A novel coupled FDM-DEM modelling method for flexible membrane boundary in laboratory tests

Difficulties are involved in discrete element method (DEM) modelling of the flexible boundary, that is, the membranes covering the soil sample, which can be commonly found in contemporary laboratory soil tests. In this paper, a novel method is proposed wherein the finite difference method (FDM) and DEM are coupled to simulate the rubber membrane and soil body, respectively. Numerical plane strain and triaxial tests, served by the flexible membrane, are implemented and analysed later. The effect of the membrane modulus on the measurement accuracy is considered, with analytical formulae derived to judge the significance of this effect. Based on an analysis of stress-strain responses and the grain rotation field, the mechanical performances produced by the flexible and rigid lateral boundaries are compared for the plane strain test. The results show that (1) the effect of the membrane on the test result becomes more significant at larger strain level because the membrane applies additional lateral confining pressure to the soil body; (2) the tested models reproduce typical stress and volumetric paths for specimens with shear bands; (3) for the plane strain test, the rigid lateral boundary derives a much higher peak strength and larger bulk dilatation, but a similar residual strength, compared with the flexible boundary. The latter produces a more uniform (or ‘diffuse') rotation field and more mobilised local kinematics than does the former. All simulations show that the proposed FDM-DEM coupling method is able to simulate laboratory tests with a flexible boundary membrane.     

PS测井在机场隧道地基勘查中的应用

PS测井技术是地震勘探方法之一,也是一种简便、快速、准确的原位测试技术。该文介绍了单孔法PS测井的原理及其在铁路工程勘察中的应用,主要包括根据等效剪切波,进行建筑抗震场地类别划分,铁路工程抗震场地类别划分。根据岩土动力学参数,达到评价岩体质量和划分围岩类别目的,利用剪切波速法估算岩土的承载力基本值。通过青岛机场隧道场地的工程实例说明了PS测井技术在岩土工程勘察设计中的应用情况及应用效果。     

风和径流量对长江口缺氧影响的数值模拟

受自然和人类活动的影响，海洋缺氧现象日益严重，威胁着海洋生态环境，海洋缺氧问题已经引起了人们的广泛关注。本文应用区域海洋模式并耦合生态模式，对东海的生态系统进行了数值模拟和分析研究。与观测数据比较显示，该模型能较好地模拟长江口外生态变量的分布趋势。另外本文通过设置不同敏感性实验，探讨风和径流量对长江口底层缺氧现象的影响，结果分析表明，风和径流量对长江口外缺氧区的形成有显著的影响。径流量变化虽然对长江口外缺氧区的季节变化影响并不显著，但是对缺氧区域面积却存在显著的影响。径流量增加，水体层化增强，表层叶绿素浓度增加，最终导致缺氧区域范围扩展；径流量减小，水体层化减弱，表层叶绿素浓度减小，缺氧区域范围缩小。风向和风速的改变不仅影响长江口外缺氧区的季节变化，还影响缺氧区域面积。     

基于UDF的水平轴潮流能水轮机被动旋转水动力性能研究

针对水平轴潮流能水轮机被动旋转问题,基于Fluent 17.0,运用UDF(User Defined Function)控制滑移网格对网格进行动态调整,仿真研究水轮机在不同安放角下被动旋转的水动力特性。通过仿真分析,结果表明:潮流能水轮机随着叶片安放角度的增加,尖速比、输出功率、捕能系数都是先增大后减小,叶片安放角为6°时,叶轮前后速度差最大,对潮流能利用充分,且各项性能均达到最佳;通过分析叶片受力,叶尖叶素在安放角为2°时阻力最大,3°时升力最大,升阻比在6°时最大,此时叶尖叶素升阻比C_L/C_D=6.27、攻角α=3.06°。由仿真结果可知水平轴潮流能叶轮的自启动过程由5个阶段组成,即加速度增大的加速运动段—加速度减小的加速运动段—加速度反向增大的减速运动段—加速度反向减小的减速运动段—稳定运行段,这对潮流能水轮机的设计具有重要的指导意义。     

基于SODA资料的南海表层风能输入的空间分布与长期趋势研究

海面风不仅是驱动上层海洋运动的主要动力, 其能量也是维持海洋表层流动的主要机械能来源。为了分析南海表层流风能输入的变化, 用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)(1901—2010)资料估算了风向南海表层流(表层地转流+表层非地转流)的能量输入。结果表明, 风向南海表层流、表层地转流和表层非地转流输入的能量总体均呈减少趋势, 110年间分别减小了约56%、65%和49%。导致风能输入减小的最主要因素是风应力的减弱(减小了35%)。由于南海受季风系统的控制, 风向表层流及其各成分输入的能量呈现出显著的季节性变化。冬季风能输入最强, 高值区位于南海西部及北部区域, 呈一个显著的“回力镖”状结构。这些结果对深入认识南海环流具有理论意义。     

