土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析

通过全面考虑土-结构动力相互作用体系中上部结构阻尼、地基土黏滞材料阻尼以及地基基础平动与转动时的辐射阻尼,推导了土-结构相互作用体系的耦合阻尼比公式。结合国内外关于阻尼调整系数的研究成果,提出了基于加速度反应谱的阻尼影响因子概念,建立阻尼影响因子 与《规范》中地震影响系数 的关系式。通过耦合阻尼比公式以及提出的 与 的关系式,对土-结构相互作用体系地震作用加以研究。结果表明考虑土与上部结构的相互作用后能够增大体系的阻尼性能,并大大降低上部结构的地震作用,提高体系的整体抗震性能。其成果为未来抗震防灾研究与工程的抗震设计提供了理论依据。     

钻杆转动过程的ADAMS动力学仿真

钻杆转动时要受到多种载荷的作用,其动力学行为比较复杂。应用ANSYS软件和ADAMS软件对钻杆在井孔中的转动状态进行了动力学仿真。结果表明:钻杆在稳定转动过程中,只与井壁的特定位置发生接触;提高转速,钻杆与井壁的接触频率增加,但接触力却未增加;在一定范围内改变钻压,只会影响钻杆的初始转动行为,不会改变转动的基本特征。本方法在研究定向井、大位移井等方面也有参考价值。     

抗转动对颗粒材料组构特性的影响研究

颗粒材料大多由不规则形状的颗粒组成,如砂土、谷物等,抵抗转动是不规则形状颗粒的固有特性。已有研究表明,颗粒抗转动特性对其宏观力学特性有显著影响。因此,在颗粒材料的细观数值模拟中或采用非圆颗粒,或在圆颗粒离散元模拟中采用考虑抗转动的接触模型。采用有限元-离散元耦合方法（FDEM）和离散元方法（DEM）分别对椭球形状颗粒和具有抗转动能力的圆球颗粒进行三轴剪切数值模拟,指出了采用抗转动接触模型考虑颗粒形状影响的局限性,并基于颗粒的局部排布结构揭示了形状影响的细观来源。峰值内摩擦角和剪胀均随着转动摩擦系数和形状偏离圆球程度而单调增加,但颗粒形状对它们的影响呈现出明显的收敛趋势。细观组构分析也表明,虽然颗粒形状和转动摩擦都能显著增强组构各向异性,但是组构各向异性的演化模式有明显的区别。造成以上结果的差异在于其抵抗转动的影响机制不同。转动摩擦是通过限制颗粒转动,增强了颗粒间的稳定承载能力,而非圆颗粒是通过咬合作用形成稳定的局部排列结构。由于椭球颗粒腹部比端部能够传递更大的接触力,颗粒受剪切后发生转动,颗粒长轴倾向于正交大主应力方向,呈现交错排列,颗粒间相互锁定。     

重力式挡土墙抗滑动稳定计算方法改进研究

针对目前重力式挡土墙抗滑稳定性计算方法中存在的缺陷,将挡土墙入土部分划分成小网格,遍历搜寻出抗倾覆稳定系数最小的点,此点就是挡土墙的实际倾覆转动点所在的位置,根据此转动点的位置,将挡墙两侧的土体划分成四个部分分别计算各部分土压力,再结合墙底与地基土摩擦力的分析,推导出改进的墙体抗滑动稳定系数的计算公式。还通过改变墙体的几何参数,分析了最小抗倾覆转动点的位置和墙体抗滑稳定性系数随墙体宽度、挡土墙入土深度等的变化规律。     

簧片式钎杆的应用

我局第一、第二勘探队1960年开始试验簧片式钎杆,在六五年继续坚持使用证明,能提高打眼速度,效果良好。     

二维簧片重力梯度仪的研制

利用簧片悬挂二维扭摆,并结合二维电容微位移传感器技术,开展了重力梯度测量装置的研制,这种设计使整个悬挂系统在2个方向上扭转灵敏,增强了系统的稳定性,确保了整个系统的灵敏度。初步实验结果表明,该簧片重力梯度仪的梯度分量W_xx-W_zz和W_xz的分辨率分别达到了47 E和37 E,它主要受到系统检测电路噪声的限制。     

