滚石颗粒随机碰撞模型的理论分析

准确预测滑坡滚石随机碰撞后的力学特性对滚石灾害预测与防治工作具有重要的意义。为了探究影响滚石—壁面碰撞过程的随机因素,本文选取了碰撞过程中4个主要影响因素(入射速度、初始旋转角速度、入射角度以及碰撞角度),建立滚石随机碰撞理论模型,基于接触理论得到滚石碰撞过程中的基本方程,进而推导出滚石碰撞后速度公式,并且结合工程算例分析了入射速度、入射角以及初始旋转角速度对滚石的反弹速度、运动轨迹以及总动能的影响。结果显示:(1)滚石颗粒入射速度、角度以及旋转角速度对碰撞过程影响显著;(2)当滚石入射速度增加时,滚石碰后水平运动距离呈线性增大,垂向最大弹跳高度和碰后总动能成幂函数型增大;(3)当滚石入射角增大时,滚石碰后水平运动距离、垂向弹跳高度均呈减小趋势,前者幅度远大于后者,碰后总动能随着入射角的增大不断减小;(4)当滚石的初始旋转由顺时针变为逆时针增大时,滚石发生回弹现象,水平运动距离不断增大,垂向最大弹跳高度逐渐减小,碰后的总动能随着初始旋转的改变先减小后增大。该随机碰撞模型可为滚石的运动轨迹以及冲击能量的预测以及滚石灾害防治提供一定的理论依据。     

沙坡头铁路防护体系阻沙效益风洞实验研究

利用野外风洞,对沙坡头铁路风沙防护体系各组成要素的阻沙率和流沙的输沙率进行了模拟实验研究.在同一风速下,分别测定了野外、风洞同一项目对应的风速梯度,确定了风洞实验数据与野外实测数据的转换系数,实现了数据转换.在此基础上,分析了防护体系各要素阻沙效益.以输沙率、阻沙率概念为基础,确立了风沙防护体系宽度计算公式.根据风洞实验转换数据,计算了不同风速下的防护宽度.研究结果对于我国荒漠区铁路、公路风沙防护体系的设计,具有一定的借鉴意义.     

泥石流冲击作用下框架结构的破坏机理

推导了泥石流冲击力作用下结构的最大位移,可以看出最大位移与泥石流的密度、速度,结构的周期、刚度有关。通过对泥石流冲击力的简化,利用有限元软件模拟二层框架结构在泥石流冲击作用下的响应,得到了底层框架柱的位移时程曲线,并对底层柱破坏形态进行了分析。把结构理论最大位移与模拟最大位移进行比较,得到了结构最大位移限值,为建筑物抵抗泥石流冲击设计提供了参考。     

粘性泥石流加速运动的力学分析

首先论述了四种沙石体运动模式,还通过理论推导,求解沙石体运动的加速度、末速度和平均速度的计算公式,最后分析了沙石体在多级变坡斜面上加速运动的速度计算方法。     

一种改进的落石冲击力计算方法

为了寻找一种合理、正确的落石冲击力计算方法,为落石灾害防治中棚洞工程的设计提供合理可靠的理论依据,对现有的几种落石冲击力理论计算方法进行了对比研究,分析了现有计算方法的理论基础及存在缺陷,并在此基础上进行改进。针对现有计算方法中存在的问题,将可以反映落石质量、缓冲土层厚度以及冲击速度影响的冲击历时计算公式引入隧道计算方法,同时引入放大系数k,形成了改进的隧道公式方法。通过将改进方法和现有几种计算方法进行对比,以及用数值模拟结果进行验证,证明改进方法计算落石冲击力的结果是可靠的,它比路基规范方法、原隧道方法和杨其新方法更切合实际,同时又弥补了日本和瑞士方法中理论基础和斜碰问题的缺陷,为以后棚洞的工程设计提供了新的理论依据。     

