水动力作用下太湖底泥起动规律研究

在环形水槽内模拟了太湖底泥的起动规律,分析了太湖底泥运动的不同状态,以及上覆水中总磷(TP)浓度随流速的变化关系,实验得出的太湖底泥在3种起动标准下对应的起动流速分别为35、45和60cm/s,并观察到上覆水中TP浓度在3种不同起动流速处出现了较大的跳跃;然后利用泥沙起动的理论模型计算了太湖底泥在3种不同起动标准(个别动、少量动、普遍动)下的起动流速和起动切应力,其值分别为37.9、46.7、59.8cm/s和0.428、0.636、1.042N/m2。两种方法得到的起动流速值比较接近,基本上反映了太湖底泥起动的实际状况。     

基于B超成像的泥沙起动流速测量方法

床面上泥沙颗粒的起动测量一直是泥沙运动规律研究的难题。为此,提出了一种基于B超成像技术的泥沙起动流速测量方法。在模型试验水槽中,该方法利用B超仪获取水下地形及其附近粒子的运行图像,通过图像处理技术分析统计床面附近运动粒子的成像光斑个数,并分析其与流速之间的关系。结果表明,B超成像光斑个数在泥沙起动过程中存在一个突变过程,且该突变过程与泥沙起动运动相对应,可用来判定泥沙起动及其对应的起动流速,并利用该流速下的床面地形变化验证了该方法的正确性。该方法具有无扰动无干扰、适合于清水和浑水、易于实现自动化测量的特点。     

考虑起动概率的无粘性均匀沙起动条件

根据无粘性均匀沙起动的力学条件,在已有研究成果基础上,推导出泥沙起动概率与水流条件之间的关系式,得到考虑起动概率的起动切应力及起动流速公式,并将起动条件与起动标准联系分析.通过对现有几个典型无粘性均匀沙起动条件公式分析表明,本文公式较为合理.     

全风化花岗岩突水通道扩展的颗粒起动流速研究

突水突泥是富水全强风化花岗岩隧道施工常见的地质灾害,地层颗粒的流失是导致突水通道扩展的关键因素,其中颗粒达到起动流速是其流失的临界条件。考虑水流冲刷和土体黏结作用,对突水通道断面颗粒进行三维受力分析,导出颗粒的临界起动条件,建立了考虑颗粒粒径、颗粒坡面位置、相对暴露度三因素的颗粒起动流速函数,并利用数值方法分析了上述三因素对起动流速的影响规律。计算分析表明:起动流速随粒径增大先减小后增大,通道断面不同坡面位置颗粒起动流速呈明显的对称性,总体上起动流速随相对暴露度的增大呈增大趋势。采用正交试验法研究了三因素对颗粒起动流速的敏感性,发现粒径对起动流速影响最为显著。同时根据断面颗粒起动最小流速标准及相对暴露度的随机性,简化颗粒坡面位置和相对暴露度两因素,导出颗粒起动流速的简化公式,最后利用室内试验和工程实例验证了该公式的合理性。     

振动导致黄河口粉质土性质与起动流速的变化

通过现场试验,研究模拟波浪振动导致的黄河口海床表层粉质土重度与强度的变化;通过室内试验,研究了黄河口海床土重度、强度、中值粒径、起动流速随振动能量的变化;将起动流速的试验测试结果与代表性经验公式计算值进行了比较。发现振动导致黄河口粉质土物理力学指标呈现周期性的变化,进而引起起动流速相应的变化;起动流速不仅与土体重度、粒径、强度有关,还与土体承受的波浪荷载振动能量有密切关系;起动流速经验公式计算结果与试验测试值不吻合。     

泥沙颗粒生长生物膜后起动的实验研究——Ⅱ.起动流速计算

泥沙颗粒生长生物膜后,起动流速发生了较大变化.根据生长生物膜后的泥沙起动流速实验数据,考虑天然水体中,生物膜填充于颗粒与颗粒之间形成除水以外新的介质,将生物膜的作用模化为生物膜作用产生的粘连力,再考虑生物膜随时间变化的特性以及基底物理特性的影响等因素,结合泥沙颗粒之间由于薄膜水产生的黏结力、重力等,研究了颗粒在滑动和滚...     