乌兰布和沙漠典型植物群落土壤风蚀可蚀性研究

为探明植被恢复对乌兰布和沙漠土壤风蚀可蚀性的影响，以乌兰布和沙漠内不同沙地固 定阶段的 8 种典型植物群落及群落内表土作为研究对象，对土壤物理因子（可蚀性颗粒含量、土壤 含水量、有机质含量）、土壤结皮因子、植被因子 3 类土壤风蚀可蚀性因子指标进行监测，分析土壤 风蚀可蚀性因子在不同植物群落类型间、沙地固定阶段间的差异。结果表明：（1）在乌兰布和沙漠 典型植物群落中，沙蓬、沙生针茅、盐爪爪等草本植物群落的土壤风蚀可蚀性最强，白刺、梭梭、沙 冬青等灌木植物群落土壤风蚀可蚀性弱于草本植物群落，说明灌木林能显著降低土壤风蚀作用。 （2）随着沙地的不断固定，土壤结构不断发育，土壤可蚀性不断降低，土壤风蚀可蚀性强弱表现为 固定沙地<半固定沙地<流动沙地。（3）土壤可蚀性颗粒含量、土壤有机质含量、土壤含水量、土壤结 皮、植被因子与植被类型及沙地固定阶段具有显著相关关系。因此，在沙区生态建设工程中，为了 减少土壤风蚀量，不仅要考虑物种的选择，还要促进人工生态系统的演替和恢复，从而有效降低土 壤风蚀可蚀性。研究结果可为乌兰布和沙区植被生态系统服务功能的科学评价、防沙治沙工程的 建设与管理提供一定参考。     

敦煌-格尔木铁路沿线风动力环境特征

敦煌-格尔木铁路沿线地形复杂、起沙因素多变、沙源丰富，沙害问题日益严重。目前对其风沙活动规律还未有研究，不利于防沙工作的开展。为此，通过对自北向南的5个观测点（S1、S2、S3、S4、S5）风速和风向的观测、计算和分析，利用平均风速、起沙风况及输沙势对敦格铁路沿线的风动力环境特征进行研究。结果表明：S5、S4和S3的风况对铁路风沙灾害防治意义较大。S5年平均风速、起沙风频率和输沙势最大，春季风沙活动最为强烈，且风向单一、风力强劲，风沙运动方向基本与铁路垂直，沙粒易在铁路附近堆积。S4夏季风沙活动最为强烈；S3春季风沙活动最为强烈，且风向单一，S4和S3的风沙运动方向与铁路夹角小于90°，附近沙源广阔，铁路易受风沙侵蚀，阻碍交通运营。     

RECENT TECTONIC DEFORMATION ANOMALY AND EARTHQUAKES IN GANSU-NINGXIA-QINGHAI AREA

1　IntroductionAccordingtogeologicalstructure ,theGansu Ningxia Qinghaiareabelongstothenortheastmar ginofQinghai Tibetblock .Thisareahasbeenpaidmuchattentionby geo specialistsinChinaandabroadbecauseofitssignificanttectonicmovement,itsintensiveseismicity ,anditsimportanceinearth quakehazardmitigation .IntheDevelopmentPro gramonNationalKeyBasicResearchesundertheProject“MechanismandPredictionofContinentalStrongEarthquakes”,themechanismsofcontinen talstrongearthquakesarestudied ,usinghypo…     

An approximate method for evaluating the shear band thickness in saturated soils

A formula for the thickness of a shear band formed in saturated soils under a simple shear or a combined stress state has been proposed. It is shown that the shear band thickness is dependent on the pore pressure properties of the material and the dilatancy rate, but is independent of the details of the combined stress state. This is in accordance with some separate experimental observations. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

昆仑山8.1级地震前中国大陆的构造应变背景

利用“网络工程”1998～2001年累积的1181个测站的GPS重复观测资料，采用双三次样条函数模型建立中国大陆水平运动模型速度场，用大地坐标在椭球面上计算各类应变场，详细分析了2001年昆仑山8．1级地震前中国大陆水平构造应变场空间分布特征。各类构造应变场的最高值都出现在喜马拉雅构造带与昆仑山地块内(地震断裂带南侧)，鲜水河—安宁河断裂带次之。分析表明，昆仑山8．1级地震正好发生在张性面膨胀应变率的高值区，第一、第二和最大剪应变率高值区边缘的突变区和最大、最小主应变率的高值区。