线性变换应力空间及其应用

基于广义非线性强度理论,提出了一种新的变换应力方法,将广义非线性强度理论变换为另一应力空间内的Mohr-Coulomb准则。在新的线性变换应力空间内,材料的强度特性符合Mohr-Coulomb准则,从而广义非线性强度理论可在新应力空间内以Mohr-Coulomb准则的形式应用。通过在新的线性变换应力空间内对2种黏土的强度、应力-应变关系试验结果的分析验证了此变换方法的有效性。     

宜兴抽水蓄能电站试验洞的反分析研究

结合江苏宜兴抽水蓄能电站地下厂房试验洞量测资料的分析,研究了成层各向异性岩体中洞室工程问题的反分析方法。采用分层均质模型进行反分析计算。计算区域的各层岩层均被分别视为均质各向同性体,初始地应力假设呈线性分布。有限元分析中,对倾斜成层的岩层、软弱夹层及断层节理等分别划分了单元,据以模拟成层岩体的各向异性特征。为使计算过程简化,对离洞室较远的岩层拟按地质资料对材料特性参数赋值,反分析计算的目标未知数为初始地应力和试验洞相邻围岩的弹性模量。结果表明,与工程实践符合较好。     

双层黏弹性地基一维固结分析

软土具有黏滞性,对其固结和变形会产生一定程度的影响。采用现有基于广义Voigt流变模型的单层黏弹性地基一维固结问题求解方法,获得各土层的孔压通解表达式。根据两层土体接触面处孔压和流量连续条件及边界条件,给出了系统的正交关系,进而确定通解中待定系数。广义Voigt模型反映了土体应力应变关系在不同时期的特征,因此该解有广泛的适用性。采用岩土工程中应用较广的Merchant流变模型对一工程算例进行了分析。分析结果表明,土体的黏滞性降低了土体的固结速度,且深度越深,影响幅度越大。     

广义S变换在地震勘探中的研究进展

广义S变换是目前比较新的一种非平稳信号分析的时频分析方法,其特点和优势为广义S变换的反变换与傅立叶变换有直接的联系,保证其是无损变换;线性变换保证其不存在交叉项;时频分辨率与信号的频率有关;基本小波不必满足容许性条件;尺度性质使得广义S变换有很好的频率聚集能力。基于这些特点和优势,在地震勘探中已经有了广泛的应用,如利用广义S变换进行瑞利面波频散分析、时频域波场分离与去噪、沉积相旋回以及地震波初至识别等。笔者总结了应用中比较有代表性的广义S变换类型,并结合实例,阐述了该方法在地震勘探中的研究进展。     

广义相遇法的拓展

当地表不规则时,用广义相遇法求取的折射层速度存在较大误差,针对于此,这里提出了一种基于广义相遇法的广义相遇静校圆滑法。其步骤如下:①利用广义相遇法求出针对不同XY值的广义相遇速度解析值和时间深度值;②根据时间深度值求出"静校正量",然后从旅行时间中减去静校正量;③绘出广义相遇速度解析曲线,求出速度。其中的步骤②,是把所求的静校正量从旅行时间中减去,就是把地表的影响消除,所以得到的值基本不受地表的影响。对某一模型用此方法,取得了比较理想的效果,尤其是对于地表比较小范围的突然变化,有很明显的效果。实践证明,该方法极大地提高了传统广义相遇法求取折射层波速的精度。     

基于广义S变换的地层吸收补偿

广义S变换是一种新的非平稳信号时频分析方法。广义S变换的反变换与傅立叶变换有直接的联系,是无损变换;线性变换保证其不存在交叉项;时频分辨率与信号的频率有关;基本小波不必满足容许性条件;尺度性质使得广义S变换有很好的频率聚集能力。基于广义S变换的特点和优势,进行地层吸收补偿。通过对实际二维叠后地震数据进行地层吸收补偿处理,结果表明,提高了地震反射层的分辨率,改善了地震资料的品质,而且无需知道地层的Q值。      

时频域高分辨地震层序识别

地震信号频率随着时间的不稳定变化包含了地下反射层序特征的重要信息,时频分析是检测地震信号局部谱特征的重要工具。为适应实际地震信号处理,对S变换改进后得到一种新的广义S变换,用于分析和补偿地震信号的高频成分,得到了精细的地震层序识别剖面。实际资料处理表明,它对砂岩油气藏的成层特征的分析具有分辨率高和高信噪比的优点。地震信号的广义S变换时频谱分解可作为地震层序识别和解释的重要补充。     