制备硅钢级氧化镁前驱体的原料水化研究

以青海盐湖水氯镁石为初级原料,采用喷雾热解法制备原料氧化镁,原料氧化镁通过水化制备硅钢级氧化镁前驱体氢氧化镁。原料氧化镁水化实验中对水化剂、水化温度、水化时间、液固比、搅拌速度及陈化时间对水化率、过滤速度和纯度的影响进行系统研究。采用均匀实验设计和DPS数据处理,(依次)通过建模分析、二次多项式模型回归建立数学模型,再通过各因素方差分析和总方差分析,确定了理论最优实验条件,再用理论最优条件作重复实验进行验证,最终确定了原料氧化镁的最佳水化条件。在水化温度60℃,水化时间105 min,液固比4,陈化时间4 h,水化剂1含量4.0%,水化剂2含量3.15%,洗水量4倍,搅拌速度120 r/min时,原料氧化镁的水化率达99.50%以上,得到的硅钢级氧化镁前驱体氢氧化镁纯度高、过滤性能良好。     

西藏公路沿线河流丁坝局部冲刷深度计算

分析了丁坝局部冲刷的过程和特征。以量纲理论为基础，通过对国内外公开发表的试验资料采用多元回归的方法。建立了不漫水丁坝清水冲刷的局部最大冲刷深度的计算公式。公式考虑了水深、流速、坝长、丁坝与水流夹角、坝头边坡、泥沙不均匀性等对冲深有影响的因素。其中，对于泥沙的非均匀性，传统方法很少考虑，一般是将均匀沙、非均匀沙的资料一起来分析，在此对其进行了定量的讨论。最终通过西藏地区公路沿线河流丁坝冲刷的实测数据对理论公式检验，发现计算值与实测值吻合较好，其公式可应用于西藏干线公路沿河路基防护工程丁坝局部冲刷深度计算。     

包络线消除法及其在野外光谱分类中的应用

根据云南省鹤庆县北衙金矿区野外地物（岩石和植被）的高光谱数据,利用VC＋＋实现 包络线消除算法,运用对应分析和聚类分析方法,处理包络线消除前后数据. 对比认为包络线消除法归一化后的光谱曲线能突出其吸收特征,减弱一些野外因素的 影响,可更好地进行分类,并得到该地区用于野外识别岩石的波段范围.     

蒙古韭(Allium mongolicum)的分布和结实特性

为掌握蒙古韭(Allium mongolicum)在中国的分布现状和种群发展趋势,采用野外踏查和栽培实验相结合的方法,对其地理分布范围进行了界定;以结实量调查数据为基础,分析了不同分布区域蒙古韭的结实特点以及影响因素。结果显示:(1)蒙古韭在中国的分布区约在36°28′—46°14′N、88°39′—116°05′E之间,包括陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、新疆、青海6省(区)。(2)由于生境差异,蒙古韭不同群落中物种组成差异很大,蒙古韭多为伴生种或偶见种,很少为优势种。(3)不同生境条件下蒙古韭的结实特性差异较大,多数地区没有结实或结实率很小,主要是因为干旱导致其生殖生长受阻,加之人为因素干扰,使蒙古韭不能正常完成其生活史。     

冰力学参数的超声波测试研究

利用非线性高能超声测试设备及超声波(纵波、横波)波速与物体力学参数的关系,对人造冰样进行了冰样力学参数(杨氏模量、泊松比、剪切模量、体积模量)随温度变化的研究。通过MATLAB进行所测数据曲线拟合,得到超声波波速在人造冰样中随温度的变化规律,进而由理论公式推导所测人造冰样力学参数随温度的变化规律。结果表明:冰样中超声波波速随温度降低而升高,冰样的杨氏模量、泊松比、剪切模量、体积模量也都随温度降低而升高。本研究有助于超声波检测法在冰样物理力学性质测量中的应用,为开展南极冰盖、海冰以及终年冻土等力学及流动特性研究提供理论模型和实验数据。     

DEM提取黄土高原地面坡度的不确定性

选择陕北黄土高原6个典型地貌类型区为试验样区,采用野外实测及高精度的1:1万比例尺DEM为基准数据,研究栅格分辨率及地形粗糙度对DEM所提取地面平均坡度精度的影响。结果显示,对于1:1万比例尺DEM,5 m是保证该地区地形描述精度的理想分辨率尺度;多要素逐步回归模拟的方法进一步揭示了DEM所提取的地面平均坡度误差E与栅格分辨率X以及地形起伏的代表性因子-沟壑密度S之间存在的量化关系为E = (0.0015S2+0.031S-0.0325)X-0.0045S2-0.155S+0.1625,该结果也为确定适用的DEM分辨率提供了理论依据。     

