基于微观力学的胶结岩土材料破损规律离散元模拟

采用离散元法（DEM）研究胶结岩土材料在不同加载条件下的结构破损规律。首先,基于微观力学理论,考虑胶结岩土材料颗粒间胶结特性,给出表征结构性损伤的破损参数式。该式具有微观物理意义,但不能直接用于建立宏观本构模型。其次,采用二维离散元源程序NS2D模拟等向压缩、等应力比压缩以及双轴压缩试验,分析破损参数在不同加载条件下随宏观力学变量（体积应变和剪应变）的演变规律。最后,根据模拟结果提出破损参数数学表达式,其为大主应变的函数。研究结果表明：胶结强度、应力比以及围压均在一定程度上影响了数值试样的结构破损规律。在等向压缩和等应力比压缩试验中,容易用函数式描述数值试样破损参数随体积应变或偏应变的演变规律;而在双轴压缩条件下,由于数值试样有剪胀特性,破损参数随体积应变的演变规律则不易描述。建议的破损参数数学表达式能够较好地描述数值试样在不同加载条件下结构破损规律。     

基于微观胶结厚度模型的深海能源土宏观力学特性离散元分析

首先,引入蒋明镜等提出的考虑水合物胶结厚度的深海能源土粒间微观胶结模型,用以反映能源土颗粒之间水合物微观胶结接触力学特性;其次,采用C++语言将模型程序化,并将其引入离散单元法中;然后,对选定的水合物饱和度经过实际二维离散元模拟调算,得出相应的水合物胶结尺寸,以修正水合物临界胶结厚度、最小胶结厚度及胶结宽度,进而确定水合物微观胶结参数;最后,根据所确定的胶结参数,针对不同水合物饱和度试样进行能源土宏观力学特性离散元双轴试验模拟,并从应力-应变、体变、剪胀角等方面与Masui等所进行的能源土室内三轴试验进行对比分析。结果表明：采用考虑粒间胶结厚度的水合物微观胶结模型,能够定性反映深海能源土的宏观力学特性,能源土试样的峰值强度、黏聚力和剪胀角均随水合物饱和度的增加而增加,但水合物饱和度对内摩擦角的影响规律不明朗;能源土试样的峰值强度、残余强度及体积剪缩量随着有效围压的增大而增大;剪胀角随有效围压的增大而减小。     

基于时-空ETAS模型给出的川滇地区背景地震活动和强震潜在危险区

利用基于时-空传染型余震序列（Epidemic Type Aftershock Sequence, 简称ETAS）模型的随机除丛法,重新审视了2008年5月12日汶川M_S8.0地震前可能存在的长期地震活动异常,研究了川滇地区背景地震活动特征,并评估了当前的强震危险状态.对川滇地区1970年以来的M_L3.0以上的背景地震和丛集地震活动的研究结果表明,该地区地震丛集特征明显、时空分布很不均匀、地震序列常有前震事件.直接将概率值作为地震计数的权重,对地震丛集率空间分布图像分析表明,汶川M_S8.0地震前,龙门山断裂带中南段存在着长期、大范围的地震丛集率低值区,震前该段处于应力闭锁状态.对川滇地区地震丛集率低值区内背景地震与全部地震的累积次数、b值和新定义的Δb等统计参量的分析表明,龙日坝与龙门山断裂带具有地震活动的关联性,川滇地区当前的强震潜在危险区可能是巧家地区和汶川M_S8.0地震破裂尚未穿越的龙门山断裂带南段.此外,还发现b值倾向于反映局部应力场变化,而Δb能较为敏感地给出更大范围应力场的相对变化.     

2008年汶川MS8.0地震对周边断层地震活动的影响

为分析2008年5月12日四川汶川M_S8.0级地震对周边断层地震活动的影响,本文首先基于Burgers体黏滞松弛模型计算汶川M_S8.0级地震引起的库仑应力动态演化,分析认为2008年汶川M_S8.0级地震在周边断层上引起的库仑应力显著增加的主要有四个断层段,分别为鲜水河断裂道孚-康定段、东昆仑断裂东段玛曲段、青川断裂和龙门山断裂南段.而且震后4年内黏滞松弛引起的库仑应力变化量可能与同震变化相当,相当于再发生一次汶川地震所造成的影响,因此震后效应在分析强震影响时不应忽略.本文基于强震引起的库仑应力变化动态演化,结合背景地震发生率、由Dieterich(1994)模型给出地震发生概率,结合相关构造地质、历史地震、余震活动等方面资料的综合分析认为,上述4个断裂段地震危险性由高到低依次为鲜水河断裂道孚-康定段、龙门山断裂南段、东昆仑断裂东段玛曲段和青川断裂.     