长江苏通公路大桥区原状淤泥质亚粘土起动试验研究

在河道中,受水压力和土体本身压力的作用,淤积物的密度增大,物理力学特性发生了很大的变化,如采用公式计算起动流速,则出现较大的偏差.针对实际工程中经常遇到的淤泥质亚粘土的起动流速问题进行了试验研究,研究在特制的矩形管道中进行.通过试验得到了起动临界状态下的摩阻流速,利用天然河道的阻力关系将摩阻流速换算到天然情况,并以河道稳定性为比较目标,与河道水流动力条件进行比较,验证了试验研究结果的合理性和有效性,这为解决河道边界淤积物的起动临界条件问题提供了一种新的思路和方法,因此无论从研究方法上还是解决实际工程问题都具有一定的创新意义.     

水中钉螺的迁移研究

钉螺迁移是导致血吸虫病蔓延的根本原因。研究水中钉螺的迁移规律,对控制血吸虫病流行极为重要。采用模型实验和现场观测两种方法,对水中钉螺的迁移规律进行了大量详实的分析研究,得出钉螺的大量、特别是远距离迁移是借助水流完成的。水中钉螺的迁移方式主要有三种:悬移质或推移质形式迁移,以及随漂浮物迁移。     

环形生态水槽流动的特性研究

实测了环形生态水槽内的流速分布。采用柱坐标系下的κ-ε湍流模型及SIMPLE算法,对该流场进行了数值模拟。从计算结果和实验资料的分析比较看出,计算结果可靠。在此流场内进行了钉螺的运动特点的实验研究,结果表明钉螺具有流速敏感性,对研究钉螺的随流扩散具有重要意义。     

泥沙影响流速分布规律的试验研究

挟沙水流中泥沙颗粒的存在将影响水流的紊动结构,并进一步影响水流流速分布。采用超声流速仪MicroADV测量挟沙水流的时均流速沿垂线分布,分析了在不同水力条件、不同泥沙条件(包括泥沙浓度及颗粒粒径)下泥沙与水流相互作用对流速沿垂线分布的影响,在此基础上,考虑到现有流速分布公式在实际河道水流流速沿垂线分布中的应用,提出新的指数型流速分布公式形式;并根据实验资料,初步检验了该公式的精度,同时分析了指数型流速公式中系数k和指数m随泥沙浓度s、粒径d以及水力条件的变化规律。结果表明:系数k随泥沙浓度的增加而增大,同时水力条件以及泥沙颗粒粒径同样也影响着k的变化;而指数m随粒径d的增大而减小,随泥沙浓度s的增加而增大。     

松性土新开挖河道动床冲刷模型设计方法

指出原状土与散粒体的起动流速、输沙率存在明显的差异,这使得新开挖河道动床冲刷模型设计方法与天然河道动床模型设计方法有所区别,也复杂得多。提出了新开挖河道动床冲刷模型的设计思想和设计方法,泰州引江河道动床冲刷模型论证了该方法的正确性,并认为该方法具有普遍意义。     

多道面波分析技术在沙漠低降速带调查中的应用

结合鄂尔多斯盆地北部塔巴庙地区低、降速带的调查实例,简述多道面波分析MASW在沙漠地区的应用,并将反演结果与小折射资料进行对比说明其运用效果.实践表明,在采集和处理参数选取合理的情况下,最大勘探测度可以达60 m,完全可以满足实际工作需要.在近地表构造复杂地区采用多道面波分析技术进行低、降速带情况调查,可以弥补小折射和微测井调查的不足,展现出受地表环境影响较小的优越性.     

A Kinematic Thermal Model for Descending Slabs with Velocity Boundary Layers: A Case Study for the Tonga Subducting Slab

For the purpose of investigating the influence of metastable olivine (MO) phase transformations on both deep seismicity and stagnation of slabs, we constructed a 2-dimensional finite element thermal model for a 120 Ma-old 50o dipping oceanic lithosphere descending at 10 cm/yr with velocity boundary layers, which would mitigate the interference of constant velocity field for the slab. The resulting temperatures show that most of intermediate and deep earthquakes occurring within the Tonga slab are occurring inside the 800oC and 1200oC isotherm, respectively. The elevation of olivine transformation near ~410 km and respective persistence of metastable olivine and spinel within the transition zone and beneath 660 km would thus result in bimodal positive, zonal, negative density anomalies, respectively. These results together with the resulting pressure anomalies may reflect the stress pattern of the Tonga slab: (i) slab pull force exerts above a depth of ~230 km; (ii) MO existence changes the buoyancy force within the transition zone and facilitates slab stagnation at a depth of 660 km; (iii) as the subducting materials accumulated over 660 km, deepest earthquakes occur due to MO transformation; (iv) a flattened ‘slab’ may penetrate into the lower mantle due to the density increment of Sp transformation.     