长白山北坡林线长白落叶松与岳桦对环境适应的对比分析

以长白山北坡林线长白落叶松（Larix olgensis）和岳桦（Betula ermanii）为研究对象,通过野外样方调查、树轮技术分析,采用趋势线模型拟和、单因素方差等统计方法从各种参数分析长白落叶松和岳桦径向树高生长的对比关系并揭示2个种群动态对环境适应性的对比差异。结果显示：垫状生长形的长白落叶松海拔最高（均值：2 017 m）,其次为旗形树（2 005 m）,正常形态的海拔最低（1 992 m）,所在生境差异显著（p < 0.05）。正常形态的长白落叶松生长速度大于岳桦（树高方程斜率：长白落叶松0.750 9>岳桦0.253 6）,随着旗形树的出现,速度相似（斜率：长白落叶松0.375 4>岳桦0.253 6）,变成垫状后,岳桦占优。长白落叶松受到压制种群扩张速度不如岳桦,长白山林线上侵表现为以岳桦种群为主力,长白落叶松仍是岳桦主要的伴生树种。     

基于模式参数化方案的塔中地区临界起沙阈值分析

利用2009年7月4日~29日塔中野外试验观测数据,基于MARTICORENA和SHAO提出的2种起沙模式参数化方案,初步探讨塔中地区不同沙尘天气临界起沙风速,所得结论如下：（1）非沙尘天气,沙尘撞击颗粒数≤ 10 000;扬沙天气,10 001 ≤沙尘撞击颗粒数≤ 20 000;沙尘暴天气,沙尘撞击颗粒数≥ 20 001。（2）基于MARTICORENA起沙参数化方案,临界起沙风速的平均值为4.88 m·s^-1,基于SHAO起沙参数化方案,临界起沙风速的平均值为6.24 m·s^-1,临界起沙风速在非沙尘天气最大,在沙尘暴天气最小。（3）在观测期间沙尘水平通量为732.9 kg·m^-1,其中非沙尘天气125.2 kg·m^-1,扬沙天气80.9 kg·m^-1,沙尘暴天气526.8 kg·m^-1,SHAO起沙参数化方案适合估算总沙尘水平通量以及非沙尘和扬沙天气的沙尘水平通量,MARTICORENA起沙参数化方案适合估算沙尘暴天气沙尘水平通量。     

野外波谱测量的影响因素研究

地物的光谱特征研究是现代遥感技术的重要组成部分,野外地物波谱测量对航天航空传感器定标、遥感数据解译、遥感应用潜力研究都具有重要意义。在野外采集准确的地物波谱需要熟悉光照条件、大气特性和稳定性、仪器视场角、观测和光线照射的几何角度、仪器扫描速度以及目标的时空变化等各种因素对测量结果的影响。该文从实践角度探讨了地物波谱测量的原理以及各种外界因素对地物光谱测量的影响。     

泥石流冲击力简化计算方法——以舟曲县三眼峪泥石流为例

基于舟曲县三眼峪泥石流灾害的实地考察和资料分析,对该地区常见的夯土木构、砖木结构、砖混结构和框架结构4类典型受损的结构形式进行了分析,确定建筑物的破坏模式主要为淤埋破坏和倒塌破坏。对现有的泥石流冲击作用计算公式进行了分类整理,以三眼峪泥石流实测数据为例对比分析整体冲击力和大石块冲击力的不同计算理论和计算结果。为便于工程技术人员进行房屋抗泥石流设计,提出了基于泥石流深度并考虑泥石流动力效应的设计计算方法,给出了以三眼峪泥石流为例的动力影响系数设计值和设计泥石流深度取值范围;并对当地典型夯土木结构房屋进行了泥石流安全性分析。此简化计算方法物理意义清晰,计算快捷有效,可用于泥石流多发地带的设计荷载计算,其关键参数泥石流深度可根据当地常年记录以统计值采用,动力放大值可根据沟床纵比降和沟床糙率系数确定。     

察尔汗盐湖卤水蒸发速度影响因素的量化研究

针对当前气象因素(辐照强度、风速、环境温度和相对湿度)与卤水因素(卤水温度和浓度)综合作用于卤水蒸发速度定量研究的数据缺乏等问题,采用室外蒸发装置及信号采集系统相结合的实验方法,开展了察尔汗盐湖卤水自然蒸发实验。借助多元线性回归分析方法对实验数据进行分析,建立了基于多因素共同作用下的卤水蒸发速度模型。实验结果表明,卤水蒸发速度随辐照强度、风速、环境温度和卤水温度的增加呈线性增加,而随相对湿度和浓度的增加呈线性减小。进一步得出各因素影响卤水蒸发速度的顺序为：辐照强度>风速>环境温度>卤水温度>相对湿度>浓度。     

