光弹颗粒材料的直剪实验研究

对颗粒材料中的力链分布特征的了解,有助于从根本上了解颗粒材料基本性质。借助光弹实验,对两种直径混合的颗粒材料在二维直剪作用下的平均强度力链分布和几何结构变化进行了初步的探索。光弹实验方法是目前能够直观观察到力链分布的唯一有效的实验方法,在进行光弹实验前,设计研制了光弹直剪仪并进行了多次光弹圆盘颗粒材料退火实验。利用数字图像技术对光弹实验结果进行处理,并尝试用彩色梯度算法表征颗粒材料的平均受力情况,并获得平均强度力链。结果表明,二元颗粒材料集合体的几何结构具有各向异性。对力链方向统计分析表明,平均强度力链出现了局部化。     

颗粒体双轴加载双向流动力链演化光弹试验研究

颗粒集合体在外力作用下,颗粒间产生复杂的接触力链效应。为了揭示和描述颗粒集合体力链形成、发展过程以及力链分布形态,基于光弹材料受力产生光学条纹图像的原理,研发出能够使颗粒实现双轴加载和双向流动的颗粒光弹试验装置。通过不同工况条件下的颗粒流动光弹试验,初步反映出颗粒集合体流动产生力链的发育过程和分布形态,即经过颗粒集合体的流动其流动口上部会形成一个拱结构,其可以对上部颗粒体进行支撑以保持上部结构的稳定。为研究不同背景条件下颗粒流力链结构和颗粒集合体细观力学行为,特别是颗粒双向可流动性设计为实际工程应用提供了基础试验方法。     

颗粒离散元在岩土体细观特性及边坡变形中的研究应用

离散元法作为研究散体材料特性的一种工具,应用面很广,优势明显。本文简要介绍颗粒离散元的基本原理,概述细观参数校准的过程,探讨了对砂土、黏性土、节理岩体以及天然气水合物的细观特性研究应用及进展,同时讨论了颗粒离散元在边坡变形中的研究应用。进行岩土体颗粒离散元模拟时,不同细观参数对宏观参数有一定的影响但没有确定的线性关系。颗粒离散元在研究多相固体介质细观特性方面具有优势,能够赋予材料多种接触模型和细观参数。因此对水合物的研究会促进颗粒离散元算法的改进和对含水合物沉积物特性的深入研究。通过将颗粒离散元与其它方法耦合取长补短,对复杂的工程地质问题的研究将会迎刃而解。并且本文对颗粒离散元在海洋工程地质领域的进一步应用做了展望。     

基于数字图像处理技术的溶蚀岩体细观变形破坏机制模拟研究

通过数字图像处理技术对广泛发育于岩溶地区的溶蚀岩体的溶蚀特征进行提取,构建离散元溶蚀岩体模型,并模拟单轴压缩试验研究溶蚀岩体的细观变形破坏机制,以分析溶蚀岩体的变形破坏特征和裂隙演化规律.结果 表明:溶蚀岩体模型能够很好地表征岩体的溶蚀特征,对真实的溶蚀形态具有较好的还原作用;溶蚀岩体的累计破坏数曲线呈现\"S\"型变化特征,即分为裂隙不发育阶段、稳定发育阶段和不稳定发育阶段,溶蚀岩体的破坏具有累进性特点;由于溶蚀孔洞的存在,使得溶蚀岩体接触力力链表现出各向异性特征,随着加载的进行,岩体骨架为抵抗外部荷载的作用,导致接触力在岩体骨架内集中,表现为接触力力链线条变粗;随着应变的增加,试样发生起源于溶蚀孔洞周围的破坏,破坏区域发生卸荷作用,接触力力链被淡化,最终试样发生破坏,力链消失,溶蚀岩体应力应变关系是试样内部接触力变化规律的宏观表现.     

堤坝管涌的室内试验与颗粒流细观模拟研究

本文对水流垂直方向的堤坝管涌现象分别进行了室内模型模拟和颗粒流模拟实验.在室内模型试验模拟中采用先进的数码成像跟踪设备在细观的尺度上对土样在管涌发生发展的全过程进行了观察和记录,为颗粒流细观模拟提供了必要的细观参数及宏观依据.提出的二维孔隙率与三维孔隙率转换的关系公式很好的将室内模型试验的孔隙率同颗粒流数值模拟结合,运用颗粒流程序采用固液耦合的分析模型对管涌现象作进一步的数值模拟分析.根据模拟结果,分析了管涌产生、发展在颗粒细观尺度的原因,对管涌产生发展中的试样细观变化规律及流速的变化规律进行了分析.这些结果为PFC2D在渗流和渗透破坏等方面的深入研究应用提供了一定的实用依据,同时也为在细观尺度上解释和分析管涌现象提供了一条新的途径.     