纵横波速度反演在气层识别中的应用

提出一种部分叠加资料的反演方法。部分叠加资料保留了原有的大量信息,在测井及构造层位的约束下,建立最符合地下实际情况的初始模型。通过非线性最优化理论,采用逐道外推技术,能同时反演出每一个点更准确的纵波和横波速度,进而可以求得纵横波速度比及泊松比,为储层预测和储集层内的流体识别提供丰富的弹性参数信息。     

Threshold velocity for wind erosion: the effects of porous fences

Porous fence is a kind of artificial windbreak that has many practical applications. The threshold wind velocities at different distances downwind from porous fences were measured and the corresponding characteristics of particle movement observed to assess their shelter effect. It is found that the fence’s porosity is the key factor that determines the resulting shelter effect. The area near a fence can be typically classified into five regions, each with a different mode of particle movement. Dense fences, and especially solid fences, favor the accumulation of sand upwind of the fences. Fences with porosities of 0.3–0.4 produce the maximum threshold wind velocity; those with porosities of 0.3–0.6 (depending on the fence height) provide the maximum effective shelter distance. It is confirmed that the fence porosities of 0.3–0.4 that have been proposed for practical application in previous research are the most effective for abating wind erosion.     

A Statistical Approach to Predict the Effect of Confinement on the Detonation Velocity of Commercial Explosives

Summary Commercial explosives behave non-ideally in rock blasting. A direct and convenient measure of non-ideality is the detonation velocity. In this study, an alternative model fitted to experimental unconfined detonation velocity data is proposed and the effect of confinement on the detonation velocity is modelled. Unconfined data of several explosives showing various levels of non-ideality were successfully modelled. The effect of confinement on detonation velocity was modelled empirically based on field detonation velocity measurements. Confined detonation velocity is a function of the ideal detonation velocity, unconfined detonation velocity at a given blasthole diameter and rock stiffness. For a given explosive and charge diameter, as confinement increases detonation velocity increases. The confinement model is implemented in a simple engineering based non-ideal detonation model. A number of simulations are carried out and analysed to predict the explosive performance parameters for the adopted blasting conditions.     

腐殖煤干酪根裂解气主生气成熟度上限探讨

烃源岩主生气成熟度上限的确定对含气盆地天然气资源量评价和主生气阶段的确定具有重要的意义。对不同成熟度的15个腐殖煤样开展了生气热解实验和氢、碳、氧元素含量测定,生气热解实验是在800℃高温下进行,结果表明低成熟度煤总产气率最高,随着成熟度的增加,产气率逐渐降低,在Ro为0.6%~2.3%范围内的煤产气率降低幅度很大,从61m3/吨.TOC降到11m3/吨.TOC,在Ro达到2.3%之后煤产气率很低,随着成熟度的增加,产气率缓慢降低。不同成熟度煤的H/C值也呈现相似的变化规律,在Ro<2.3%的煤中,H/C值随成熟度的增加快速降低,在此之后,H/C值缓慢降低,因此,认为Ro=2.3%为腐殖煤的干酪根裂解气主生气成熟度上限。     

来流速度型对立方体顶部湍流回流区影响的数值分析

为了研究不同上游来流速度型变化对立方体顶部表面是否会在前角附近产生分离、分离程度和附着情况,在对有关的实验数据进行分析比较的基础上,使用标准k-ε模型,说明立方体顶部在什么情况下会出现回流和附着,并提出附着长度Z_R和上游来流速度型u=y^1/m直接相关。同时计算结果表明：Z_R随着m的减小而增大;当m大于7时,在立方体块上部产生较严重的分离而不会有附着,这时出现Z_R>1.0。     

拉萨地体内低速异常成因的探讨--壳内局部熔融的地震层析证据

青藏高原南部天然地震体波的层析反演图像描绘出拉萨地体内在15～90km深度内低速异常的分布特征。在研究速度结构的基础上，根据熔融程度与纵波波速呈倒数衰减的特性，论证了拉萨地体中低速体的出现与壳内的局部熔融有关。壳内局部熔融则来源于板块俯冲、地壳增厚产生的热而非幔源侵入所造成。同时，也发现了在拉萨以东中下地壳低速体有向东发展的趋势。大面积部分熔融层分布的深度范围约在15～35km处。另外，据藏南地区的SKS波分裂时间延迟很小的特点，推测藏南地幔中可能不存在各向异性，也就是没有足够的热源使各向异性矿物的品格重新定位。这从另一方面佐证了部分熔融仅存在于地壳内而不是地幔中。