季节冻土区高速铁路防冻胀路基保温强化特性研究

季节冻土区路基的冻胀变形影响高速列车的运行速度、行车安全。以普通级配碎石路基结构为原型,建立轨下基础热-力耦合模型和路基结构外力作用模型,通过温度场和变形场的现场监测数据、力学特性计算的文献资料验证了模型的可靠性。在此基础上建立水泥稳定碎石路基、保温强化层+级配碎石路基、保温强化层+水泥稳定碎石路基3种防冻胀路基模型,计算冻胀变形和受力特性。结果表明：保温强化层和水泥稳定碎石填料均有效减小了路基的冻胀变形,其中保温强化层+水泥稳定碎石路基的冻结深度和最大冻胀量最小,分别为0.8 m、1.585 mm;保温强化层可减小基床表层竖向应力,且弹性模量较大的水泥稳定碎石可加速竖向应力的衰减,使得基床底层承受应力减小。保温强化层+水泥稳定碎石基床表层结构可为季节冻土区高速铁路路基结构的选型提供参考。     

大地电磁响应数值计算中结点分布的最优化问题

首次提出用广义逆理论解决数值计算中结点分布的最优化问题。由于文章的目的仅在于提出和说明这种方法的概念,所以只考虑一种典型的一维大地模型,并叙述了广义逆理论在这种应用中的基本关系。结果表明这种算法可给出最佳的结点分布。雅可比矩阵,奇异值和对应的特征向量的分析,可以从本质上理解不同电性层中结点分布对数值计算精度的影响,对设计数值模型具有很重要的指导意义。本文的结果对二维和三维复杂模型的数值计算具有重要的参考意义。     

泥水盾构泥膜动态形成机制研究

随着大直径泥水盾构的广泛应用,盾构掘进过程切削成层土的可能性越来越大,常规的静力平衡的方法不能有效地控制开挖面的稳定。从泥膜形成的机制入手,将泥水仓中的泥浆视为由液相和颗粒相组成的两相流,将开挖地层视为多孔介质,利用多相流在多孔介质中的渗流特性提出了泥膜动态形成的过滤模型。此模型将泥膜视为控制体,并认为泥膜形成过程中遵守质量守恒和体积守恒定律,从边界条件上认为单位时间内从单元体内排出水量与土体积的压缩量相等。过滤模型较好地揭示了泥水盾构掘进过程中泥膜的动态形成过程和开挖地层力学性质的动态变化过程,对泥水盾构正面稳定有较为重要的意义。     

竖向简谐荷载下二维层状饱和地基的解析层元解

基于Biot固结理论,运用解析层元方法求解竖向简谐荷载作用下二维层状饱和地基的动力响应问题。从直角坐标平面应变问题控制方程出发,通过Fourier-Laplace变换将偏微分方程组转化为常微分方程组,求解得到单层饱和地基的解析层元。结合层间连续条件和边界条件,组装得到多层饱和地基的总刚度矩阵方程,进而求得变换域内的解。借助Fourier-Laplace逆变换的数值积分方法,获得平面应变动力问题在物理域内的解,编制了相应的计算程序,其计算结果与已有文献结果吻合较好。通过算例分析了荷载圆频率、荷载作用深度及地基成层性对地基竖向位移的影响。计算结果表明：随荷载圆频率的增大,地基竖向位移先增加后减小;地基竖向位移在荷载作用点处呈现波峰,且受表层土性的影响较大。     

考虑成层弹性地基固结的污染物运移模型

文章在多层地基固结理论与污染物运移理论相结合的基础上,提出了污染物在成层弹性地基中运移的一维数学模型,其最大特点是考虑了土体受力变形对污染物运移的影响,然后给出了所建模型的解析解,并将计算结果与太湖疏浚污染底泥堆场的实测结果作了比较分析。结果表明堆场的地基土层对太湖疏浚底泥中的污染物具备足够的阻隔能力,在堆场的使用年限内不会对周围环境造成二次污染。实际天然防渗层中以成层土居多,故推导出的污染物在成层土中运移模型具有重要的工程价值和现实意义。     

地下水资源优化管理系统软件（REMAX）优越性研究

主要研究了地下水资源优化管理系统软件（REMAX的优越性：（1）可应用于多层越流含水层系统,解决了多种复杂地下水资源优化管理问题;（2）采用地下水三维流模拟和优化管理模型;（3）克服了国内地下水管理模型响应矩阵法应用中的局限性,与国内广义地下水管理模型特殊同归,该软件是目前国际上地下水资源优化管理系统软件中功能最为,强大的优秀专业软件之一,在我国开展其应用和理论研究意义重大。     