基于细观特征的含水砂层蠕变潜力评价研究

在地面沉降过程中含水砂层的蠕变量不可忽视。本文以石英砂为试验材料,研究颗粒粒径、级配及形状对砂土蠕变特性的影响,并从细观角度定性和定量分析其蠕变机制,建立与宏观变形的联系。结果表明：砂土的蠕变过程分为稳定蠕变、减速蠕变和衰减蠕变3个阶段,砂土的粒径、级配及颗粒形状对蠕变特性产生影响：粒径越大,级配越好,颗粒形状越复杂,则任意时刻的蠕变速率越大,最终蠕变应变也越大。砂土细观参数可较好地反映其宏观蠕变特性,砂土的最终蠕变应变越大时,颗粒破碎程度越高,颗粒最终平均形状系数越大,孔隙率变化越大,最终面积概率分布指数也越大。在此基础上,引入砂土蠕变潜力评价指数(I_cp),提出了利用砂土颗粒与孔隙特征评价地面沉降中不同砂土层蠕变潜力的方法。     

基于双胞元的颗粒材料应力-应变关系研究

基于细观力学,建立颗粒材料的宏观应力-应变与接触力、接触位移、枝矢量等细观量之间的关系。用改进的Voronoi-Delaunay法对颗粒材料进行几何和物理上划分,得到改进Bagi双胞元体系;以固体胞元为基础,运用牛顿第二定律和Gauss定理提出含有旋转矢量和重力的颗粒材料平均等效应力,避免了颗粒材料的准静态假设;在孔隙胞元区域内利用变形协调条件推导出含有孔隙面矢量等几何变量的颗粒材料平均等效应变。结合文献的二维颗粒材料宏观试验结果验证了双胞元平均等效应力-应变的正确性;在三维情形下,对比双胞元等效应变和最优拟合应变结果,同样验证了基于双胞元的颗粒材料应力-应变关系,因此,该颗粒材料应力-应变关系可以为数值模拟颗粒材料力学行为提供依据。     

锚杆抗滑桩受力特性的光弹试验研究

针对锚杆抗滑桩的研究现状,设计了三种不同嵌固深度的锚杆抗滑桩,桩体及嵌固岩体以环氧树脂作为模型材料,进行了光弹试验,来研究嵌固在岩体中锚杆抗滑桩的受力特性。通过观测桩体及嵌固岩体的等差线条纹变化规律,以及测试锚杆拉力的变化,定性得出了抗滑桩桩体内力的分布规律、桩体的应力集中问题及出现位置和锚杆拉力的变化与桩体嵌固深度的关系等问题,这与普通抗滑桩的受力特性有很大不同。     

超细粉末材料粒度测试技术研究

随着科学技术的发展,越来越多的细粒级粉末产品成为社会需求。如何便捷、准确地获得这些超细粉料的粒度数据,也就成了工艺矿物学工作者的一个课题。粒度测试分析中存在一些仍未解决的问题,例如采用不同的测试方法得到不同的粒度数据、取样的代表性和制样的合理性等。对于超细粉料,除了上述普通物料粒度测试中存在的问题之外,还会出现一些新问题,例如团聚现象的普遍性及其给各种测试方法带来的技术难题。近年来中国颗粒学会、国家有色金属工业局和冶金工业局等单位在这些方面做了许多有益探索,但在一些难题面前仍然显得软弱无力,主要…     

聚能爆破在石材切割应用中的试验研究

摘 要 简单分析了聚能爆破装药在孔内爆破的力学效应‚阐明了聚能爆破对岩石定向破裂 的控制机理。在聚能爆破切割石材过程中‚聚能射流起到前期切割出定向裂缝的作用‚石材 的最终开裂由后期爆破产生的气体的准静态胀楔作用来完成。通过提高炸药爆速、增大装药 密度等方法可以提高聚能装药爆炸后形成射流的能量和改善聚能爆破切割石材的效果。     

地球深部物质电学性质实验研究

地球深部物质电学性质的实验研究是了解地幔热结构和地幔动力学特征的重要手段之一,已越来越受到地球物理学家的重视。介绍了地球深部物质电学性质实验研究的基本原理、基本方法、电导的影响因素、实验研究的意义和今后的研究方向。     

软岩相似材料配比实验研究

为制作软岩的相似模拟材料,选用河砂为骨料、石灰和石膏作为胶结物、铁砂为增密剂、甘油为增塑剂、硼砂与水结合混合溶液为黏结材料,建立了4因素4水平的正交试验方案,进行了相似材料试样的物理力学性质实验,并通过实验结果的极差分析、方差分析及损伤分析,获得了相似材料各成分变化对试样物理力学性质的影响规律。结果表明,影响相似材料密度和力学性质的主要因素分别为河砂与铁砂的比例和甘油与石灰石膏的比例,而试样在最大荷载作用下损伤值为0.85~0.97范围,其基本已破坏。基于本文得到的相似材料物理力学性质指标,在目标强度和相似比确定的情况下,可以设计软岩相似材料的最优配比方案,满足软岩材料有关的相似试验要求。     