抗转动特性对颗粒材料分散性失稳的影响研究

对于岩土类的颗粒材料,在特定的应变加载路径下会发生非局部化的失稳现象,此时应力状态处于Mohr-Coulomb屈服面内,试样整体急剧失稳。采用颗粒离散元方法,研究抗转动特性对颗粒材料在等比例应变加载路径下宏、细观力学特性的影响。模拟发现,较为松散的试样更易发生分散性失稳,此时颗粒集合体的应力-应变状态满足Hill材料失稳准则。采用考虑颗粒转动的接触模型进行离散元模拟,通过改变颗粒间接触的转动摩擦系数,从宏观和细观层面分析等比例应变加载路径中颗粒材料的稳定性。颗粒抗转动能力的增强可以降低材料发生分散性失稳的可能性,随着转动摩擦系数的增加,应力路径由应变软化逐渐转为应变硬化,原本会发生分散性失稳的松散颗粒集合体表现出与密实颗粒集合体相似的宏观力学特性;颗粒集合体的内部结构表现出相应的细观作用机制,转动摩擦系数的增加有效地抑制了颗粒转动,虽然降低了颗粒体系的配位数,但增加了颗粒之间的接触力,增强了颗粒体系力链结构的稳定性和各向异性,形成稳定的结构持续抵抗外荷载的施加,从而试样整体不会形成松散的接触状态而失去稳定性。     

黄土高原35万年来冬、夏季风变化周期的差异——陆生蜗牛化石的证据

针对我国北方风积黄土广泛分布、不同地点黄土-古土壤序列可准确对比和黄土沉积剩磁稳定等特征,通过对不同地壳块体上相同层位的黄土样品沉积剩磁方向的测定,进一步探讨了应用"虚磁极法"研究鄂尔多斯块体与相邻块体的相对运动的可能性.初步的研究结果显示:该方法有可能应用于块体相对运动的定量研究,并初步得到,在第四纪时期鄂尔多斯块体相对于邻近块体作逆时针转动,自2.5Ma B.P.以来相对秦岭块体的转动约为31.5°±11.4°,自1.17Ma B.P.以来相对西宁块体的转动约为29.8°±14.7°,自0.46Ma B.P.以来相对太行山块体的转动约为8.2°±5.8°,相对于西宁块体的转动约为10.5°±6.4°.本文还根据这些块体间相对转动的角度初步估算了鄂尔多斯块体与相邻块体之间的活动断裂带不同时期的水平位移总量.     

利用巴克斯—吉尔伯特反演理论计算二维磁性体下界面

利用巴克斯—吉尔伯特反演理论实现了二度磁异常的下界面反演,针对重磁异常问题,讨论了获得稳定解的两种途径:奇异值截断法和加阻尼因子法,并以模型加以证实。     

地震波场正演模拟中的有限单元方法

本文介绍了地震波场正演模拟中的有限单元方法。首先从粘弹性波动理论出发,推导了满足粘弹性介质的有限元方程,其次用不含阻尼矩阵的有限元方程模拟了地震记录。地表实例是自由界面的瑞雷面波。VSP记录有水平层、倾斜层;有零井源距和非零井源距;有线状和对称震源。 在程序中采用了超压缩存贮和分块计算措施,对降低有限元法要求计算机内存和运算速度的苛刻条件上做了有益的尝试。     

高阻尼因子对阻尼最小二乘法效果的影响和克服

阻尼最小二乘法（包括改进的阻尼最小二乘法,下同）是目前公认的求解无约束最优化问题最优秀的算法之一,在解决实际问题中发挥了重要作用。但它并不是完美无缺的。本文提出高阻尼因子对阻尼最小二乘法效果的影响就是它们存在的,但尚未引起充分重视的问题。这个问题关系到使阻尼最小二乘法收敛缓慢甚至完全失效。本文提出设立高截止阻尼因子λh,并给出它的计算方法。它标志:超过λh的一切阻尼因子所相应的阻尼最小二乘法改正向量的步长已小于该点最速下降法的最优步长。这时应采取最速下降法探索极小点才能获得好的效果。通过设立高截止阻尼因子,将阻尼最小二乘法与最速下降法有机地结合起来,从而克服高阻尼因子对阻尼最小二乘法效果所带来的不良影响,也是对阻尼最小二乘法的进一步完善和补充。 实践证明:本文提出的设置高截止阻尼因子的理论推导和计算方法是正确的,效果明显。     

刚度和阻尼频率相关的等效线性化方法

在实际工程中发现,在强地震动作用下等效线性化方法低估了地表地震动的峰值加速度反应。通过与场地效应竖向台阵观测记录的对比分析证实了这一现象,其主要原因是等效剪应变水平的取值高于高频段实际剪应变水平,从而抑制了土层地震反应中的高频成份。若干分析表明,动力反应过程中土体的剪应变是随频率而变化的,且试验表明土体的刚度和阻尼是与剪应变相关的,据此假设土体刚度和阻尼是与频率相关的。基于这一假设,对传统等效剪应变的选取如何使得土层对基底地震动输入中的高频成分产生滤波效应的原理进行探讨,且通过频率相关的等效线性化方法对该原理进行证明。将该方法应用于Port Island场地效应竖向台阵的分析,并与实际地震动记录进行了对比,结果表明,较之传统等效线性化方法,能更加合理地考虑地震动输入中的高频成分。     