岩土体颗粒级配对滑坡碎屑流冲击力力链特征的影响

冲击力力链特征反映了碎屑流颗粒间的接触关系,为滑坡碎屑流冲击力特性的研究提供了一个新的理论方法。以物理模型实验数据为依据,借助离散元模拟软件PFC~(2D),探究不同岩土体颗粒级配条件下,力链配位数、超强力链、强力链、弱力链占比和强弱力链分布位置的相关特性。结果表明,碎屑流在运动过程中,力链配位数和强、超强力链占比会经历一个先波动减小再增加最后保持稳定的过程,并且力链配位数与颗粒的平均速度呈负相关关系;岩土体颗粒级配中的不均匀系数C_u是影响力链配位数、超强力链、强力链、弱力链占比的主要因素;在碎屑流冲击挡墙过程中,强、超强力链主要集中于底部区域,并且随着粗大颗粒含量的增加,超强力链配位数峰值的作用位置逐渐升高。     

植被覆盖地表空气动力学粗糙度与零平面位移高度的模拟分析

 空气动力学粗糙度、零平面位移高度是植被覆盖地表的两个重要的空气动力学特征参数,利用数值计算的方法,运用Matlab软件编程,对内蒙古四子王旗草地地表的空气动学粗糙度、零平面位移高度进行模拟计算、绘图及分析。得到了在8种植被密度和6种植被高度情况下摩阻速度、空气动学粗糙度、零平面位移高度与风速的关系,并与野外实验数据进行对比分析,发现模拟值可以很好的反映空气动力学参数的性质。进而分别得到了包括植被密度的风速与摩阻速度、空气动学粗糙度的关系式和包括植被高度的风速与摩阻速度、空气动学粗糙度的关系式,这有助于进一步研究该地区草地风沙运动机理,以及床面与近地层气流相互作用的力学性质。     

基于地下水野外弥散实验的盘锦滨海湿地水动力弥散参数

为了获取盘锦滨海湿地实际的水动力弥散参数,设计了地下水野外弥散实验。在实验中,选取对水环境安全、不易被吸附、易于检测的氯化钠作为示踪剂,设计了投源孔、观测孔和抽水孔3孔组合,进行由抽水孔抽水形成人工流场的野外弥散实验。利用该实验的观测数据,采用一维流场、二维弥散的水动力弥散模型,计算得出了水动力弥散系数。结果表明,纵向弥散度aL=1.21 m,横向弥散度aT=0.03 m,当地下水实际平均流速u=6.82 m/d时,纵向弥散系数DL=8.25 m2/d,横向弥散系数DT=0.18 m2/d;实验区以砂质地层为主,氯离子本底浓度较高(1.79 g/L),多孔介质对示踪剂氯离子的吸附作用较弱。盘锦滨海湿地天然水文地质条件对实验过程与结果的干扰和影响作用较小。该野外弥散实验获得的水动力弥散参数可以作为盘锦滨海湿地有关地下水与环境研究方面的参考。     

基于扇形地形态特征的泥石流危险评估

泥石流扇形地是山地居民生产生活的重要场所,也是泥石流泛滥危害的场地。科学评估泥石流扇形地的危险性,对扇形地开发具有重要意义。本文以对小江流域大白泥沟为研究对象,通过野外实地调查与成灾分析,结合泥石流扇形地形态特征和泥石流危害频率两个要素,建立了以距扇顶距离、与扇主轴夹角和危害频率为变量的定量扇形地危险性分布模型。结果表明:(1)泥石流扇形地上距离泥石流出山口越远,与主流线夹角越大的位置,受泥石流危害越小。(2)本模型在大白泥沟应用的计算结果与现场勘察验证结论相吻合,表明评估模型比较合理。(3)该模型所涉及的参数——距扇顶的长度、与扇主轴的夹角、危害频率,均可通过GIS和遥感分析得到,简单实用,为泥石流扇形地危险性评估工作提供了一种原理简单、计算方便的新方法。