金川露天矿边坡岩体移动和变形的光弹性软材料模拟实验研究

通过对边坡岩体破坏机理的光弹性力学模拟实验研究, 岩体在地应力作用和自重体积力作用下, 对露天矿边坡的力学状态具有明显地影响。实验采用了明胶软材料, 模型比例1:1100。实验模拟了在自重应力和构造应力作用下, 边坡岩体的位移和变形。     

颗粒材料的堆积密度与均匀性研究进展

颗粒是一种常见的工业与工程材料,其堆积密度与均匀性是影响产品和工程质量的重要因素。本文全面回顾和总结了国内外学者在颗粒堆积密度和均匀性方面的研究成果和最新进展。结果表明,颗粒材料的堆积密度与颗粒自身性质（颗粒大小、形状、表面粗糙度等）、容器性质（容器尺寸、形状和内表面粗糙度等）、堆积方法（下落高度、振动条件、装料强度和装填顺序等）、粒径比和粒径级配有关;堆积不均匀性（离析程度）随颗粒粒径差异、密度差异和振动加速度的增大而增大,随粒径范围、粒组数量和振动频率的增大而减小,而受颗粒形状的影响相对较小。对于作为高放废物深地质处置库缓冲/回填材料的膨润土颗粒,科学、高效的颗粒原位填充技术是今后值得深入研究的方向。     

钠长石的实验变形及其显微构造的研究

钠长石的变形机制受其架状结构中Al、Si有序程度控制。在800℃时,实验变形的多晶钠长石呈半脆性;在1020℃时,试样呈韧性。机械双晶和重结晶作用仅出现在高温钠长石之中,表明位错的活动性和晶界的迁移速度随结构的无序程度提高而增加。绝大多数的机械双晶是钠长石律双晶,这可通过滑移双晶的位错成因模式予以解释。机械双晶、位错滑移和重结晶作用是钠长石塑性变形的主要机制,它们之间具有密切的相互联系。     

基于GIS技术的区域性多源地学空间信息集成若干问题探讨

地学信息分散的、非动态的管理现状, 已远远不能满足市场经济发展与广泛社会需求的多元性、科学性与迫切性, 也极大地制约了地学信息的社会经济效益的充分发挥.本文根据当前有关区域性多源地学空间信息集成项目研究的成果, 基于GIS理论与技术和多源地学地理信息空间数据应用的特点, 对区域性多源地学空间信息集成的有关技术方法进行了讨论.详细叙述了多源地学地理信息系统的编程与设计、数据采集技术、元数据、投影与坐标系统、物理设计与约定、集成数据质量特征.      

软土基坑变形失稳形态模拟试验研究

通过不同土性、地下水条件下软土基坑开挖变形失稳的模拟试验, 研究了软土基坑开挖变形发展直至失稳破坏的全过程。通过试验研究, 初步认为软土基坑坑壁在无支护或支护刚度较小的情况下, 其坑壁破坏形态呈抛物线型; 在基坑开挖范围内若存在有砂性土, 且地下水位较高时, 易于发生流砂渗透破坏, 并导致了地表沉陷, 但侧向变形相对较小; 而对于因承压水引起的坑底土体隆起变形, 若不考虑土体的强度特性, 计算结果是偏于安全的。     

基于分布式组件技术的石化企业ERP设计

随着计算机技术和管理科学的发展，企业资料计划（ERP）已在生产企业中得到了普遍应用，分布式组件对象技术基于面向对象思想，支持多层客户机／服务器的网络计算模式，允许应用之间相互通信；Java语言具有一次开发，到处运行的特点，这使得运用Java/CORBA技术实现ERP具有无可比拟的优越性，本文作者介绍了一个应用实例－东方炼油厂ERP项目，设计采用了基于Web CORBA Java分布式组件技术的方案，在项目的实施过程中取得了良好的应用效果。     

一种基于有限元的岩石圈长期变形数值计算方法

有限单元法以其灵活性和精确性,成为固体地球科学中广为使用的数值方法。从短周期的地震活动到长周期的岩石圈变形、地幔对流,甚至行星演化,有限单元法几乎在固体地球科学的各个领域都占据着十分重要的位置。随着研究的深入,某些特定的地学问题给有限元计算带来挑战,尤其是岩石圈尺度大变形的数值计算,比如俯冲带的演化、剪切带中塑性流变导致的应力集中。基于显式有限元,尝试考虑粘弹塑性岩石圈大变形过程的数值计算。应用Marker-In-Cell（MIC）方法处理物质迁移。在描述基本原理和流程的基础上,对粘弹性变形、弹塑性变形、大变形过程及热传递过程等核心模块分别做了基准测试,而这四个模块是模拟岩石圈长期变形的关键。由测试结果和其他学者的（解析或数值）研究结果比对情况来看,受测试的核心模块基本达到了测试要求。可以预见,现有的基本算法可以满足研究岩石圈大变形的需要,进一步的具体研究工作将探讨这类问题。从科学问题层面讲,逐渐复杂的科学问题有利于数值模型的成熟。已达到基准测试的数值方法对下一步开展一些具体的地球动力学数值模拟研究有实际意义。