内蒙古金厂沟梁地区晚三叠世脉岩地球化学特征及成岩动力学背景

金厂沟梁位于张家口-赤峰-朝阳金矿集区东端, 区内发育大量规模不等的脉岩, 岩性以闪长岩、闪长玢岩为主.对其进行了锆石U-Pb年龄、主微量元素及Sr-Nd同位素分析.脉岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄值可分为三组: 2 458~2 524 Ma、253±6 Ma(MSWD=3.0)及228±1 Ma(MSWD=0.26).2.5 Ga锆石反映成岩过程中有古老地壳物质参与, 253 Ma锆石可能与古亚洲洋闭合时的岩浆事件有关, 228 Ma则为脉岩的形成年龄.脉岩SiO₂(51.22%~68.48%)、MgO(1.35%~8.13%)含量变化较大, 且具有高Na₂O+K₂O、Al₂O₃及低的TiO₂、P₂O₅含量等特征.岩石LREE及LILE富集, HFSE亏损.脉岩(87Sr/86Sr)_i比值较为一致(0.704 95~0.705 92), 而ε_Nd(t)(-0.2~-9.5)及T_2DM(1.02~1.77 Ga)值变化范围较大.主微量元素及同位素研究结果表明: 部分熔融的岩石圈地幔熔体底侵到壳幔边界, 诱发古老地壳物质的部分熔融, 随后发生的幔源熔体与壳源熔体的混合是脉岩最可能的源区过程.主微量元素构造判别图解指示岩石形成于陆弧向板内演化的构造环境; 结合区域上同时代脉岩群、碱性岩带及A2型花岗岩的侵位, 认为晚三叠世华北板块北缘已完成与蒙古弧地体的碰撞并进入造山后伸展阶段.      

Temporal vP/vS variation characteristics in different zones of China’s Capital Circle area before and after Wen’an earthquake

On July 4, 2006, an earthquake of MS5.1 took place in Wen’an, Hebei Province, just at the south center of China’s Capital Circle area digital seismograph network. It is the strongest event recorded ever since the network went into operation in 2002. We processed the vast amounts of phase data yielded by the 107 digital seismic stations between 2002~2007 using Wadati method. In order to improve the precision and stability of shear and compressional wave velocities (vP/vS) calculation, we impose a number of restrictions on the computation environment and condition, e.g., the earthquakes are densely concentrated, selected stations are limited in range, the number of stations in- volved in the computation is larger than 5 and linear fitting features high precision and small error. Under these restrictions, the study shows that vP/vS in and around Wen’an and Tangshan underwent a normal-low-normal proc- ess one year before Wen’an earthquake, vP/vS became obviously low and the low ratio lasted for about one year, meanwhile, little variation of vP/vS was seen in Xingtai, northwest of Beijing, southwest of Beijing, Beijing-Tianjin and Beijing; after the quake, the vP/vS returned normal in Wen’an and Tangshan. Error and stability analysis of the calculated result for vP/vS shows it is convincible that anomaly appeared in and around Wen’an and Tangshan be- fore Wen’an earthquake.     

南海西沙海区5～6月份辐射通量研究--整体公式建立

将南海西沙海区2000年5～6月海面辐射通量（包括太阳短波辐射、海面反射辐射、大气逆辐射和海面长波辐射）与云量、海温、气温、水汽压等气象要素进行了对比分析,发现它们之间存在一定的相关关系,利用这些关系建立了适合于计算南海西沙海区的太阳短波辐射、大气逆辐射、海面长波辐射和海面反照度的经验公式.分析结果表明,采用本文经验公式计算的各辐射通量值与实测资料的误差较一般常用经验公式的计算误差均有不同程度的减小,计算结果与实测结果在变化趋势上也具有较好的一致性.     

建立特殊条件下导向钻孔轨迹跟踪和控制的数学模型

建立了在特殊场地条件下,利用雷达探测仪对非开挖钻孔轨迹跟踪和控制的数学模型。在工程实践中,结合计算机技术,利用这个数学模型提供的方法,可以更有效地对非开挖导向钻孔轨迹进行跟踪和控制。      

剪切作用下钙质砂颗粒破碎试验研究

钙质砂是一种海洋沉积物,与陆源砂比起来,钙质砂受力后易产生颗粒破碎,从而使其力学性质发生变化。对取自南沙群岛永暑礁附近海域的钙质砂进行了不同围压、不同应变下的三轴剪切试验,对试验前后的试样进行了颗粒大小分析试验。试验结果表明,钙质砂在三轴剪切作用下颗粒破碎十分严重,同时用Hardin模型对其破碎进行了度量,并就围压、剪切应变与破碎之间的关系进行了分析。     

超长灌注桩桩身压缩综合系数反分析

基于超长桩现场试验和数值模拟资料,通过反分析得出了桩身压缩的综合系数,进而对综合系数与其他参数的关系曲线特点、综合系数的影响因素、综合系数的回归预测等进行了研究。结果表明：（1）极限状态下超长灌注桩的综合系数的变化范围为0.278 5～0.988,规范法中取定值0.5或1.0的做法是不合理的。（2）综合系数总体上随桩顶荷载、桩身压缩、桩身总位移、桩身刚体位移的增大而增大,但关系曲线型式存在多样化。（3）超长桩综合系数与长径比的相关关系不明显,但总体来说,综合系数随长径比的增加而降低。对超长嵌岩桩,不同场地桩的综合系数与长径比相关关系较好;对超长非嵌岩,不同场地桩的综合系数与长径比相关关系不明显,但对某场地5根桩,综合系数与长径比的指数相关关系达到0.990 1。（4）总的来说,持力层与上覆土层弹性模量比小的桩的综合系数-桩顶荷载曲线在弹性模量比大的上方。（5）建立的6个场地多根桩的综合系数与桩顶荷载关系的回归曲线的相关系数平均为0.977 6,可为该场地及类似场地桩的桩身压缩综合系数的预测和计算提供参考。