各影响因素的参数敏感度,实现了对大直径超长灌注桩水平承载性能参数敏感性的客观定量评价。研究结果表明：原位测试CPTU可以很好地应用于大直径超长灌注桩的水平承载分析,大直径超长灌注桩参数敏感度由大到小依次为：桩顶嵌固形式、尺寸效应、竖向荷载、桩身倾角。     

厦门花岗岩残积土物理力学指标关联性定量表征初探

厦门地区花岗岩残积土的颗分试验表明其粒度呈“两头多,中间少”的特征,级配较独特。孔隙比等物性指标与压缩模量等设计中常用指标定量关联性不强,离散性大且没有明显规律。结合厦门地铁工程地质勘察资料,通过粒间状态参量、级配控制模式确定所研究土体的关键物理状态参量,分析该参量与岩土工程设计中常用指标之间的相关关系。结果表明,引入Thevanayagam提出的粒间孔隙比作为参变量,压缩模量随粒间孔隙比的增大而减小,建立了估计残积砾质黏性土、残积砂质黏性土压缩模量的经验公式。级配控制模式下的特征粒径比可以作为估计花岗岩残积土抗剪强度指标的关键参变量,黏聚力随特征粒径比的增大而增大,内摩擦角随特征粒径比的增大而减小,且线性相关性较好。文中建立的预测花岗岩残积土压缩模量、抗剪强度指标经验公式,可供厦门地区工程设计时参考。