基于Workbench的声频钻机动力头隔振特性分析

声频动力头的隔振是保证其能否安全稳定工作的关键,本文基于单自由度系统有阻尼受迫振动理论建立了动力头隔振机构受迫振动模型,发现隔振橡胶刚度k、阻尼c以及施加外部激励力频率w等是影响动力头隔振性能的主要因素;在此基础上建立动力头的动力学模型,对其进行振动特性仿真研究。研究结果显示,动力头的隔振传递率与外部施加的激励力频率成正比,与隔振弹簧刚度成反比,与隔振弹簧阻尼成正比,且当弹簧刚度增大到一定值时,隔振传递率趋于定值。因此在实际工作时,可通过适当提高外部激励频率,隔振弹簧选择刚度较小、阻尼较大的橡胶材料等方法,以提高动力头隔振性能。研究结论可为设定声频钻机工作频率、优化设计动力头隔振机构等提供参考。     

阻尼同时代数重建技术的应用

阻尼代数重建技术(DSART)是一种适合于层析成像的稳定迭代重建算法。本文将DSART用于实际观测资料中,给出了两个应用实例。结果表明,该方法的成像结果精确可靠,为准确地圈定异常体的位置提供重要的依据。     

利用废岩心管的两点经验

我队自一九五五年到三门峡工地勘探以来,在砂石料及砂砾层钻操中,一般都是采用大口径冲击钻进。为了满足地质要求利用冲击的卡簧钻头较多,过去我队修配厂在制作卡簧钻头时,共中的卡簧片都是利用废种条来改制的,但这种废钟条弹力小,在砂砾层采样钻进中所起的作用不大,同的废钟条在市场上不容易采购,因此产生制作卡簧钻头的困难,经我队修配厂技术员与工人共同研究,用废岩心管作卡簧片,工地使用一般效果良好。这样,不仅解决了工作中的困难,同时为国家节约了部分资金。     

瑞利阻尼系数确定方法对高土石坝地震反应的影响研究

土石坝地震反应分析中,瑞利阻尼系数在很大程度上影响计算的精度。改进了阻尼系数的确定方法,采用不同阻尼系数对土石坝进行了时域动力分析,并与频域计算结果进行了比较。结果表明：当坝高超过100 m后,采用结构基频确定瑞利阻尼系数的方法高估了结构的阻尼,导致结构的动力反应偏小;改进后的方法能较好地反映结构的阻尼特性。通过对拟建的双江口直心墙土石坝进行动力分析,进一步验证了改进阻尼系数确定方法的合理性。     

近地表低速带反演

利用瑞雷面波在近地表传播特点，用大小阻尼二乘法迭代反演近地在低速带厚度和速度，给出了大庆两个地区实例试算结果，表明该算法是稳定的，适用于近地在参数反演。     

近地表低速带反演

利用瑞雷面波在近地表传播特点，用最小阻尼二乘法迭代反演近地表低速带厚度和速度，给出了大庆两个地区实例试算结果，表明该算法是稳定的，适用于近地表参数反演。     

用分子簇模型计算矿物的稳定同位素分馏的一个问题

簇合物模型(Cluster Model)已经被广泛地用来模拟矿物的局域结构和物理化学性质.但是,在计算矿物稳定同位素平衡分馏时,是否忽略平动和转动能还存在分歧.本文通过理论推导和对实际体系的计算研究了这一问题,详细评估了平动和转动能在配分函数之比中的贡献,给出了可以忽略的条件,说明在一般情况下,应用分子簇方法研究矿物的同位素分馏时,不应该忽略平动和转动能的贡献.     

与胡修棉的讨论:水流搬运与沉积过程中掺和作用对碎屑颗粒的重要影响

胡修棉教授(2017)发表的学术论文《物源分析的一个误区:砂粒在河流搬运过程中的变化》,基于Krumbein滚筒实验结果及大量观察数据,发现现代河流的砂粒中不稳定矿物成分、磨圆度及粒径等变化与国内《沉积岩石学》教材相关结论矛盾,应用于物源分析是"以讹传讹"。受其启发,基于前人研究成果,作者进行了较深入的分析,认为滚筒实验结果对自然界河流砂的机械搬运具有一定的指示意义,即随着搬运距离的增加,颗粒逐渐变细、磨圆度变好,加之河流搬运过程中伴随的化学分解等作用,其中的不稳定成分逐渐变少。但由于掺和作用的存在,河流搬运过程中混合了搬运距离不同的颗粒,其不稳定矿物成分含量、磨圆度和粒径等均会发生变化。国内教材对上述现象均有不同程度的描述,得到广大沉积学者认可,而胡修棉教授(2017)对此论述不够。此外,胡修棉(2017)单从地理位置上划分搬运距离的长短似乎不妥。河流搬运对颗粒的磨圆度和粒径的改造作用缺乏直接的数据证明,建议利用标定法跟踪观察。