江南古陆某些金矿床成因讨论

江南古陆金矿床长期以来被认为是一种广义层控金矿床。本文根据矿床地质特征和氢、氧、硫铅同位素组成证明，成矿物质部分来自围岩－中晚元古宙地层，另一部分来自深部抑或燕山期花岗岩体。成矿时代为中生供，燕山期的花岗岩也是成矿之能源。     

单一裂隙优势渗流对黏土层防渗性能的影响分析

垃圾填埋体不均匀沉降等容易引起压实黏土防渗层开裂,显著降低其防渗性能。将裂隙作为高渗透性的多孔介质材料,建立了含单一裂隙压实黏土层的饱和/非饱和渗流模型,数值研究了含裂隙黏土层中的优势渗流过程,对比分析了裂隙位置、深度、宽度和渗透系数对压实黏土层水分击穿时间和稳定渗漏量的影响。结果表明,含裂隙压实黏土层的渗流过程可分为3个阶段：初始阶段、击穿阶段和稳定阶段;底部裂隙对压实黏土层防渗性能的影响较小,而顶部裂隙和贯通裂隙的影响较大;水分击穿时间随裂隙深度增大而迅速缩短,为保证黏土层防渗性能,宜将裂隙深度控制在0.1倍土层厚度以内;水分击穿时间和稳定渗漏量随裂隙宽度、渗透系数的增大而分别缩短和增加,且当其达到一定值后逐渐趋于稳定;裂隙贯通后将显著降低压实黏土层的防渗性能,其稳定渗漏量随裂隙宽度和渗透系数的增大而呈线性增长。     

地下水管理模型响应矩阵法应用中的局限性

地下水管理模型的响应矩阵法在应用上存在一定局限性,不少城市不具备模型应用要求的各种条件,使模型结论与实际情况不符,作者认为这是目前国内管理模型应用进展迟缓的原因之一。文章结合我国国情提出地下水管理模型,资源预报模型与模拟模型三位一体“广义地下水管理模型”新概念。使地下水管理与我国生产上最关心的问题“地下水优化最大可采量”紧密结合在一起．     

广义塑性梯度模型的变分原理和边界条件

在广义塑性力学的双屈服面模型的体积屈服面和剪切屈服面中引进应变梯度项,构造梯度依赖的双屈服面,可以建立广义塑性梯度模型的理论框架,此时的位移率 、剪切塑性乘子率 、体积塑性乘子率 成了各自独立的变量。为了建立相应的数值模型,构造了增量泛函,建立并证明了3类变量( , , )变分原理,得到应力边界条件,同时塑性乘子作为自然边界条件给出。     

济阳坳陷下古生界碳酸盐岩烃源岩评价

应用生油生气量计算模型、岩石吸附油气量计算模型、油溶水溶气量计算模型、扩散气量计算模型计算了济阳坳陷(车镇、沾化和东营)下古生界碳酸盐岩的生烃量和残留耗散烃量,进而根据物质平衡原理计算出排烃量,根据排烃量的大小对目标层进行了烃源岩评价。结果表明,车镇、沾化和东营凹陷下古生界碳酸盐岩均为非油源岩、非气源岩。结合车25井、孤古2井和草古101井有机质成烃剖面,认为造成研究区烃源条件差的原因是有机质丰度过低。     

基于广义位势理论的弹塑性模型的修正方法

广义位势理论为岩土材料的本构关系研究指出了更开阔的数学背景。基于广义位势理论可以构造出基于应力空间的模型,也可构造出基于应变空间的模型,利用两者之间的对称关系,把常规基于应力空间的模型直接转换到应变空间中,对本构模型自身无需做任何改动。基于广义位势理论也可以对已有的本构模型进行修正,比如,可基于广义位势理论对剑桥模型进行修正,这种修正可使模型利用三轴试验的部分成果,比单纯使用压缩试验的成果要好一些。另外,也初步探讨了模型的三维化问题。     

成层非饱和土渗流的耦合解析解

成层土在工程中很常见,研究降雨过程中成层非饱和土的渗流-变形耦合对非饱和土土力学的发展具有重要的意义。由流体质量守恒,Darcy定律和Lloret等的非饱和土本构模型可得成层非饱和土渗流-变形耦合的控制方程。采用Gardner的非饱和土的渗透系数公式以及Boltzman模型,基于Laplace变换得到耦合方程的解析解。解析及其参数分析表明,渗流和变形耦合是具有时间效应的。与吸力变化相关的土的模量F,对成层土的孔隙水压力分布有明显影响。两层土的F差异越大,孔隙水压力消散得越慢,耦合效应越不显著。增大表层土的F值有利于降低耦合效应。成层土饱和体积含水率变化对吸力变化产生有限的影响